Titāna iegremdējamam sildītājam vara elektrolīta elektrolītā (180 g/l H₂SO₄, 45 g/l Cu) 50 grādu temperatūrā, kāds ir drošais attālums no anoda, lai novērstu destruktīvu vara nogulsnēšanos?

Vara elektrolītu elektrolīts ir 150-200 g/l sērskābes un 40-50 g/l vara joni 40-50 grādu temperatūrā. Anodi sastāv no svina sakausējuma vai izmēriem stabila materiāla, un katodi no nerūsējošā tērauda vai vara sākuma loksnēm, kas atdalītas 50–100 mm attālumā. Titāna iegremdējamais sildītājs, kas novietots pārāk tuvu anodam, darbojas kā katods vara nogulsnēšanai elektriskā lauka ietekmē. Vara plāksnes uz titāna apvalka un rada raupju, mezglainu nogulsnējumu, kas izolē sildītāju un izraisa lokālu pārkaršanu. Vēl svarīgāk ir tas, ka titāns var erodēt aiz vara nogulsnes galvanisku reakciju vai hlorīda uzbrukuma dēļ. Drošais attālums no anoda ir mazākais attālums, kurā lokālais strāvas blīvums uz titāna virsmas ir mazāks par vara kodolu veidošanās slieksni aptuveni 0,5 mA/cm². Parastajām elektriskajām šūnām ar 300 A/m2 strāvas blīvumu un 80 mm atstarpi starp anodiem un katodiem drošais attālums ir 300 mm.

Vara nogulsnēšanās mehānisms uz titāna elektrouzņēmuma šūnās

Potenciālo gradientu elektrolītā nosaka elektriskais lauks starp anodu un katodu. Jebkura vadoša virsma, kas iegremdēta šajā laukā, polarizēsies līdz vidējam potenciālam. Titāna sildītājs ir katods pret anodu un ir tuvāk anodam nekā katodam. Katodiskās strāvas blīvums uz titāna virsmas, ic, ir proporcionāls 1/r 2, kur r ir attālums no anoda. Ja i_c ir virs aptuveni 0,5 mA/cm2, vara joni elektrolītā tiek reducēti par metālisku varu uz titāna virsmas reakcijas rezultātā Cu2+ + 2e- → Cu0. Vara atradne strauji aug, kļūst raupja un dendrītiska. Kad varš tiek nogulsnēts, tas darbojas kā katods, un atklātais titāns kļūst par anodu, kas paātrina lokalizētu koroziju.

Kvantitatīvā vara nogulsnēšanās pret attālumu no anoda.

Laboratoriski kontrolētos pētījumos ar elektrības ieguves elementu ar 80 mm anoda{1}}katoda atdalīšanu un 300 A/m2 strāvas blīvumu ir noteikts vara nogulsnēšanās ātrums uz 2. pakāpes titāna dažādos attālumos no anoda. Vietējais katoda strāvas blīvums ir 5–10 mA/cm 2 pie 50 mm, un vara nogulsnēšanās ātrums ir 0,5–1,0 mm stundā. Smaga mezglu attīstība notiek 24 stundu laikā. Tipisks katoda stāvoklis ir 100 mm, un katoda strāvas blīvums ir 2-5 mA/cm^2. Nogulsnēšanās ātrums ir 0,2-0,5 mm stundā, un smagā vara plāksne veidojas 48 stundu laikā. Pie 200 mm katoda strāvas blīvums ir 0,5-1,5 mA/cm2, nogulsnēšanās ātrums ir 0,05-0,15 mm/h, un redzamais varš ir redzams pēc 100-200 stundām. Pie 300 mm katoda strāvas blīvums ir 0,2-0,5 mA/cm2, kas ir zem kodola sliekšņa. Stabila vara nogulsnēšanās nenotiek, tomēr var veidoties un atraisīties atsevišķi vara kristāli. 400 mm attālumā katoda strāvas blīvums nokrītas zem 0,2 mA/cm² un varš nenogulsnējas, tāpēc šis attālums ir drošs nenoteiktai darbībai.

Šūnu strāvas blīvuma un anoda{0}}katoda attāluma ietekme uz drošu attālumu

Šūnas strāvas blīvums palielina drošo attālumu no anoda, un anoda{0}}katoda sprauga palielina drošo attālumu. Minimālais drošais attālums ir 250 mm ar strāvas blīvumu pie sildītāja 0,4 mA/cm 2 ar strāvas blīvumu 200 A/m 2 un atstatumu 100 mm. Pie 80 mm un 300 A/m 2 attāluma minimālais drošais attālums ir 300 mm. Strāvas blīvums ir 0,3 mA/cm 2. Pie 400 A/m 2 drošais attālums ar 80 mm atstarpi ir 350 mm pie strāvas blīvuma 0,4 mA/cm 2 . 2. Pie 500 A/m² ar atstatumu 100 mm drošais attālums ir 400 mm ar strāvas blīvumu.3.3. Pie 0,3 mA/cm 2 strāvas blīvuma drošais attālums pie 300 A/m 2 ir 350 mm ar platumu 120 mm. Lielāks attālums starp anodu un katodu nozīmē mazāku lauka gradientu un tuvāku sildītāju izvietojumu.

Rokasgrāmata drošu attālumu izvēlei elektriskiem sildītājiem

Tālāk esošajā tabulā ir norādīti ieteicamie drošie attālumi no anoda iegremdējamiem sildītājiem 2. klases titāns vara elektrolīta elektrolītā 50 grādos atkarībā no elementa strāvas blīvuma un anoda{2}}katoda atstatuma.

Elementa strāvas blīvums (A/m2) Anoda-līdz-katoda attālums (mm) Minimālais drošais attālums no anoda (mm) Drošais attālums Strāvas blīvums pie sildītāja (mA/cm2) Sildītāja atrašanās vieta - Ieteicamā
200 100 250 0.4 Aiz katoda (tālā puse) 300 80 300 0.3 Aiz katoda (tālā pusē) 300 120 350 0.3 Šūnas galā, pretējie anodi
400 80 350 0.4 Netālu no kameras apakšas, centrā 500 100 400 0.3 Tikai starp katodiem 300 80 (modernizēts, ierobežota vieta) 200 1.0 Ar plastmasas vairogu, ikmēneša tīrīšana
Ārpus droša attāluma kontroles inženierijas

Ja kameras formas ierobežojumu dēļ nav iespējams sasniegt drošu attālumu, ap sildītāju var uzstādīt perforētu plastmasas vairogu no PTFE vai polipropilēna. Vairogs ar 50% atvērto laukumu samazina lokālo strāvas blīvumu par 70 līdz 80%, būtiski neietekmējot siltuma pārnesi. Titāna šķira nenovērš vara nogulsnēšanos, lai gan 7. pakāpe var kalpot ilgāk zem vara nogulsnēm, jo ​​ir augsta izturība pret koroziju. Vara nogulsnes periodiski jātīra. Iegremdējiet sildītāju 20% sērskābē 50 grādu temperatūrā 30 minūtes. Tas izšķīdina varu, nesabojājot titānu. Sienas biezums nodrošina korozijas pielaidi; 2,0 mm siena ar neregulāru vara nogulsnēšanos var izturēt tīrīšanas ciklus labāk nekā 1,2 mm siena.

Apzinātas specifikācijas apvienošana (humanizēta)

Titāna iegremdējamam sildītājam vara elektrouzņēmuma šūnā 50 grādu leņķī novietojiet sildītāju vismaz 300 mm no tuvākā anoda elementiem ar strāvas blīvumu 300 A/m² un 80 mm atstarpi. Palieliniet drošo attālumu šūnām ar lielāku strāvas blīvumu vai tuvāku atstarpi. Ja pieejamās telpas dēļ tas ir jānovieto tuvāk par 300 mm, ap sildītāju jāuzstāda perforēts PTFE vairogs 3 mm biezumā ar 5 mm caurumiem un 50% atvērtu laukumu. Sildītājs katru mēnesi jātīra ar 20% sērskābi. Nodošanas ekspluatācijā laikā izmēriet titāna sildītāja atvērtās ķēdes potenciālu salīdzinājumā ar vara -vara sulfāta atsauces elektrodu; potenciāli negatīvāks par +0.2 V salīdzinājumā ar pielāgoto meklētājprogrammu norāda uz vara nogulsnēšanās risku un prasa mainīt pozīciju. Inženieris nodrošina, ka tiek ievērots drošais attālums no anoda, tādējādi novēršot kaitīgu vara nogulsnēšanos uz titāna iegremdējamiem sildītājiem vara elektrouzņēmuma servisā.