بالنسبة لسخان غلاف PFA (Perfluoroalkoxy) المستخدم للحفاظ على 130 درجة في محلول هيدروكسيد البوتاسيوم بنسبة 50% عند الضغط الجوي، ما هو الحد الأقصى لسمك الجدار المسموح به لإبقاء البوليمر تحت نقطة انصهاره عند واجهة سلك المقاومة؟

PFA لديه نقطة انصهار تبلغ 260 درجة في 50٪ هيدروكسيد البوتاسيوم عند 130 درجة. درجة الحرارة عند واجهة السلك هي حمض T + ΔT حيث ΔT=q × t / k مع k=0.25 W/mK الحد الأقصى لسمك الجدار المسموح به هو 0.41 مم لكثافة طاقة تمثيلية تبلغ 8 وات/سم² (80000 واط/م²) ودرجة حرارة كبيرة تبلغ 130 درجة لضمان بقاء اتصال السلك أقل من 260 درجة. إذا كانت الجدران أكثر سمكًا فإن الواجهة ستتجاوز 260 درجة، مما يؤدي إلى ذوبان البوليمر والتسبب في فشل كارثي للنظام.

عملية ذوبان سطح السلك

يصبح سلك المقاومة ساخنًا. يتناسب فرق درجة الحرارة عبر جدار PFA مع سمك الجدار. عندما تتجاوز درجة حرارة الواجهة 260 درجة، يذوب PFA وينكشف السلك ويفشل العزل الكهربائي. من المحتمل أن يتفاعل المحلول الكاوي مع البوليمر المنصهر.

درجة حرارة السلك الكمية مقابل سمك الجدار

للحصول على 50% KOH عند 130 درجة و8 وات/سم2:

سمك الجدار (مم) ΔT (درجة) درجة حرارة السلك (درجة) حالة PFA 0.2 64 194 آمن 0.3 96 226 آمن 0.4 128 258 قريب من الذوبان 0.41 131 261 يبدأ الانصهار 0.5 160 290 ذائب، فاشل الحد الأقصى المسموح به لسمك الجدار

كثافة الطاقة (ث/سم 2) أقصى سمك للجدار لسلك T<260 o C (mm) 5 0.65 6 0.54 7 0.46 8 0.41 10 0.32 12 0.27
تطوير مواصفات مستنيرة

بالنسبة لسخان PFA بنسبة 50% KOH عند 130 درجة، يتم توفير سمك الجدار 0.35-0.40 مم عند 8 وات/سم². تقليل السُمك لزيادة كثافة الطاقة. يقوم المهندس بضبط سمك الجدار حتى لا يذوب غلاف PFA.