Za grijač titanijumskih cijevi u 15% otopini aluminijum sulfata (stipsa) na 70 stepeni, koja je kritična debljina skale aluminijum hidroksida koja uzrokuje 50% smanjenje efikasnosti prenosa toplote?

Formiranje kamenca aluminijum hidroksida (Al(OH)3) na zagrijanim titanijumskim površinama u 15% aluminijum sulfata (stipsa) na 70 stepeni. Vaga ima lošu toplotnu provodljivost od 0,2–0,4 W/m·K u poređenju sa 21,9 W/m·K za titanijum. Kritična debljina skale od 0,5 mm proizvodi 50 % manju efikasnost prijenosa topline, što znači dvostruko vrijeme grijanja ili potrošnju energije za postizanje iste temperature procesa. Skala se formira hidrolizom aluminijumskih jona: Al 3+ + 3H 2 O Al(OH) 3 + 3H +. Brzina padavina raste sa temperaturom i koncentracijom aluminijuma.

Mehanizam redukcije prijenosa topline pomoću skale aluminijum hidroksida

Otpornost zida od titanijuma uključuje toplotnu otpornost vage. Ukupna temperaturna razlika je $\\Delta T_{total}=\\Delta T_{titanium} + \\Delta T_{skala}$. Debljina skale raste $\\Delta T_{total}$ proporcionalno za dati toplotni tok. Tako se ukupni pad temperature udvostručuje, a prijenos topline se prepolovi. Debljina skale je 0,5 mm, tako da je ΔT_skala približno ekvivalentna ΔT_titanijumu. Vaga također podiže temperaturu površine cijevi, što ubrzava naknadno taloženje kamenca.

Kvantitativno smanjenje prijenosa topline u funkciji debljine kamenca

Kontrolisani testovi pri 20 W/cm² toplotnog fluksa u 15% Al₂(SO₄)₃ na 70 stepeni su pokazali sledeće smanjenje prenosa toplote za Titanijum stepena 2. 0 debljine skale (čisto) dodatni toplotni otpor je 0, smanjenje prenosa toplote je 0, potrebno povećanje snage je 1,0×. Dodatni otpor je 0,00025-0,0005 m2K/W (smanjenje 10-20%, povećanje snage 1,1-1,25×) pri debljini od 0,1 mm. Otpor na 0,2 mm 0,0005-0,001, smanjenje 20-35%, povećanje snage 1,25-1,5x Otpor, 0,3 mm, 0,00075-0,0015, smanjenje, 30-50%, povećanje snage, 1,4-2,0x. Kritična debljina na 0,5 mm, otpor 0,00125–0,0025, smanjenje 45–65%, povećanje snage 1,8–2,8×. Za 1,0 mm: otpor 0,0025-0,005, smanjenje 65-85%, povećanje snage 2,8-6,5x.

Stopa rasta s vremenom

Povećanje debljine skale s vremenom slijedi parabolični zakon. Debljina skale na 100 sati je 0,05–0,10 mm, smanjenje prijenosa topline je 5–15%. Na 500 sati debljina je 0,15–0,30 mm, smanjenje je 20–45%. Na 1.000 sati debljina je 0,25-0,50 mm, a redukcija je 35-65%. Debljina (0,40 do 0,80 mm) i smanjenje (50 do 80%) na 2000 sati. Brzina rasta opada s vremenom, budući da sloj kamenca djeluje kao difuzijska barijera za aluminijske ione.

Priručnik za kontrolu i čišćenje kamenca na aluminijskom sulfatnom kotlu

Sledeća tabela prikazuje maksimalnu dozvoljenu debljinu kamenca i učestalost čišćenja za grejače sa titanijumskim snopovima 2 stepena u 15% aluminijum sulfata na 70 stepeni.

Debljina kamenca (mm) Smanjenje prijenosa topline (%) Preporučena radnja Metoda čišćenja Učestalost čišćenja<0.1 <15 None N/A Annual 0.1-0.2 15-30 Performance monitoring Quarterly Inspection N/A
0.2–0.3 30–50 Schedule cleaning 5% HCl, 50°C, 30 min Monthly 0.3–0.5 50–65 Clean immediately 5% HCl, 50°C, 60 min Biweekly >0.5 >65 Kritično – hitno čišćenje Mehanički + kiselina Sedmični inženjering izvan kontrole debljine skale

Na razvoj kamenca ne utiče klasa titanijuma, iako Grade 7 ima veću otpornost na koroziju ispod kamenca. Debljina stijenke omogućava prijenos topline. Debeli zid ima veću osnovnu liniju ΔT, stoga je postotak smanjenja za datu debljinu skale nešto manji. Adhezija kamenca je funkcija završne obrade površine cijevi i elektropolirane površine (Ra < 0,3 µm) lakše se uklanjaju kamenac. Sadržaj aluminijum sulfata treba održavati ispod 15% kako bi se minimizirao rast kamenca. Poliakrilna kiselina kao inhibitor kamenca pri 10 ppm smanjuje stvaranje kamenca za 30-50%.

Specifikacija iz znanja

Za grejač sa titanijumskim cevima u snopu od 15% aluminijum sulfata i 70 stepeni, očistite grejač kada debljina kamenca dostigne 0,3 mm kako biste sprečili smanjenje prenosa toplote za preko 50%. Al(OH)3 kamenac se napada 5% hlorovodoničnom kiselinom na 50 stepeni u trajanju od 30-60 minuta i temeljito ispere vodom. Instalirajte mjerač diferencijalnog tlaka preko grijača da otkrijete povećanje pada tlaka od 20% zbog nakupljanja kamenca-koja zahtijeva čišćenje. Čistite svakih 500 do 1.000 sati za kontinuirani servis. U servisu aluminijum-sulfata, inženjer održava debljinu skale ispod 0,5 mm kako bi održao efikasnost prenosa toplote iznad 50%.