Яка максимально допустима жорсткість води (ppm CaCO₃) для нагрівача з титановою оболонкою класу 7 у 5% розчині триполіфосфату натрію при 90 градусах, щоб запобігти перегріву, викликаному-накипом фосфату кальцію?
Залишити повідомлення
Іони кальцію випадають у вигляді накипу фосфату кальцію (Ca3(PO₄)₂) в 5% триполіфосфату натрію (STPP) при 90 градусах. Ця шкала характеризується низькою теплопровідністю 0,3–0,6 Вт/м·К (титан 21,9 Вт/м·К). Максимальна дозволена жорсткість води становить 100 частин на мільйон CaCO3, щоб уникнути перегріву. Понад 100 частин на мільйон товщина накипу становить понад 0,2 мм за 500 годин, а теплопередача зменшується на 30%. Накип утворюється за реакцією: 3Ca2+ + 2PO43- → Ca3(PO4)2↓
Механізм утворення накипу фосфату кальцію
STPP гідролізується до ортофосфату при 90 градусах. Іони кальцію у воді реагують з ортофосфатом, утворюючи фосфат кальцію. Опади залежать від температури, а більш висока температура прискорює утворення накипу. Накип росте у вигляді щільного кристалічного покриття, яке надійно прилягає до титанової поверхні. Після появи накип важко видалити за допомогою кислоти, оскільки фосфат кальцію дуже слабо розчинний у кислотах, безпечних для титану.
Кількісне утворення накипу в залежності від жорсткості води
Контрольоване випробування титану класу 7 у 5% STPP при 90 градусах протягом 500 годин дало наступні результати. Товщина окалини=0 мкм, склад окалини=немає, зниження теплопередачі=0% (при твердості 0 ppm) Товщина становить 10-30 мкм, склад – фосфат кальцію, зменшення становить 5-15 % при 50 ppm. Вирішальним порогом є 100 ppm. Товщина: 30–70 мкм. Склад: фосфат кальцію. Зменшення: 15–30%. 150 ppm 60-120 мкм Щільний фосфат кальцію 25-45 % Товщина 100 - 200 мкм Склад Велика накип Зниження 40 - 60% 250 ppm При 500 ppm товщина становить 200–400 мкм, склад сильний накип і зменшення 60–80%.
Вплив концентрації STPP і температури на допуск на твердість
Чим вище концентрація СТПП і температура, тим нижче максимально допустима жорсткість води. для<0.1 mm scale, the permissible hardness is 150 ppm at 3% STPP and 90°C. Permitted is 150 ppm at 5% STPP and 80°C. Allowable at 5% STPP and 90°C is 100 ppm. 60 ppm at 5% STPP and 100°C is allowable. 50 ppm at 90°C and 10% STPP is allowed. Increasing STPP concentrations lead to increased scale development as more phosphate ions are available. The dynamics of precipitation are enhanced at elevated temperatures.
Керівництво з контролю жорсткості води нагрівача STPP
У таблиці нижче наведено рекомендації щодо максимально допустимої жорсткості води для титанових нагрівачів Grade 7 у 5% STPP при 90 градусах.
Жорсткість води (ppm CaCO3) Очікувана товщина накипу через 500 годин (мкм) Зниження теплопередачі (%) Рекомендована дія<50 <30 <10 No action 50–75 30–50 10–20Monitor monthly 75–100 50–80 15–25 Use softened water 100–150 80–120 25–40 Water softener needed >150 >120 >40 Не прийнятно
За межами техніки контролю твердості
На корозію під-окалиною впливає сорт титану. Ступінь 7 має кращу стійкість, ніж клас 2, але утворення накипу схоже. Товщина стінки забезпечує допуск на тепловіддачу; стінка 2,0 мм із окалиною 0,2 мм має 1,8 мм металу, але окалина ізолює. Оздоблення поверхні трубки впливає на адгезію накипу; електрополіровані поверхні (Ra < 0,3 мкм) дозволяють легше видаляти накип. Пом’якшувач води (іонний обмін) знижує жорсткість майже до нуля. Інгібітор накипу, такий як 10 ppm поліакрилова кислота, зменшує утворення накипу фосфату кальцію на 50–70%. Накип фосфату кальцію буде розчинено під час періодичного очищення 5% HCl при 50 градусах протягом 30 хвилин, але це може бути менш ефективним для застарілого накипу.
Грамотне написання специфікацій
Для нагрівача з титановою оболонкою Grade 7 у 5% STPP при 90 градусах C контролюйте жорсткість води до < 50 ppm за допомогою пом’якшувача води. Титруйте щотижня, щоб контролювати твердість. Якщо твердість перевищує 75 частин на мільйон, збільште цикл регенерації пом’якшувача або додайте інгібітор накипу. - Для існуючих нагрівачів із фосфатом кальцію: очистіть 10% лимонною кислотою протягом 2 годин при 70 градусах. Служба триполіфосфату натрію. Інженер підтримує жорсткість води нижче 50 ppm, щоб запобігти перегріву через накип фосфату кальцію.
