За титанов топлинен прът, работещ в 30% саламура с калциев хлорид при 100 градуса с магнезиев примес от 2%, каква е максимално допустимата твърдост на водата (като CaCO₃) за предотвратяване на преференциалното натрупване на магнезиев хидроксид?

Магнезиевият хидроксид (Mg(OH)2) се образува за предпочитане вместо калциев карбонат или калциев сулфат в 30% солен разтвор на калциев хлорид (CaCl2) при 100 градуса с 2% магнезиев примес (като MgCl2). Магнезиевият хидроксид е особено слабо разтворим при повишена температура и се утаява като твърда прилепнала скала върху повърхностите на титаниевите нагреватели. Скалата има ограничена топлопроводимост (1-2 W/m·K) и води до локализирано прегряване. Максималната обща твърдост на водата (като CaCO₃) за предотвратяване на преференциалното образуване на котлен камък от магнезиев хидроксид е 200 ppm. Дебелината на скалата е повече от 0,2 mm за 500 часа на това ниво. Настъпва намаление на топлообмена с 30-50%.

Механизъм на преференциално мащабиране на магнезиев хидроксид

Магнезиевите йони се хидролизират във високотемпературен солев разтвор Mg 2 + + 2H 2 O Mg(OH) 2 + 2H + . Това е ендотермична реакция. Колкото по-висока е температурата, толкова по-бърза е реакцията. Намаляването на водата причинява локално повишаване на pH на нагрятата повърхност на титан, което засилва утаяването на Mg(OH)₂. Калциевите йони произвеждат карбонатни и сулфатни люспи, но те са по-малко издръжливи и по-лесни за отстраняване. Дори при 2% примес, магнезият кара Mg(OH) 2 да доминира в състава на котления камък за твърдост на водата над 200 ppm. Скалата се състои от подобни на пластини-кристали, които се свързват, за да образуват здрава обвивка.

Развитието на количествения мащаб като функция от твърдостта на водата

От контролирано изпитване в синтетична саламура (30% CaCl 2, 2% MgCl 2, 100 градуса) в продължение на 500 часа с променлива обща твърдост (посочена като ppm CaCO 3) е установено следното: Твърдост 100 ppm Дебелина на накип 10-30 µm Накип Калциев карбонат, незначителен Mg(OH) 2 Отстраняване Възможно пречистване с киселина Пренос на топлина намаляване 5-15% котлен камък при 100-200 ppm дебелина 30-70 µm, котлен камък смесен карбонат и Mg(OH)2, отстраняване чрез четкане плюс киселина, намаляване на топлопреминаването 15-30%. Решаващият диапазон на твърдост е 200-300 ppm. Дебелината на скалата е 60-120 µm. Мащабът е Mg(OH)2 доминиращ и много прилепнал. Необходимо е механично изстъргване за отстраняване. Намаляването на топлопреминаването е 25-45%. Твърдост: 300-500 ppm Дебелина на накип: 100-200 µm Нагар: Твърд магнезиев хидроксид Отстраняване: Много трудно Намаляване на топлопреминаването: 40-60% Дебелината на накипа надвишава 200 µm, наблюдава се сериозно натрупване и намаляването на топлопреминаването е около 60% за концентрация от 500 ppm.

Ефект на концентрацията на магнезий и температурата върху толеранса на твърдостта

Колкото по-висока е концентрацията на магнезий, толкова по-ниска е максимално допустимата твърдост на водата.<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.

Ръководство за контрол на твърдостта на замърсената с магнезий калциев хлорид солена вода

Следващата таблица дава препоръчителната максимално допустима твърдост на водата за 30% CaCl2 саламура, съдържаща 2% магнезиев замърсител при 100 градуса на базата на желаната дебелина на котления камък и честота на почистване.

Препоръчителен метод за почистване Състав на котлен камък Максимално допустима твърдост на водата (ppm CaCO3) Желана дебелина на котления камък след 500 часа (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 Твърд Mg(OH)2 Не се препоръчва Инженерство извън контрола на твърдостта на водата

Степента на титан има малък ефект върху образуването на котлен камък, докато клас 7 има превъзходна устойчивост срещу корозия под-нагар. Дебелината на стената осигурява възможност за пренос на топлина. 2.0 mm стена със скала от 0,3 mm осигурява намален, но все пак функционален пренос на топлина. Електрополирани повърхности (Ra под 0,3 μm) минимизират полепването на котлен камък и улесняват отстраняването му. Полиакрилатите или фосфонатите са добри инхибитори на котления камък за калциевия карбонат, но по-малко за магнезиевия хидроксид. рН на саламура трябва да бъде под 7,5; по-високото pH ще доведе до по-бързо утаяване на Mg(OH)2. По време на периодично киселинно почистване котленият калциев карбонат се разтваря с 5% солна киселина при 50 градуса за 2 часа, въпреки че Mg(OH)2 се разтваря по-малко лесно.

Създаване на информирана спецификация.

За титанов топлинен прът в 30% калциев хлорид солен разтвор с 2% магнезиев примес при 100 C, общата твърдост на водата трябва да се поддържа под 100 ppm, за да се избегне преференциално образуване на котлен камък от магнезиев хидроксид. Пригответе саламура с помощта на омекотена вода и оценявайте твърдостта всяка седмица чрез титруване. Ако твърдостта е по-голяма от 200 ppm, утаете магнезия, като повишите pH до 9,5 с вар. Филтрирайте и върнете в сервиз. Съществуващ Mg(OH)2 мащаб. 10% лимонена киселина, 70 градуса, 4 часа, последвано от механично четкане. По-малко от 200 ppm твърдост на водата контролира производството на залепнал магнезиев хидроксид, който възпрепятства предаването на топлина и причинява локално прегряване