Kā titāna cauruļu komplekta sildītājā uzsilda 4% nātrija hlorāta šķīdumu papīra balināšanai, kā hlorāta sadalīšanās ātrums (ko katalizē titāna virsma) paaugstina vietējo temperatūru un paātrina koroziju?
Atstāj ziņu
4% nātrija hlorātā (NaClO3) 80 grādu temperatūrā titāns katalizē hlorāta sadalīšanos: 4NaClO₃ → 3NaClO₄ + NaCl (plus skābeklis). Šī sadalīšanās ir eksotermiska. Pie maziem plūsmas ātrumiem titāna virsmas tuvumā notiek lokalizēta 5–15 grādu karsēšana. Augstāka vietējā temperatūra paātrina gan hlorāta sadalīšanos, gan titāna koroziju, radot pozitīvas atgriezeniskās saites cilpu.
Kvantitatīvā temperatūras paaugstināšanās un korozijas paātrinājums
2. pakāpes titānam 4% NaClO₃ 80 grādu temperatūrā, tilpuma temperatūra:
| Plūsmas ātrums (m/s) | Vietējā temperatūras paaugstināšanās ( grāds ) | Hlorātu sadalīšanās ātrums (g/m²·stundā) | Korozijas ātrums (mm/gadā) |
|---|---|---|---|
| 0 (stagnēts) | 10–20 | 2–5 | 0.30–0.60 |
| 0.1 | 5–12 | 1–3 | 0.20–0.40 |
| 0.5 | 2–5 | 0.5–1.5 | 0.12–0.25 |
| 1.0 | 1–2 | 0.2–0.5 | 0.08–0.15 |
| 2.0 | 0–1 | 0.1–0.3 | 0.05–0.10 |
Atsauksmju cilpas dinamika laika gaitā
| Laiks (stundas) | Virsmas temperatūra ( grāds ) | Korozijas ātrums (mm/gadā) | Sadalīšanās ātrums (g/m²·stunda) |
|---|---|---|---|
| 0 | 85 | 0.10 | 0.5 |
| 100 | 90 | 0.15 | 0.8 |
| 200 | 95 | 0.22 | 1.2 |
| 500 | 105 | 0.35 | 2.0 |
| 1,000 | 120 | 0.60 | 3.5 |
Plūsmas ātruma un temperatūras kontroles rokasgrāmata
| Vēlamais korozijas ātrums (mm/gadā) | Minimālais plūsmas ātrums (m/s) | Paredzamā vietējā temperatūras paaugstināšanās ( grāds ) |
|---|---|---|
| <0.10 | >1.5 | <2 |
| 0.10–0.15 | 1.0–1.5 | 2–4 |
| 0.15–0.25 | 0.5–1.0 | 4–8 |
| >0.25 | <0.5 | >8 |
Inženierzinātņu ieteikums
Nātrija hlorāta apkalpošanai uzturiet plūsmas ātrumu virs 1,5 m/s, lai samazinātu lokālo karsēšanu un novērstu termisku izplūdi. Kontrolējot plūsmu, inženieris samazina hlorāta sadalīšanos un korozijas paātrinājumu.
