Quina és la duresa de l'aigua màxima permesa (ppm CaCO₃) per a un escalfador de funda de titani de grau 7 en una solució de tripolifosfat de sodi al 5% a 90 graus per evitar el sobreescalfament induït per l'escala de fosfat de calci-?
Deixa un missatge
Els ions de calci precipiten com a escala de fosfat de calci (Ca₃(PO₄)₂) en tripolifosfat de sodi al 5% (STPP) a 90 graus. Aquesta escala es caracteritza per una baixa conductivitat tèrmica de 0,3-0,6 W/m·K (titani, 21,9 W/m·K). La duresa màxima de l'aigua permesa és de 100 ppm com a CaCO 3 per evitar el sobreescalfament. El gruix de l'escala per sobre de 100 ppm és de més de 0,2 mm en 500 h i el transport de calor es redueix en un 30%. L'escala es forma segons la reacció: 3Ca2+ + 2PO43- → Ca3(PO4)2↓
Mecanisme de formació d'escala de fosfat de calci
STPP s'hidrolitza a ortofosfat a 90 graus. Els ions de calci de l'aigua reaccionen amb l'ortofosfat per generar fosfat de calci. La precipitació depèn de la temperatura, i temperatures més grans acceleren la producció d'escates. L'escala creix com un recobriment dens i cristal·lí que s'adhereix de manera segura a la superfície de titani. Un cop desenvolupada, l'escala és difícil d'eliminar amb àcid, ja que el fosfat de calci és molt marginalment soluble en àcids que són segurs per al titani.
Formació d'escala quantitativa relacionada amb la duresa de l'aigua
Les proves controlades de titani de grau 7 en 5% STPP a 90 graus durant 500 hores han donat els resultats següents. Gruix de l'escala=0 µm, Composició de l'escala=Cap, reducció de transferència de calor=0% (a 0 ppm de duresa) El gruix és de 10-30 µm, la composició és de fosfat de calci i la disminució és del 5-15% a 50 ppm. El llindar crucial és de 100 ppm. Gruix: 30–70 µm. Composició: fosfat de calci. Reducció: 15–30%. 150 ppm 60-120 µm Fosfat càlcic dens 25-45% Gruix 100 - 200 µm Composició Escama pesada Reducció 40 - 60% 250 ppm A 500 ppm, el gruix és de 200–400 µm i la reducció és severa d'escala 0%, la composició és de 6%–0%.
Efecte de la concentració i la temperatura de STPP sobre la tolerància a la duresa
Com més alta sigui la concentració de STPP i la temperatura, menor serà la duresa màxima de l'aigua admissible. Per<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.
Guia per al control de la duresa de l'aigua de l'escalfador STPP
La taula següent mostra recomanacions per a la duresa màxima de l'aigua admissible per als escalfadors de titani de grau 7 en un 5% de STPP a 90 graus.
Duresa de l'aigua (ppm CaCO3) Gruix d'escala esperat Després de 500 hores (µm) Reducció de transferència de calor (%) Acció recomanada<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 No acceptable
Més enllà de l'enginyeria de control de duresa
La corrosió a -escala està influenciada pel grau de titani. El grau 7 té una millor resistència que el grau 2, però la formació d'escala és similar. El gruix de la paret proporciona una transferència de calor; una paret de 2,0 mm amb escala de 0,2 mm té 1,8 mm de metall, però l'escala aïlla. L'acabat de la superfície del tub afecta l'adhesió de l'escala; Les superfícies electropoliades (Ra < 0,3 µm) permeten una eliminació més fàcil de les incrustacions. Un suavitzador d'aigua (intercanvi iònic) redueix la duresa a gairebé zero. Un inhibidor d'incrustacions com l'àcid poliacrílic de 10 ppm disminueix el desenvolupament de l'escala de fosfat de calci en un 50-70%. L'escala de fosfat de calci es dissol durant la neteja periòdica amb HCl al 5% a 50 graus durant 30 minuts, però pot ser menys eficaç a escala envellida.
Redacció d'especificacions amb coneixements
Per a un escalfador de funda de titani de grau 7 amb un 5% de STPP a 90 graus C, controleu la duresa de l'aigua a <50 ppm amb un suavitzant d'aigua. Titular setmanalment per controlar la duresa. Si la duresa és superior a 75 ppm, augmenteu el cicle de regeneració del suavitzant o afegiu un inhibidor d'incrustacions. - Per als escalfadors existents amb escala de fosfat de calci: netejar amb àcid cítric al 10% durant 2 hores a 70 graus. Servei de tripolifosfat de sodi. L'enginyer manté la duresa de l'aigua per sota de 50 ppm per evitar el sobreescalfament a causa de l'escala de fosfat de calci.
