Mikä on suurin sallittu veden kovuus (CaCO₃:nä) 30-prosenttisessa kalsiumkloridi-suolaliuoksessa 100 asteessa toimivalle 100-asteiselle kalsiumkloridi-suolavedelle, joka estää edullisen magnesiumhydroksidin hilseilyn?

Magnesiumhydroksidia (Mg(OH)2) muodostuu mieluiten kalsiumkarbonaatin tai kalsiumsulfaatin sijaan 30 % kalsiumkloridi (CaCl2) suolaliuoksessa 100 asteessa 2 % magnesiumepäpuhtaudella (MgCl2:na). Magnesiumhydroksidi liukenee erityisen huonosti korotetussa lämpötilassa ja saostuu kovana tarttuvana kalkkina titaanilämmittimien pinnoille. Vaa'alla on rajoitettu lämmönjohtavuus (1-2 W/m·K) ja se johtaa paikalliseen ylikuumenemiseen. Suurin kokonaisveden kovuus (CaCO₃:na) edullisen magnesiumhydroksidin hilseilyn estämiseksi on 200 ppm. Kalkin paksuus on tällä tasolla yli 0,2 mm 500 tunnissa. Lämmönsiirto vähenee 30-50 %.

Magnesiumhydroksidin ensisijaisen hilseilyn mekanismi

Magnesiumionit hydrolysoituvat korkean lämpötilan suolaliuoksessa Mg 2 + + 2H 2 O Mg(OH) 2 + 2H + . Tämä on endoterminen reaktio. Mitä korkeampi lämpötila, sitä nopeampi reaktio. Veden väheneminen aiheuttaa paikallisen pH:n nousun kuumennetussa titaanipinnassa, mikä lisää Mg(OH)₂:n saostumista. Kalsiumionit tuottavat karbonaatti- ja sulfaattihilsettä, mutta ne ovat vähemmän sitkeitä ja helpompia poistaa. Jopa 2 % epäpuhtaudella magnesium saa Mg(OH) 2:n hallitsemaan kalkkikoostumusta yli 200 ppm:n veden kovuuden osalta. Vaaka koostuu levymäisistä{12}}kiteistä, jotka lukkiutuvat yhteen muodostaen lujan päällysteen.

Kvantitatiivinen asteikon kehitys veden kovuuden funktiona

Kontrolloidusta testauksesta synteettisessä suolaliuoksessa (30 % CaCl 2, 2 % MgCl 2, 100 astetta) 500 tunnin aikana vaihtelevalla kokonaiskovuudella (ilmoitettu ppm CaCO 3 ) on todettu seuraavaa: Kovuus 100 ppm Kalkinpaksuus 10-30 µm Kalsiumpäästö A vähäinen kalsium(hiilihappo) siirtymävähennys 5-15 % Kalkinpoisto 100-200 ppm kalkkipaksuus 30-70 µm, karbonaatti ja Mg(OH)2 sekoitettu hilse, poisto harjaamalla plus happo, lämmönsiirron vähennys 15-30 %. Ratkaiseva kovuusalue on 200-300 ppm. Suotimen paksuus on 60-120 µm. Vaaka on Mg(OH)2-dominoiva ja erittäin tarttuva. Poistoa varten tarvitaan mekaaninen kaapiminen. Lämmönsiirron lasku on 25-45 %. Kovuus: 300-500 ppm Kalkin paksuus: 100-200 µm Kalkki: Kova magnesiumhydroksidi Poisto: Erittäin vaikea Lämmönsiirron vähennys: 40-60 % Kalkin paksuus ylittää 200 µm, havaitaan voimakasta hilseilyä ja lämmönsiirron väheneminen on noin 60 % pitoisuudella 50.0 ppm

Mg-pitoisuuden ja lämpötilan vaikutus kovuustoleranssiin

Mitä korkeampi magnesiumpitoisuus, sitä pienempi on suurin sallittu veden kovuus.<0.1 mm scale @ 1% magnesium impurity – 300 ppm permissible hardness At 2% magnesium permissible hardness lowers to 200 ppm. At 3% magnesium the allowed hardness is reduced to 150 ppm. At 5% magnesium, acceptable hardness is only 80 ppm. The barrier is also temperature dependent – at 80°C, the permitted hardness is 350 ppm at 2% magnesium. The permissible hardness is 200 ppm at 100 °C. 4. Maximum permissible hardness is 120 ppm at 120°C pressure. Permissible hardness is 80 ppm at 140 °C.

Magnesiumin saastuttaman kalsiumkloridin suolaliuoksen veden kovuuden säätöopas

Seuraavassa taulukossa on suositeltu suurin sallittu veden kovuus 30 % CaCl 2 -suolaliuokselle, joka sisältää 2 % magnesiumepäpuhtautta, 100 asteessa halutun kalkin paksuuden ja puhdistustiheyden perusteella.

Suositeltu puhdistusmenetelmä Kalkkikoostumus Suurin sallittu veden kovuus (ppm CaCO3) Haluttu kalkin paksuus 500 tunnin jälkeen (µm)<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 Hard Mg(OH)2 Ei suositella Veden kovuuden säädön lisäksi

Titaanilaadulla on vain vähän vaikutusta kalkkikiven kehitykseen, kun taas asteikolla 7 on ylivoimainen ali-korroosionkestävyys. Seinämän paksuus mahdollistaa lämmönsiirron. 2.0 mm seinä 0,3 mm:n asteikolla vähentää mutta silti toimivaa lämmönsiirtoa. Sähkökiillotetut pinnat (Ra alle 0,3 μm) minimoivat kalkkikiven tarttumista ja helpottavat sen poistamista. Polyakrylaatit tai fosfonaatit ovat hyviä kalsiumkarbonaatin estäjiä, mutta vähemmän magnesiumhydroksidia. Suolaliuoksen pH:n tulee olla alle 7,5; korkeampi pH johtaa Mg(OH)2:n nopeampaan saostumiseen. Jaksottaisen happopuhdistuksen aikana kalsiumkarbonaattia liuotetaan 5 % suolahapolla 50 asteessa 2 tunnin ajan, vaikka Mg(OH)2 liukeneekin heikommin.

Tietojen määrittelyn luominen .

Titaanista valmistettujen lämpösauvojen 30-prosenttisessa kalsiumkloridi-suolaliuoksessa, jossa on 2-prosenttista magnesiumepäpuhtautta, 100 C:ssa, veden kokonaiskovuus tulisi pitää alle 100 ppm:ssä, jotta vältytään ensisijaiselta magnesiumhydroksidihilseilyltä. Täytetään suolaliuos pehmeällä vedellä ja arvioi kovuus viikoittain titraamalla. Jos kovuus on yli 200 ppm, saosta magnesium nostamalla pH arvoon 9,5 kalkilla. Suodata ja palauta huoltoon. Olemassa oleva Mg(OH)2-asteikko. 10% sitruunahappoa, 70 astetta, 4 tuntia ja sen jälkeen mekaaninen harjaus. Alle 200 ppm veden kovuus säätelee kiinnittyvän magnesiumhydroksidihilsettä, joka estää lämmön siirtymistä ja aiheuttaa paikallista ylikuumenemista