Titāna siltuma stienim, kas darbojas 30% kalcija hlorīda sālījumā 100 grādu temperatūrā ar 2% magnija piemaisījumu, kāda ir maksimālā pieļaujamā ūdens cietība (kā CaCO₃), lai novērstu preferenciālo magnija hidroksīda mērogošanu?

Pie 100 grādiem 30% kalcija hlorīda (CaCl 2 ) sālījumā ar 2% magnija piemaisījumu (kā MgCl 2 ) magnija hidroksīda (Mg(OH) 2 ) skalas labāk izgulsnējas, nevis kalcija karbonātu vai kalcija sulfātu. Magnija hidroksīdam ir īpaši zema šķīdība paaugstinātā temperatūrā, un tas uz titāna sildītāja virsmām veido cietu, pieķeršanos. Svariem ir zema siltumvadītspēja (1-2 W/mK), kas izraisa lokālu pārkaršanu. Kopējā cietība (kā CaCO3), kas pieļaujama, lai novērstu magnija hidroksīda primāro mērogošanu, ir 200 ppm. Pie šī iestatījuma skalas biezums ir 0,2 mm 500 stundās un siltuma pārnese tiek samazināta par 30–50%.

Preferenciālais magnija hidroksīda skalas veidošanās mehānisms

At high temperature brine Mg2+ hydrolysis: Mg2+ + 2H2O ->Mg(OH)2 + 2H+. Šī reakcija ir endotermiska, un jo augstāka temperatūra, jo ātrāk tā norit. Ūdens samazināšana veicina lokālo pH līmeni uz sakarsētas titāna virsmas, veicinot Mg(OH)2 izgulsnēšanos. Kalcija joni izgulsnē kalcija karbonāta un kalcija sulfāta nogulsnes, taču tās ir mazāk pielipušas un ir vieglāk noņemamas. Ja ūdens cietība ir lielāka par 200 ppm, skala galvenokārt sastāv no Mg(OH)2 pat ar 2% magnija piemaisījumu. zvīņai izplešoties, plāksnēm{9}}līdzīgi kristāli saslēdzas, veidojot stingru slāni.

Kvantitatīvā veidošanās skala pret ūdens cietību

Kontrolētā testēšana sintētiskā sālījumā (30% CaCl2, 2% MgCl2, 100 grādi) 500 stundu laikā ar dažādu kopējo cietību (izteikta kā ppm CaCO3) atklāja sekojošo. Skalas biezums 10-30 µm Kalcija karbonāts ar minimālu Mg(OH) 2 Noņemšana panākama ar skābes mazgāšanu Siltuma pārneses samazinājums 5-15% Cietība < 100 ppm Pie 100-200 ppm cietības skalas biezums ir 30-70 µm, katlakmens tiek noņemts ar karbonātu un Mg jauktu karbonātu₂g. samazinājums ir 15–30%. 200-300 ppm Kritiskais slieksnis Skalas biezums 60–120 µm Skalas tips Mg(OH)2 dominējošs, augsta adhēzija Noņemšana Mehāniskā skrāpēšana Siltuma pārneses samazinājums 25–45% Pie cietības 300–500 magnija biezums ir 0µm10 µm. hidroksīds, to ir ļoti grūti noņemt, siltuma caurlaidības samazināšanās ir 40–60 %. Ja koncentrācija ir lielāka par 500 ppm, skalas biezums ir lielāks par 200 μm, notiek spēcīga zvīņošanās un siltuma pārneses samazināšanās ir vairāk nekā 60%.

Magnija koncentrācijas un temperatūras ietekme uz cietības toleranci

Maksimāli pieļaujamā ūdens cietība samazinās, palielinoties magnija koncentrācijai. 0,1 mm skalai un 1% magnija piemaisījumam pieļaujamā cietība ir 300 ppm. Pie 2% magnija pieļaujamā cietība samazinās līdz 200 ppm. Pie 3 % magnija pieļaujamā cietība samazinās līdz 150 ppm. Pie 5% magnija pieļaujamā cietība ir tikai 80 ppm. Temperatūra ietekmē arī slieksni ar pieļaujamo cietību pie 2% magnija, kas ir 350 ppm pie 80 grādiem. Pieļaujamā cietība 100 °C temperatūrā ir 200 ppm. 120 ppm. Cietība ir laba 120 °C temperatūrā zem spiediena. Pieļaujamā cietība pie 140 grādiem ir 80 ppm.

Ūdens cietības kontrole magnija{0}}piesārņotā kalcija hlorīda sālījumā: ceļvedis

Nākamajā tabulā parādīta ieteicamā maksimālā pieļaujamā ūdens cietība 30% CaCl2 sālījumā ar 2% magnija piemaisījumu pie 100 grādiem. Ieteikumi ir balstīti uz vēlamo skalas biezumu un tīrīšanas biežumu.

Vēlamais skalas biezums pēc 500 stundām (µm) Maksimālā pieļaujamā ūdens cietība (ppm CaCO₃) skalas sastāvs Ieteicamā tīrīšanas metode<30 (low scaling) <100 Calcium carbonate Acid cleaning (5% HCl) 30–70 (moderate) 100–200 Mixed carbonate/Mg(OH)₂ Acid + brushing 70–120 (high) 200–250 Mg(OH)₂ dominant Mechanical scraping >120 (severe) >250 Cietais Mg(OH)₂ Nav ieteicams Inženierzinātne ārpus ūdens cietības kontroles

Titāna klasei ir maza ietekme uz mēroga attīstību; tomēr 7. klasei ir izcila izturība pret zem-mēroga koroziju. Sienas biezums nodrošina siltuma pārnesi; 2,0 mm sienai ar 0,3 mm skalu ir samazināta, bet joprojām izmantojama siltuma caurlaidība. Elektropolētas virsmas (Ra < 0,3 µm) samazina katlakmens pielipšanu un atvieglo noņemšanu. Poliakrilāti un fosfonāti ir efektīvi katlakmens inhibitori kalcija karbonātam, bet ne pārāk efektīvi magnija hidroksīdam. Sālījuma pH ir jāsaglabā zem 7,5, jo augstāks pH paātrina Mg(OH)₂ izgulsnēšanos. Periodiskā skābes tīrīšana ar 5% sālsskābi 50 grādu temperatūrā 2 stundas var izšķīdināt kalcija karbonāta nogulsnes, bet Mg(OH) 2 nav viegli izšķīst.

Labi{0}}informētas specifikācijas izveide

Kopējai ūdens cietībai jābūt mazākai par 100 ppm 30 % kalcija hlorīda sālījumā 100 grādos ar 2 % magnija piemaisījumu, lai izvairītos no magnija hidroksīda priekšrocību veidošanās titāna siltuma stienī. Sālījuma pagatavošanai izmantojiet mīkstinātu ūdeni{5}}. Katru nedēļu pārbaudiet cietību, titrējot. Ja cietība ir lielāka par 200 ppm, pirms atsākšanas ekspluatācijā nogulsnējiet magniju, paaugstinot pH līdz 9,5 ar kaļķi un filtrējiet. Esošajiem sildītājiem ar Mg(OH)2 skalu izmantojiet 10% citronskābi 70 grādu temperatūrā 4 stundas, pēc tam veiciet mehānisku suku. Pielipusi magnija hidroksīda skala neveidojas, lai samazinātu siltuma pārnesi un izraisītu lokālu pārkaršanu, kontrolējot ūdens cietību līdz 200 ppm.