У 30% раствору калцијум хлорида (ЦаЦл₂) на 100 степени који садржи 2% нечистоће магнезијума (као МгЦл₂), магнезијум хидроксид (Мг(ОХ)₂) преципитира првенствено у односу на калцијум карбонат или калцијум сулфат. Магнезијум хидроксид има веома ниску растворљивост на високим температурама и формира тврду, лепљиву љуску на површинама титанијумских грејача. Вага има ниску топлотну проводљивост (1–2 В/м·К) и изазива локализовано прегревање. Максимална дозвољена укупна тврдоћа воде (као ЦаЦО₃) за спречавање преференцијалног каменца магнезијум хидроксида је 200 ппм. Изнад овог нивоа, дебљина скале прелази 0,2 мм у року од 500 сати, што доводи до смањења преноса топлоте за 30–50%.

Механизам преференцијалног скалирања магнезијум хидроксида

У сланом раствору на високој-температури, јони магнезијума хидролизују: Мг²⁺ + 2Х₂О → Мг(ОХ)₂ + 2Х⁺. Ова реакција је ендотермна и убрзава се са повећањем температуре. Локални пХ на врућој површини титанијума расте услед редукције воде, што даље подстиче таложење Мг(ОХ)₂. Калцијумови јони формирају карбонатне и сулфатне љуспице, али оне су мање лепљиве и лакше се уклањају. Присуство магнезијума чак и са 2% нечистоће доводи до тога да у саставу каменца доминира Мг(ОХ)₂ када тврдоћа воде прелази 200 ппм. Скала расте као плоча{10}}као кристали који се међусобно спајају, формирајући жилав слој.

Квантитативно формирање скале као функција тврдоће воде

Контролисано испитивање у синтетичком сланом раствору (30% ЦаЦл₂, 2% МгЦл₂, 100 степени) са променљивом укупном тврдоћом (изражено као ппм ЦаЦО₃) током 500 сати показало је следеће. При тврдоћи испод 100 ппм, дебљина каменца је 10–30 µм, каменац је калцијум карбонат са мањим садржајем Мг(ОХ)₂, уклањање је могуће киселим чишћењем, а смањење преноса топлоте је 5–15%. При тврдоћи од 100–200 ппм, дебљина каменца достиже 30–70 µм, каменац је мешан карбонат и Мг(ОХ)₂, уклањање захтева четкање плус киселина, а смањење преноса топлоте је 15–30%. При тврдоћи од 200–300 ппм, критичном прагу, дебљина скале је 60–120 µм, скала постаје доминантна Мг(ОХ)₂ са високим пријањањем, уклањање захтева механичко стругање, а смањење преноса топлоте је 25–45%. При тврдоћи од 300–500 ппм, дебљина скале је 100–200 µм, каменац је тврд магнезијум хидроксид, уклањање је веома тешко, а смањење преноса топлоте је 40–60%. Изнад 500 ппм, дебљина каменца прелази 200 µм, долази до озбиљног љуштења, а смањење преноса топлоте прелази 60%.

Утицај концентрације и температуре магнезијума на толеранцију тврдоће

Максимална дозвољена тврдоћа воде се смањује како се концентрација магнезијума повећава. На 1% нечистоће магнезијума, дозвољена тврдоћа за<0.1 mm scale is 300 ppm. At 2% magnesium, the allowable hardness drops to 200 ppm. At 3% magnesium, the allowable hardness falls to 150 ppm. At 5% magnesium, the allowable hardness is only 80 ppm. Temperature also affects the threshold; at 80°C, the allowable hardness at 2% magnesium is 350 ppm. At 100°C, the allowable hardness is 200 ppm. At 120°C under pressure, the allowable hardness is 120 ppm. At 140°C, the allowable hardness is 80 ppm.

Водич за контролу тврдоће воде за раствор магнезијума{0}}контаминиран калцијум хлоридом

Следећа табела даје препоруке за максималну дозвољену тврдоћу воде у 30% раствора ЦаЦл₂ са 2% примеса магнезијума на 100 степени, на основу жељене дебљине каменца и учесталости чишћења.

Инжењеринг изван контроле тврдоће воде

Квалитет титанијума не утиче на формирање каменца, али степен 7 има бољу отпорност на -корозију испод каменца. Дебљина зида обезбеђује додатак за пренос топлоте; зид од 2,0 мм са скалом од 0,3 мм има смањен, али још увек функционалан пренос топлоте. Електрополиране површине (Ра испод 0,3 µм) смањују адхезију каменца и омогућавају лакше уклањање. Инхибитори каменца као што су полиакрилати или фосфонати су ефикасни за калцијум карбонат, али имају ограничен ефекат на магнезијум хидроксид. пХ раствора соли треба одржавати испод 7,5; виши пХ убрзава преципитацију Мг(ОХ)₂. Периодично чишћење киселином са 5% хлороводоничном киселином на 50 степени у трајању од 2 сата раствара каменац калцијум карбоната, али је мање ефикасно на Мг(ОХ)₂.

Израда информативне спецификације

За топлотни штап од титанијума који ради у 30% раствору калцијум хлорида са 2% нечистоће магнезијума на 100 степени, одржавајте укупну тврдоћу воде испод 100 ппм да бисте спречили преференцијално стварање каменца магнезијум хидроксида. Користите омекшану воду за допуну саламуре-и контролишите тврдоћу недељно титрацијом. Ако тврдоћа прелази 200 ппм, преципитирајте магнезијум подизањем пХ на 9,5 помоћу креча, а затим филтрирајте 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. Контролисањем тврдоће воде испод 200 ппм, инжењер спречава формирање адхезивног каменца магнезијум хидроксида који смањује пренос топлоте и изазива локализовано прегревање.