برای یک میله حرارتی تیتانیوم که در آب نمک 30٪ کلرید کلسیم در 100 درجه با ناخالصی منیزیم 2٪ کار می کند، حداکثر سختی آب مجاز (به عنوان CaCO3) برای جلوگیری از پوسته پوسته شدن ترجیحی هیدروکسید منیزیم چقدر است؟

مقیاس هیدروکسید منیزیم (Mg(OH)2) ترجیحاً به جای کربنات کلسیم یا سولفات کلسیم در آب نمک 30٪ کلرید کلسیم (CaCl2) در 100 درجه با 2٪ ناخالصی منیزیم (به عنوان MgCl2) تشکیل می شود. هیدروکسید منیزیم به خصوص در دمای بالا به میزان کمی حل می شود و به عنوان یک مقیاس چسبنده سخت بر روی سطوح هیترهای تیتانیوم رسوب می کند. این مقیاس رسانایی حرارتی محدودی دارد (1-2 W/m·K) و منجر به گرمای بیش از حد موضعی می شود. حداکثر سختی کلی آب (به عنوان CaCO3) برای جلوگیری از پوسته پوسته شدن ترجیحی هیدروکسید منیزیم 200 ppm است. ضخامت ترازو در این سطح بیش از 0.2 میلی متر در 500 ساعت است. کاهش 30-50٪ در انتقال حرارت رخ می دهد.

مکانیسم پوسته پوسته شدن ترجیحی هیدروکسید منیزیم

یون های منیزیم در آب نمک با دمای بالا Mg 2 + + 2H 2 O Mg(OH) 2 + 2H + . هیدرولیز می شوند این یک واکنش گرماگیر است. هر چه دما بالاتر باشد واکنش سریعتر است. کاهش آب باعث افزایش pH موضعی در سطح تیتانیوم گرم شده می شود که باعث افزایش بارش Mg(OH)2 می شود. یون‌های کلسیم فلس‌های کربنات و سولفات تولید می‌کنند، اما این فلس‌ها مقاومت کمتری دارند و راحت‌تر حذف می‌شوند. حتی در ناخالصی 2٪، منیزیم باعث می شود که Mg(OH) 2 بر ترکیب مقیاس برای سختی آب بالای 200 ppm غالب شود. این ترازو از کریستال‌هایی مانند صفحه{12}}تشکیل شده است که به هم متصل می‌شوند تا پوشش سختی را تشکیل دهند.

توسعه مقیاس کمی به عنوان تابعی از سختی آب

از آزمایش کنترل شده در آب نمک مصنوعی (30% CaCl 2، 2% MgCl 2، 100 درجه) بیش از 500 ساعت با سختی کل متغیر (به عنوان ppm CaCO 3 بیان شده است) موارد زیر مشخص شده است: سختی 100 ppm ضخامت مقیاس 10-30 میکرومتر مقیاس 10-30 میکرومتر، مقیاس پاکسازی مجدد کلسیم Mgmovalate کاهش انتقال حرارت 5-15% مقیاس در مقیاس 100-200 ppm ضخامت 30-70 میکرومتر، کربنات مخلوط و Mg(OH)2، حذف با مسواک زدن به اضافه اسید، کاهش انتقال حرارت 15-30%. محدوده مهم سختی 200-300 ppm است. ضخامت مقیاس 60-120 میکرومتر است. مقیاس Mg(OH)2 غالب و بسیار چسبنده است. برای حذف نیاز به خراش دادن مکانیکی است. کاهش انتقال حرارت 25-45٪ است. سختی: 300-500 ppm ضخامت مقیاس: 100-200 میکرومتر مقیاس: هیدروکسید منیزیم سخت حذف: بسیار دشوار کاهش انتقال حرارت: 40-60٪ ضخامت مقیاس از 200 میکرومتر فراتر می رود، پوسته پوسته شدن شدید مشاهده می شود و کاهش انتقال حرارت حدود 60٪ برای غلظت ppm 60٪ است.

اثر غلظت و دما منیزیم بر تحمل سختی

هر چه غلظت منیزیم بیشتر باشد، حداکثر سختی آب مجاز کمتر است.<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.

راهنمای کنترل سختی آب آب نمک کلرید کلسیم آلوده به منیزیم

جدول زیر حداکثر سختی مجاز آب را برای آب نمک 30٪ CaCl 2 حاوی 2٪ آلاینده منیزیم در 100 درجه بر اساس ضخامت مقیاس مورد نظر و فرکانس تمیز کردن نشان می دهد.

روش تمیز کردن توصیه شده ترکیب مقیاس حداکثر سختی آب مجاز (ppm CaCO3) ضخامت مقیاس مورد نظر پس از 500 ساعت (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 منیزیم سخت (OH)2 مهندسی فراتر از کنترل سختی آب توصیه نمی شود

عیار تیتانیوم تأثیر کمی بر توسعه مقیاس دارد، در حالی که درجه 7 مقاومت بالاتری در برابر خوردگی زیر مقیاس دارد. ضخامت دیوار امکان انتقال حرارت را فراهم می کند. 2.0 دیوار با مقیاس 0.3 میلی متر انتقال حرارت را کاهش می دهد اما همچنان عملکردی دارد. سطوح الکتروپلی شده (Ra زیر 0.3 میکرومتر) چسبندگی رسوب را به حداقل می رساند و حذف آن را تسهیل می کند. پلی‌اکریلات‌ها یا فسفونات‌ها بازدارنده‌های خوبی برای کربنات کلسیم هستند، اما کمتر برای هیدروکسید منیزیم. pH آب نمک باید زیر 7.5 باشد. pH بیشتر باعث رسوب سریعتر Mg(OH)2 می شود. در طی تمیز کردن اسید پریودیک، مقیاس کربنات کلسیم با اسید کلریدریک 5 درصد در دمای 50 درجه به مدت 2 ساعت حل می شود، اگرچه Mg(OH)2 به راحتی حل می شود.

ایجاد یک مشخصات آگاهانه

برای یک میله حرارتی تیتانیوم در آب نمک 30٪ کلرید کلسیم با 2٪ ناخالصی منیزیم در 100 درجه سانتیگراد، سختی کلی آب باید زیر 100 ppm حفظ شود تا از پوسته پوسته شدن ترجیحی هیدروکسید منیزیم جلوگیری شود. آب نمک را با آب نرم شده درست کنید و سختی را به صورت هفتگی با تیتراسیون ارزیابی کنید. اگر سختی بیشتر از 200 ppm باشد، منیزیم را با بالا بردن pH به 9.5 با آهک رسوب دهید. فیلتر کنید و به سرویس برگردید. مقیاس موجود Mg(OH)2. 10% اسید سیتریک، 70 درجه، 4 ساعت و سپس مسواک زدن مکانیکی. سختی آب کمتر از 200 پی پی ام، تولید مقیاس هیدروکسید منیزیم چسبنده را کنترل می کند که از انتقال گرما جلوگیری می کند و باعث گرمای بیش از حد موضعی می شود.