Kāpēc PFA sildītājs, kas uzstādīts horizontāli, var izveidot lokalizētus korozijas gredzenus ātrāk nekā vertikālā iekārta?

Horizontālie PFA sildītāji apšuvuma un ķīmisko vielu tvertnēs vienmēr iegūst lokālas korozijas gredzenu -apkārtējās krāsas maiņas, plaisāšanas vai mēroga joslas-, kas 2–5 reizes pārsniedz vertikālo vienību ātrumu identiskas lietošanas gadījumā. Galvenais iemesls ir plūsmas noslāņošanās un burbuļu iesprūšana. Horizontālajā konfigurācijā tvaika burbuļi, kas veidojas uz augšējās virsmas, paceļas vertikāli, bet tos bloķē sildītājs. Burbuļi sakrājas sildītāja augšējā pusē, veidojot nepārtrauktu tvaika slāni, kas izolē PFA. Tas izraisa lokālas temperatūras paaugstināšanos par 20–40 grādiem. Šī apsildāmā josla paātrina ķīmisko uzbrukumu, iespiešanos un mēroga veidošanos. Vertikālā stāvoklī burbuļi viegli plūst uz sildītāja virsmas bez uzkrāšanās, kā rezultātā viss apvalks tiek samitrināts un atdzesēts. Vertikālā uzstādīšana ir ļoti ieteicama jebkuram pakalpojumam ar vārīšanās, izplūdes gāzes vai burbuļu veidošanos.

Burbuļu uzkrāšanās mehānismi uz horizontālajiem sildītājiem
Horizontālo PFA sildītāju darbība šķidrumā izraisa tvaika burbuļu kodolu veidošanos virsmas defektos siltuma plūsmas ietekmē. Burbuļi izplešas, atbrīvojas un sāk peldēt virs. Vertikālajam sildītājam augošie burbuļi slīd pa virsmu un noslauka robežslāni un uzlabo siltuma pārnesi. Burbuļi, kas paceļas no horizontālā sildītāja apakšējās puses, saskaras ar augšējo pusi. Augšējā daļa ir savākšanas zona, kurā burbuļi saplūst lielākos lodes. Saplūstošie burbuļi veido pārtrauktu tvaika slāni, kas jebkurā laikā pārklāj 10–30% no augšējās virsmas. Tvaika slāņa siltuma pārneses koeficients ir 50–200 W/m^2 K (salīdzinot ar 1000–5000 W/m^2 K šķidrumam), kas izraisa krasu PFA virsmas temperatūras paaugstināšanos zem burbuļiem. 3 W/cm 2 sildītāja parastā virsmas temperatūra 80 grādu ūdenī ir 95–100 grādi. Tādai pašai siltuma plūsmai tvaika sega var palielināt virsmu līdz 150–220 grādiem, kas ir tālu PFA sadalījuma diapazonā.

Lokalizētā karstā josla veido pastiprinātas nolietošanās gredzenu. PFA kļūst dzeltenīgi, pēc tam brūni un pēc tam mikroplaisā. Cietā ūdenī katlakmens tiek nogulsnēts karstajā joslā, veidojot baltu riņķveida gredzenu. Mērogs vairāk izolē, temperatūra paaugstinās vairāk, paš-paātrinošs atteices cikls. Vertikālais sildītājs var iztikt gadiem bez šiem gredzeniem, bet horizontālais sildītājs tos iegūs 3 līdz 12 mēnešu laikā.

Plūsmas stratifikācija pakalpojumam, kas nav{0}}vārīgs
Arī horizontālie sildītāji, pat ja tie nav vārīti, ir pakļauti plūsmas stratifikācijai. Dabiskās konvekcijas strāvas virzās uz augšu vertikālā virzienā. Sildītājs ir vertikāli izlīdzināts ar plūsmu, lai izveidotu viendabīgu robežslāni. Horizontālais sildītājs ir cilindrs, kas ir perpendikulārs augšupejošai plūsmai. Svaigs auksts šķidrums tiek pakļauts augšpusei (apakšā). Lejupējā puse (augšpusē) ir peldēta jau-uzkarsētā šķidrumā, kas cēlies no apakšas. Augšējā virsma ir par 5–15 grādiem siltāka nekā apakšējā virsma tajā pašā aksiālajā vietā. Šī temperatūras starpība ap apkārtmēru ir pietiekami maza, lai izvairītos no tvaika burbuļu veidošanās, taču pietiekami liela, lai paātrinātu ķīmisko uzbrukumu. Horizontālā sildītāja augšpusē 20% HCl pie 90 grādiem efektīvā temperatūra ir 95-100 grādi, bet apakšā ir 90 grādi. Caurlaidības rādītāji dubultojas ar katriem 10–15 grādiem, tāpēc augšdaļa korodē 2–3 reizes ātrāk. Vislabāk attīstās vēlamā retināšana un plaisāšana ap 5000 h.

Salīdzinošie neveiksmju dati
Heater Orientation Service Condition Time to First Visible Corrosion Ring (hours) Surface Temperature Variation (°C) Failure Mode Relative Life Vertical Boiling water, 100°C, 3 W/cm2 >5000 ±3 grādi (aksiāli) Vienmērīga novecošana 2,0 × horizontāli Verdošs ūdens, 100 grādi, 3 W/cm2 500-1, 200 +20-40 grādi (augšējā josla) Plaisas apkārtmērā 0,3–0,5 ×
Vertical Non-boiling 20% HCl, 90°C >8000 ±2 grādi Lēna caurlaidība 1,5 × horizontāli ne -verdošs 20% HCl, 90 grādi 2000–4,000 +5–15 grādi (augšpusē) Augšējās virsmas plaisāšana 0,6–0,8 ×
Vertical Hard water (300 ppm), 80°C >10 000 ±3 grādi Lēna mērogošana 2,0×
Horizontāli Ciets ūdens (300 ppm), 80 grādi 1500–3, 000 +20–30 grādi (skalas gredzens) Lokalizēta mēroga josla 0,3–0,5 ×
Vertikālā maisītāja tvertne (piespiedu cirkulācija) N/A (orientācija nav tik svarīga) ±2 grādi Plūsma atkarīga 1,0 × (bāzes līnija)
Horizontal Agitated tank (forced flow) N/A ±3–5°C Acceptable if flow >0.5 m/s 0.9×
Horizontālo instalāciju mazināšana
Ja ir nepieciešama horizontāla montāža (seklas tvertnes, vietas ierobežojumi), trīs pieejas samazina korozijas gredzenu veidošanos:

Increase flow velocity: Use recirculation pump or agitator to get >0,5 m/s pāri sildītājam. Piespiedu plūsma kavē burbuļu veidošanos. Augšējā-apakšējā temperatūras starpība 3–5 grādi .

Apgrieziet sildītāju ik pēc trim mēnešiem uzstādīšanas laikā atzīmējiet sildītāja augšdaļu. Pagrieziet to par 90 grādiem vai 180 grādiem ik pēc 3 mēnešiem, lai virspusē būtu redzama jauna virsma. Tas vienmērīgi sadala koroziju, pagarinot kalpošanas laiku 2-3 reizes.

Zems vatu blīvums: darbojas ar jaudu, kas ir mazāka vai vienāda ar 2 W/cm 2, lai uzturētu virsmas temperatūru<95°C even with vapour patches, avoiding boiling at the interface.

Izmantojiet sildītāju ar spurām. Paplašinātā virsmas laukums (spuras) izjauc burbuļu trajektorijas un atvieglo sajaukšanos, tādējādi pazeminot lokālos karstos punktus.

Piemēra lauks
Telpas ierobežojumu dēļ metāla apdares iekārta bija spiesta izmantot horizontālos PFA sildītājus seklās niķeļa pārklājuma tvertnēs (300 mm dziļumā). Sildītājiem pēc 3 mēnešiem izveidojās brūnas apkārtmēra joslas, un pēc 6–8 mēnešiem tās ieplaisāja. Rūpnīca tika pārvietota uz vertikālajiem sildītājiem (tvertnes dziļums faktiski bija pietiekams, agrāk uzskats bija nepatiess). Vertikālais sildītājs nav piesprādzēts, kalpoja 4+ gadus. Vienkāršs recirkulācijas sūknis tika iekļauts arī tvertnēs, kur vertikālā novietošana nebija praktiska, palielinot horizontālo sildītāju kalpošanas laiku no 8 mēnešiem līdz 2 gadiem.

Secinājums: vertikālā orientācija samazina korozijas gredzenus
Horizontālie PFA sildītāji ir vairāk pakļauti lokalizētiem korozijas gredzeniem, jo ​​uz augšējās virsmas veidojas burbuļi (viršanas režīmā) un plūsmas stratifikācija (viršanas režīmā) ar ātrumu 2–5 reizes nekā vertikālām vienībām. Augšējā virsma ir par 5–40 grādiem karstāka, atvieglojot ķīmisko uzbrukumu, iespiešanos un katlakmens nogulsnēšanos. Jebkurai jaunai instalācijai norādiet vertikālo orientāciju. Ja ir nepieciešama horizontāla montāža, apsveriet piespiedu plūsmu, ceturtdaļas apgriezienu sildītāja rotāciju, samazinātu vatu blīvumu vai spuras. Vertikālais sildītājs ir ilgmūžības standarts. Horizontālais sildītājs ir kompromiss un prasa aktīvu mazināšanu. Kad ir vieta, ejiet vertikāli. Jūsu uzturēšanas budžets jūs novērtēs.