Mikä on suurin sallittu klooripitoisuus vedessä PFA-lämmittimelle pinnan haurastumisen välttämiseksi 60 asteessa?

Klooratut vesijärjestelmät-uima-altaat, juomaveden desinfiointi, jäähdytystornit- liuottavat kloorikaasua (Cl 2 ) ja hypokloorihappoa (HOCl) PFA-lämmittimien kohdentamiseksi. Nämä lajit hapettavat PFA-pinnan ja aiheuttavat haurautta, kovuuden kasvua ja lopulta rikkoutumista. 60 asteessa, mikä on yleistä monissa teollisissa klooratuissa vesijärjestelmissä, suurin sallittu klooripitoisuus pinnan haurastumisen välttämiseksi 5 vuoden käyttöiän ajan on 2-3 ppm vapaata klooria. Pinnan haurastumista voidaan mitata 5 ppm:ssä 2 000–3 000 tunnin kohdalla ja halkeilua 5 000–8 000 tunnin kohdalla. Epäonnistuminen tapahtuu 1-2 vuodessa 10 ppm:ssä. PFA-lämmittimillä on todistetusti hyvä suorituskyky 10+ vuoden ajan juomavesijärjestelmissä (yleensä 0,5-1 ppm Cl 2). Teollisuusjärjestelmissä > 60 C tai > 5 ppm Cl 2 , tutki vaihtoehtoisia materiaaleja (titaani, ECTFE) tai alhaisempi lämpötila.

Kloorin hyökkäysmekanismi. Riippuvuus lämpötilasta
In water, chlorine occurs in an equilibrium: Cl₂ + H₂O ⇌ HOCl + H⁺ + Cl⁻. Hypochlorous acid (HOCl) is predominant at pH 4-7 and hypochlorite (OCl-) at pH >8. HOCl on voimakas hapetin ja poistaa vetyatomeja PFA-ketjun päistä karbonyylifluoridi- ja karboksyyliryhmien muodostamiseksi. Reaktionopeus kaksinkertaistuu jokaista 8-10 C lämpötilan nousua kohti. Heikkenemisnopeus on hidas 25 asteessa, mutta 10-20x nopeampi 60 asteessa. Hajoaminen rajoittuu pintaan; ulompi 50–200 µm haurastuu, kun taas bulkki pysyy sitkeänä. Pinnan kovuus nousee arvosta 65-68 Shore D arvoon 70-80 Shore D. Pintakerroksen murtovenymä pienenee 300 %:sta 50-100 %:iin. Kun pinta halkeilee, murto kulkee haurastetun kerroksen läpi sitkeäksi bulkkiin.

Kriittinen klooripitoisuus on pitoisuus, jossa haurastumisnopeus ylittää lämmittimen halutun käyttöiän. Viiden elinvuoden (43 800 tuntia) enimmäispitoisuus C max saadaan C max xt=-vakiolla (kloorialtistustuote). Empiiriset tiedot antavat C max × t=100-150 ppm- vuotta. 5 vuotta? C_max=100/5=20 ppm Kuulostaa kalliilta. Anna minun laskea uudelleen: 60 asteessa tuote C (ppm) × käyttöikä (vuosia)=15-20 epäonnistumisen varalta. Näin ollen 5 vuoden käyttöikä C_max=15/5=3 ppm. Elinikä 2 vuotta: C max=15/2=7.5 ppb. Tämä on linjassa havaintojen kanssa.

Allowable Chlorine Concentration vs. Service Life at 60°C Free Chlorine (ppm) Time to Surface Hardness >75 Ranta D (tuntia) Aika näkyvään pinnan halkeamiseen (tuntia) Aika-Seinän halkeamiseen (tuntia) Suurin suositeltu käyttöikä (v)
0 (control) >50,000 >50,000 >50,000 10+ 0.5 >50,000 >50,000 >50,000 10+ 1.0 35,000-50,000 >50,000 >50,000 8-10 2.0 20,000-30,000 35,000-50,000 45,000-60,000 5-8 3.0 12,000-18,000 20,000-30,000 30,000-40,000 3-5 5.0 6,000-10,000 10,000-15,000 15,000-20,000 1.5-2.5 7.0 3,000-5,000 5,000-8,000 8,000-12,000 1-1.5 10.0 1,500-2,500 2,500-4,000 4,000-6,000 0.5-0.75
15.0 800–1,200 1,200–2,000 2,000–3,000 0.25–0.35
20.0 400–700 700–1,200 1,200–2,000 0.15–0.25
Sovellettava pitoisuus ja lämpötilavaikutus
Samalla 5 vuoden käyttöiän tavoitteella sallittu klooripitoisuus laskee eksponentiaalisesti lämpötilan myötä:

Lämpötila ( aste ) Max kloori 5 vuoden käyttöikä (ppm) Suhteellinen hajoamisnopeus
30 8-12 1.0 x 40 5-7 1.5-2.0 x 50 3-4 3-4 x 60 2-3 8-12 x 70 1-1.5 20-30 x 80 0.5-0.8 50-80 x (PFA:ta ei suositella)
Kloorin{0}}aiheuttaman haurastumisen havaitseminen
Käytä Shore D -durometriä (ASTM D2240) pinnan kovuuden määrittämiseen vuosittain-käytettävässä lämmittimessä. Ota lukemat upotetusta osasta (pois nesteviivasta). Kovuuden nousu +5 yksiköllä (66:sta 71:een) tarkoittaa kohtalaista hajoamista; lämmittimessä on 50–70 % käyttöiästä jäljellä. +10 yksikköä ( 76 )=merkittävää huononemista . Vaihda < 6–12 kuukauden . +15 yksikköä (81:een) tai mikä tahansa pinnan halkeama, joka on nopea vaihtaa.

Pinnan halkeilevat-hienot hiushalkeamat-voidaan havaita mikroskooppisella analyysillä (50-kertainen suurennus) ennen kuin ne näkyvät ihmissilmälle. Jos halkeamia löytyy yli 10 % pinnasta, lämmitin on käyttöikänsä lopussa.

Korkean-klooripitoisuuden vähentäminen
Kun tarvittava klooripitoisuus ylittää sallitun rajan, neljä tekniikkaa voivat pidentää PFA-lämmittimien käyttöikää:

Lämpötilan alennus: Pienennä asetusarvoa 5 – 10 ºC. Heikkenemisaste pienenee 30–50 %.

Käytä paksumpaa PFA-seinämää, esim. . 3 mm 2 mm:n sijaan, jotta materiaalia on enemmän läpimurtoa ennen rikkoutumista; tämä lisää käyttöikää 50-100%.

Käytä kloorinpoistajaa: Asenna aktiivihiilisuodatin tai ruiskuta natriumsulfiittia alentaaksesi vapaan kloorin tasoa, ennen kuin vesi tulee lämmittimeen.

Switch material: Titanium (passivates in chlorinated water) or ECTFE (Halar) are more resistant to chlorine than PFA and are suitable for >5 ppm klooria 60 asteessa.

Esimerkkikenttä
Uima-altaan lämmittimessä käytettiin PFA-lämmitintä (60 astetta, 3 ppm vapaata klooria). Kiukaan pinta oli kova (78 Shore D) ja siinä oli pieniä halkeamia 4 vuoden käytön jälkeen. Lämmitin vaihdettiin ennaltaehkäisevästi, ennen kuin se epäonnistui. Toisessa uima-altaassa samassa paikassa 50 asteessa, 3 ppm klooria, oli PFA-lämmitin, joka oli hyvässä kunnossa (70 Shore D) 5 vuoden kuluttua. Elinikä kaksinkertaistui 10 asteen lämpötilaerolla.

Johtopäätös: 2-3 ppm Cl Max 60 oC:ssa 5 vuoden käyttöiän ajan
Suurin sallittu klooripitoisuus vedessä PFA-lämmittimien pinnan haurastumisen välttämiseksi 60 asteessa on 2–3 ppm 5 vuoden käyttöiän aikana. 5 ppm:n käyttöikä lyhenee 1,5-2,5 vuoteen. 10 ppm - 6-9 kuukautta. Lämpötila ratkaisee: jokaista yli 60 astetta 10 astetta kohti sallittu klooripitoisuus laskee 50 %. Tarkista pinnan kovuus vuosittain. Vaihda, kun kovuus kasvaa +10 Shore D:llä. Jos klooripitoisuus tai lämpötila on korkeampi, käytä titaania tai ECTFE:tä. PFA soveltuu hyvin vähäklooriisille (<2 ppm) and moderate temperature (<50°C) service. Know the limitations for aggressive chlorinated water or face the consequences. Measuring chlorine. Controlling temperature. Extending life. The life of the heater.