Titaanilämpösauvalle, joka toimii 30 % kalsiumkloridi-suolaliuoksessa 100 asteessa ja 2 %:n magnesiumepäpuhtaus Mikä on suurin sallittu veden kovuus (CaCO₃:nä) edullisen magnesiumhydroksidin hilseilyn estämiseksi?

100-asteisessa 30-prosenttisessa kalsiumkloridi- (CaCl2)-suolaliuoksessa, jossa on 2-prosenttista magnesiumepäpuhtautta (MgCl2:na), magnesiumhydroksidi- (Mg(OH)2) -suomut saostuvat ensisijaisesti kalsiumkarbonaatin tai kalsiumsulfaatin sijaan. Magnesiumhydroksidi on erityisen huonosti liukoinen korkeissa lämpötiloissa ja muodostaa kovan, tarttuvan skaalan titaanilämmittimen pinnoille. Vaa'alla on alhainen lämmönjohtavuus (1-2 W/mK), mikä johtaa paikalliseen ylikuumenemiseen. Sallittu kokonaiskovuus (CaCO3:na) magnesiumhydroksidin ensisijaisen hilseilyn estämiseksi on 200 ppm. Tällä asetuksella kalkin paksuus on 0,2 mm 500 tunnissa ja lämmönsiirto vähenee 30–50 %.

Ensisijainen magnesiumhydroksidikiven muodostumismekanismi

At high temperature brine Mg2+ hydrolysis: Mg2+ + 2H2O ->Mg(OH)2 + 2H+. Tämä reaktio on endoterminen ja mitä korkeampi lämpötila, sitä nopeammin se etenee. Veden pelkistyminen edistää paikallista pH:ta kuumennetulla titaanipinnalla, mikä edistää Mg(OH)2:n saostumista. Kalsiumionit saostavat kalsiumkarbonaattia ja kalsiumsulfaattia, mutta ne ovat vähemmän kiinnittyviä ja ne voidaan poistaa helpommin. Jos veden kovuus on yli 200 ppm, asteikko koostuu pääosin Mg(OH)2:sta jopa 2 % magnesiumepäpuhtaudella. kun asteikko laajenee, levy{9}}kaltaiset kiteet lukkiutuvat toisiinsa luoden sitkeän kerroksen.

Muodostumisen määrällinen asteikko vs. veden kovuus

Kontrolloitu testaus synteettisessä suolaliuoksessa (30 % CaCl2, 2 % MgCl2, 100 astetta) 500 tunnin aikana vaihtelevalla kokonaiskovuudella (ilmaistuna ppm CaCO3:na) on osoittanut seuraavan. Kalkin paksuus 10-30 µm Kalsiumkarbonaatti, jossa on minimaalinen Mg(OH) 2 Poisto saavutettavissa happopesulla Lämmönsiirron vähennys 5-15 % Kovuus < 100 ppm Kovuusasteella 100-200 ppm asteikon paksuus on 30-70 µm, hilse on siirtoa (sekoitettu karbonaattia₂ ja M2) vähennys on 15–30 %. 200-300 ppm Kriittinen kynnys Kalkin paksuus 60-120 µm Kalkin tyyppi Mg(OH)2 hallitseva, korkea tarttuvuus Poistaminen Mekaaninen kaapiminen Lämmönsiirron vähennys 25-45 % Kovuudella 300-500 asteikko on magnesium paksuus on 0 µm 0 µm hydroksidi, se on erittäin vaikea poistaa, lämmönläpäisy pienenee 40–60 %. Jos pitoisuus on yli 500 ppm, hilseilyn paksuus on yli 200 μm, esiintyy voimakasta hilseilyä ja lämmönsiirron väheneminen on yli 60 %.

Magnesiumpitoisuuden ja lämpötilan vaikutus kovuustoleranssiin

Suurin sallittu veden kovuus laskee magnesiumpitoisuuden kasvaessa. 0,1 mm asteikolla ja 1 % magnesiumepäpuhtaudella hyväksyttävä kovuus on 300 ppm. Sallittu kovuus laskee 200 ppm:iin 2 % magnesiumilla. Kun magnesiumpitoisuus on 3 %, sallittu kovuus laskee arvoon 150 ppm. 5 % magnesiumin sallittu kovuus on vain 80 ppm. Lämpötila vaikuttaa myös kynnykseen, jossa sallittu kovuus 2 % magnesiumilla on 350 ppm 80 asteessa. Sallittu kovuus 100 °C:ssa on 200 ppm. 120 ppm on OK kovuus 120 °C:ssa paineen alaisena. Sallittu kovuus 140 asteessa on 80 ppm.

Magnesium{0}}kontaminoituneen kalsiumkloridi-suolaliuoksen veden kovuuden hallinta: opas

Seuraavassa taulukossa on esitetty suositeltu suurin sallittu veden kovuus 30 % CaCl2 suolaliuokselle ja 2 % magnesiumepäpuhtaudelle 100 asteessa. Suositukset perustuvat haluttuun hilsepaksuuteen ja puhdistustiheyteen.

Haluttu kalkin paksuus 500 tunnin jälkeen (µm) Suurin sallittu veden kovuus (ppm CaCO₃) Astian koostumus Suositeltu puhdistusmenetelmä<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 asteikon kehitykseen; Siitä huolimatta luokka 7 kestää erinomaisesti ali-mittakaavakorroosiota. Seinämän paksuus mahdollistaa lämmönsiirron; 2,0 mm seinä 0,3 mm mittakaavalla on vähentänyt, mutta silti käyttökelpoista lämmönsiirtoa. Sähkökiillotetut pinnat (Ra < 0,3 µm) minimoivat hilseilyn ja helpottavat poistamista. Polyakrylaatit ja fosfonaatit ovat tehokkaita kalsiumkarbonaatin kalkkikiven estäjiä, mutta eivät kovin tehokkaita magnesiumhydroksidille. Suolaliuoksen pH tulee pitää alle 7,5:n, koska korkeampi pH nopeuttaa Mg(OH)2:n saostumista. Säännöllinen happopuhdistus 5-prosenttisella kloorivetyhapolla 50 asteessa 2 tunnin ajan voi liuottaa kalsiumkarbonaattia, mutta Mg(OH)2 ei liukene helposti.

Perusteltujen{0}}määrittelyjen tekeminen

Veden kokonaiskovuuden tulee olla alle 100 ppm 30-prosenttisessa kalsiumkloridi-suolaliuoksessa 100-asteisessa 2-prosenttisessa magnesiumepäpuhtaudessa, jotta vältetään magnesiumhydroksidin ensisijainen hilseily titaanista valmistettua lämpösauvaa varten. Käytä suolaveteen-pehmennettyä vettä. Tarkista kovuus viikoittain titraamalla. Jos kovuus on yli 200 ppm, saosta magnesium nostamalla pH arvoon 9,5 kalkilla ja suodata ennen kuin palautat käyttöön. Olemassa oleville lämmittimille, joissa on Mg(OH)2-asteikko, käytä 10 % sitruunahappoa 70 asteessa 4 tunnin ajan ja sen jälkeen mekaaninen harjaus. Tarttuvaa magnesiumhydroksidihilsettä ei muodostu vähentämään lämmönsiirtoa ja aiheuttamaan paikallista ylikuumenemista säätämällä veden kovuus alle 200 ppm.