За топлотни штап од титанијума који ради у сланој води од 30% калцијум хлорида на 100 степени са нечистоћом магнезијума од 2%, која је максимална дозвољена тврдоћа воде (као ЦаЦО₃) да би се спречило преференцијално скалирање магнезијум хидроксида?

На 100 степени у 30% раствору калцијум хлорида (ЦаЦл 2 ) са 2% примеса магнезијума (као МгЦл 2 ), љуспице магнезијум хидроксида (Мг(ОХ) 2 ) првенствено преципитирају преко калцијум карбоната или калцијум сулфата. Магнезијум хидроксид је посебно слаб у растворљивости на повишеним температурама и ствара тврду, приањајућу љуску на површинама титанијумских грејача. Вага има ниску топлотну проводљивост (1-2 В/мК) што доводи до локалног прегревања. Укупна тврдоћа (као ЦаЦО3) дозвољена да би се спречило преференцијално стварање каменца магнезијум хидроксида је 200 ппм. При овој поставци, дебљина скале је 0,2 мм за 500 сати, а пренос топлоте је смањен за 30–50 %.

Механизам формирања скале преференцијалног магнезијум хидроксида

At high temperature brine Mg2+ hydrolysis: Mg2+ + 2H2O ->Мг(ОХ)2 + 2Х+. Ова реакција је ендотермна и што је температура виша то се брже одвија. Редукција воде подстиче локални пХ на загрејаној површини титанијума, подстичући таложење Мг(ОХ)2. Калцијумови јони таложе калцијум карбонат и калцијум сулфат, али они су мање пријањајући и могу се лакше уклонити. Ако је тврдоћа воде већа од 200 ппм, скала се углавном састоји од Мг(ОХ)2 чак и са 2% нечистоће магнезијума. како се скала шири, плоча-попут кристала се спаја, стварајући чврст слој.

Квантитативна скала формирања према тврдоћи воде

Контролисаним испитивањем у синтетичком сланом раствору (30% ЦаЦл2, 2% МгЦл2, 100 степени) током 500 сати са различитом укупном тврдоћом (израженом као ппм ЦаЦО3) утврђено је следеће. Дебљина скале 10-30 µм Калцијум карбонат каменца са минималним Мг(ОХ) 2 Уклањање које се може постићи испирањем киселином Смањење преноса топлоте 5-15% Тврдоћа < 100 ппм На 100-200 ппм дебљина скале тврдоће је 30-70 µм, а уклањање мешавине карбоната је М₂. четкање плус киселина, а смањење преноса топлоте је 15–30%. 200-300 ппм Критични праг Дебљина скале 60-120 µм Тип скале Мг(ОХ)2 доминантан, високо приањање Уклањање Механичко стругање Смањење преноса топлоте 25-45% При тврдоћи од 300–10 ппм дебљина скале је 00 µм, то је тврд магнезијум хидроксид, веома се тешко уклања, смањење преноса топлоте је 40–60 %. Ако је концентрација изнад 500 ппм, дебљина скале је већа од 200 μм, долази до озбиљног љуштења, а смањење преноса топлоте је више од 60%.

Утицај концентрације и температуре магнезијума на толеранцију тврдоће

Максимална дозвољена тврдоћа воде опада са повећањем концентрације магнезијума. За скалу од 0,1 мм и 1% нечистоће магнезијума, прихватљива тврдоћа је 300 ппм. Дозвољена тврдоћа се спушта на 200 ппм при 2% магнезијума. Код 3% магнезијума дозвољена тврдоћа се смањује на 150 ппм. Код 5% магнезијума дозвољена тврдоћа је само 80ппм. Температура такође утиче на праг при чему је дозвољена тврдоћа на 2% магнезијума 350 ппм на 80 степени. Дозвољена тврдоћа на 100 степени Ц је 200 ппм. 120 ппм је ОК тврдоћа на 120 степени Ц под притиском. Дозвољена тврдоћа на 140 степени је 80 ппм.

Контрола тврдоће воде у раствору магнезијумом{0}}контаминираног калцијум хлоридом: водич

Следећа табела приказује препоручену максималну прихватљиву тврдоћу воде за 30% раствора ЦаЦл2 са 2% примеса магнезијума на 100 степени. Препоруке се заснивају на жељеној дебљини каменца и учесталости чишћења.

Жељена дебљина каменца након 500 сати (µм) Максимална дозвољена тврдоћа воде (ппм ЦаЦО₃) Састав каменца Препоручени метод чишћења<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 Хард Мг(ОХ)₂ Не препоручује се инжењеринг изван контроле тврдоће воде

Квалитет титанијума има мали утицај на развој скале; ипак, степен 7 показује супериорну отпорност на -корозију испод скале. Дебљина зида омогућава пренос топлоте; Зид од 2,0 мм са скалом од 0,3 мм има смањен, али и даље употребљив пренос топлоте. Електрополиране површине (Ра < 0,3 µм) минимизирају приањање каменца и олакшавају уклањање. Полиакрилати и фосфонати су ефикасни инхибитори каменца за калцијум карбонат, али нису баш ефикасни за магнезијум хидроксид. пХ раствора соли треба одржавати испод 7,5, пошто виши пХ убрзава таложење Мг(ОХ)₂. Периодично чишћење киселином од 5% хлороводоничне киселине на 50 степени у трајању од 2 сата може да раствори каменац калцијум карбоната, али Мг(ОХ) 2 се не раствара лако.

Прављење спецификације{0}}на основу информација

Укупна тврдоћа воде треба да буде мања од 100 ппм у 30% раствору калцијум хлорида на 100 степени са 2% нечистоће магнезијума да би се избегло преференцијално стварање каменца магнезијум хидроксида за титанијумску грејну шипку. Користите омекшану воду за шминкање-саламура. Проверавајте тврдоћу једном недељно титрацијом. Ако је тврдоћа изнад 200 ппм, преципитирајте магнезијум тако што ћете подићи пХ на 9,5 помоћу креча и филтрирати пре враћања у рад. За постојеће грејаче са Мг(ОХ)2 скалом, користите 10% лимунску киселину на 70 степени током 4 сата након чега следи механичко четкање. Приањајући каменац магнезијум хидроксида се не формира да би смањио пренос топлоте и проузроковао локализовано прегревање контролисањем тврдоће воде на мање од 200 ппм.