Kāds ir titāna cauruļu komplekta sildītājs 15% alumīnija sulfāta (alum) šķīdumā 70 grādu temperatūrā, kāds ir alumīnija hidroksīda skalas kritiskais biezums, kas samazina siltuma pārneses efektivitāti par 50%?

Precipitation of aluminium hydroxide (Al(OH)3) scale on heated titanium surfaces in 15% aluminium sulphate (alum) at 70°C. The scale has a poor thermal conductivity (0.2–0.4 W/m·K) compared with 21.9 W/m·K for titanium. For a critical scale thickness of 0.5 mm the heat transfer efficiency is reduced to 50% and the heating time or power consumption to attain the same process temperature is increased by a factor of two. The scale is due to hydrolysis of aluminium ions: Al3+ + 3H2O ->Al(OH)3 + 3H+ Tika pierādīts, ka nokrišņu daudzums palielinās līdz ar temperatūru un alumīnija koncentrāciju.

Siltuma pārneses samazināšanas mehānisms ar alumīnija hidroksīda skalu

Titāna sienas pretestība tiek pievienota skalas termiskajai pretestībai. Kopējā temperatūras starpība ir ΔT_total=ΔT_titanium + ΔT_scale. Mēroga biezums palielina kopējo temperatūras starpību noteiktai siltuma plūsmai. Ja skalas biezums ir 0,5 mm, $\\Delta T_{scale}$ ir gandrīz vienāds ar $\\Delta T_{titanium}$, divkāršojot kopējo temperatūras kritumu un samazinot siltuma pārnesi 2 reizes. Mērogs arī palielina caurules virsmas temperatūru, kas savukārt paātrina lielāku mēroga nokrišņu veidošanos.

Kvantitatīvā siltuma pārneses samazināšana pret skalas biezumu

Sekojošie siltuma pārneses samazinājumi tika noteikti, veicot kontrolētus testus pie siltuma plūsmas 20 W/cm2 15% Al_2(SO_4)_3 pie 70°C 2. pakāpes titāna. Pie 0 mm skalas biezuma (tīra) papildu termiskā pretestība ir 0, siltuma pārneses samazinājums ir 0 un nepieciešamais jaudas palielinājums ir 1,0 ×. Papildu pretestība pie 0,1 mm biezuma ir 0,00025–0,0005 m²·K/W, samazinājums ir 10–20%, jaudas pieaugums ir 1,1–1,25 ×. Pretestība: 0,0005-0,001 pie 0,2 mm. Samazinājums: 20-35%. Jaudas pieaugums: 1,25–1,5*. 0.3 mm 0.00075-0.0015 30-50% 1,4–2,0×. Kritiskais biezums 0,5 mm, pretestība 0,00125–0,0025, samazinājums 45–65%, jaudas pieaugums 1,8–2,8×. Pie 1,0 mm pretestība ir 0,0025-0,005, samazinājums ir 65-85% un jaudas pieaugums ir 2,8-6,5X.

Mēroga pieauguma temps laika gaitā

Mēroga biezums laika gaitā pieaug saskaņā ar parabolisko likumu. Pēc 100 h skalas biezums ir 0,05–0,10 mm un siltuma pārneses samazinājums ir 5–15 %. Pēc 500 h biezums ir 0,15–0,30 mm un samazinās par 20–45 %. 1, 000 stundas 0,25–0,50 mm Samazinājums 35–65 % Biezums: 0,40 līdz 0,80 mm Samazinājums: 50 līdz 80 procenti. difūzijas barjera alumīnija joniem.

Alumīnija sulfāta sildītāji: ceļvedis katlakmens pārvaldībai un tīrīšanai

Maksimālais pieļaujamais skalas biezums un tīrīšanas biežums 2. pakāpes titāna cauruļu kūļa sildītājiem 15% alumīnija sulfātā 70 grādu temperatūrā ir parādīts pievienotajā tabulā.

Mēra biezums (mm) Siltuma pārneses samazinājums (%) Ieteicamais darbības veids tīrīšanas Tīrīšanas biežums<0.1 <15 None N/A Annual 0.1–0.2 15–30Performance monitoring Quarterly review N/A
0.2-0.3 30-50 Plan 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 Kritiskā - steidzama tīrīšana Mehāniskā + skābes iknedēļas inženierija, kas pārsniedz skalas biezuma kontroli

Titāna klasei nav nekādas ietekmes uz katlakmens veidošanos, savukārt 7. klasei ir izcila izturība pret zem-kaļķa koroziju. Sienas biezums nodrošina siltuma caurlaidības rezervi, un biezai sienai ir lielāka bāzes līnija ΔT, tāpēc procentuālais samazinājums noteiktam skalas biezumam ir nedaudz mazāks. Caurules virsmas apdare ietekmē katlakmens saķeri, un elektropulētas virsmas (Ra < 0,3 µm) veicina katlakmens noņemšanu. Lai samazinātu katlakmens pieaugumu, alumīnija sulfāta saturs ir jāsaglabā zem 15 %. Kaļķakmens veidošanos samazina par 30–50 %, izmantojot katlakmens inhibitoru, piemēram, poliakrilskābi 10 ppm.

Norādiet ar pārliecību

Kad skalas biezums sasniedz 0,3 mm, titāna cauruļu kūļa sildītājs jātīra 15% alumīnija sulfātā 70 grādu temperatūrā, lai izvairītos no siltuma pārneses samazināšanās par vairāk nekā 50%. Lai noņemtu Al(OH)3 nogulsnes, izmantojiet 30 min līdz 1 stundu 5% sālsskābes 50 grādu temperatūrā, pēc tam rūpīgi noskalojiet ar ūdeni. Uzlieciet diferenciālā spiediena mērītāju pāri sildītājam. Ja spiediena kritums palielinās par 20%, katlakmens ir uzkrājies un sildītājs ir jātīra. Ik pēc 500 līdz 1000 stundām pastāvīgai apkopei. Inženieris uztur siltuma pārneses efektivitāti virs 50% alumīnija sulfāta servisā, regulējot skalas biezumu zem 0,5 mm.