Зашто би ПФА грејач инсталиран хоризонтално могао да развије локализоване корозивне прстенове брже од вертикалне јединице?

Хоризонтални ПФА грејачи у оплатама и резервоарима за хемикалије увек добијају локализоване корозивне прстенове-ободне траке промене боје, пуцања или скале-у 2–5 пута већој стопи од вертикалних јединица при идентичној употреби. Главни разлог је слојевитост протока и заробљавање мехурића. У хоризонталној конфигурацији, мехурићи паре формирани на горњој површини подижу се вертикално, али их грејач блокира. Мехурићи се скупљају на горњој страни грејача формирајући непрекидни слој паре који изолује ПФА. Ово узрокује локално повећање температуре за 20-40 степени. Ова загрејана трака убрзава хемијски напад, продор и формирање каменца. У вертикалном положају, мехурићи лако теку на површини грејача без акумулације, што доводи до тога да се цео омотач навлажи и охлади. Вертикална инсталација се препоручује за све услуге са кључањем, испуштањем гасова или стварањем мехурића.

Механизми акумулације мехурића на хоризонталним грејачима
Рад хоризонталних ПФА грејача у течности доводи до нуклеације мехурића паре на површинским дефектима топлотним флуксом. Мехурићи се шире, ослобађају и почињу да лебде изнад. За вертикални грејач, мехурићи који се дижу клизе по површини и прекривају гранични слој и побољшавају пренос топлоте. Мехурићи који се дижу из доње половине хоризонталног грејача ударају у горњу половину. Горњи део је зона сакупљања где се мехурићи спајају у веће пужеве. Мехурићи који се спајају чине дисконтинуални слој паре који покрива 10-30% горње површине у било ком тренутку. Коефицијент преноса топлоте за слој паре је 50-200 В/м^2 К (у поређењу са 1.000-5.000 В/м^2 К за течност), што доводи до наглог повећања температуре површине ПФА испод мехурића. Нормална температура површине грејача од 3 В/цм 2 у води од 80 степени је 95-100 степени. За исти топлотни ток, парни покривач може повећати површину на између 150 и 220 степени, далеко унутар опсега квара за ПФА.

Локализована врућа трака формира прстен појачаног пропадања. ПФА жути, затим смеђи и затим микропукотине. У тврдој води, каменац се првенствено таложи на врућој траци, формирајући бели ободни прстен. Вага више изолује, температуре се више повећавају, самоубрзавајући циклус квара. Вертикални грејач може годинама без ових прстенова, али хоризонтални грејач ће их добити за 3 до 12 месеци.

Стратификација тока за услугу без{0}}врења
Хоризонтални грејачи, чак и ако нису кувани, такође су подложни стратификацији протока. Природне конвекцијске струје крећу се нагоре у вертикалном правцу. Грејач је постављен вертикално са струјом да би се добио хомогени гранични слој. Хоризонтални грејач је цилиндар, који је окомит на узлазни ток. Свежа хладна течност је изложена узводној страни (дно). Низводна страна (врх) је окупана већ-загрејаном течношћу која се подигла одоздо. Горња површина је 5–15 степени топлија од доње површине на истој аксијалној локацији. Ова разлика у температури око обима је довољно мала да избегне стварање мехурића паре, али довољно висока да убрза хемијски напад. Горњи део хоризонталног грејача у 20% ХЦл на 90 степени види ефективну температуру од 95-100 степени док дно види 90 степени. Стопе пропусности се удвостручују са сваких 10-15 степени, стога врх кородира 2-3 пута брже. Најбољи развија преферирано стањивање и пуцање око 5000 х.

Упоредни подаци о грешкама
Heater Orientation Service Condition Time to First Visible Corrosion Ring (hours) Surface Temperature Variation (°C) Failure Mode Relative Life Vertical Boiling water, 100°C, 3 W/cm2 >5.000 ±3 степена (аксијално) Равномерно старење 2,0× Хоризонтално кључала вода, 100 степени, 3 В/цм2 500-1,200 +20-40 степен (горња трака) Обим пукотина 0,3-0,5×
Vertical Non-boiling 20% HCl, 90°C >8.000 ±2 степена Спора пермеација 1.5× Хоризонтално Не-20% ХЦл, 90 степени 2.000–4,000 +5–15 степени (горе) Пуцање горње површине 0.6–0.8×
Vertical Hard water (300 ppm), 80°C >10.000 ±3 степена Споро скалирање 2,0×
Хоризонтална тврда вода (300 ппм), 80 степени 1,500-3,000 +20–30 степени (прстен на скали) Локализовани опсег скале 0,3–0,5×
Вертикални резервоар са мешањем (присилна циркулација) Н/А (оријентација није толико кључна) ±2 степена Зависно од протока 1,0× (основна линија)
Horizontal Agitated tank (forced flow) N/A ±3–5°C Acceptable if flow >0.5 m/s 0.9×
Ублажавање за хоризонталне инсталације
Ако је неопходна хоризонтална монтажа (плитки резервоари, ограничење простора), три приступа смањују стварање корозивних прстенова:

Increase flow velocity: Use recirculation pump or agitator to get >0,5 м/с преко грејача. Присилни проток спречава накупљање мехурића. Горња-доња температурна разлика 3-5 степени.

Ротирајте грејач свака три месеца Означите врх грејача у време инсталације. Окрените га за 90 степени или 180 степени свака 3 месеца да бисте открили нову површину на врху. Ово равномерно распоређује корозију и продужава животни век 2-3к.

Мала густина у ватима: Радите на мање од или једнако 2 В/цм 2 да бисте одржали температуру површине<95°C even with vapour patches, avoiding boiling at the interface.

Користите ребрасти грејач. Проширена површина (ребра) разбија путање мехурића и олакшава мешање, а самим тим смањује локалне вруће тачке.

Пример поља
Због ограничености простора, постројење за завршну обраду метала је било принуђено да користи хоризонталне ПФА грејаче у плитким резервоарима за никловање (дубине 300 мм). Грејачи су развили смеђе ободне траке након 3 месеца и попуцале на тракама након 6-8 месеци. Постројење је прешло на вертикалне грејаче (дубина резервоара је заправо била адекватна, раније веровање је било погрешно). Вертикални грејач није везан, трајао је 4+ година. Једноставна рециркулацијска пумпа је такође била укључена у резервоаре где вертикално постављање није било практично, повећавајући век трајања хоризонталних грејача са 8 месеци на 2 године.

Закључак: Вертикална оријентација смањује корозионе прстенове
Хоризонтални ПФА грејачи су подложнији локализованим прстеновима корозије због формирања мехурића на горњој површини (у служби кључања) и раслојавања протока (у не-услугама које не кључају), при брзини од 2-5 пута у односу на вертикалне јединице. Горња површина је 5-40 степени топлија, што олакшава хемијски напад, продирање и таложење каменца. Одредите вертикалну оријентацију за сваку нову инсталацију. Ако је потребна хоризонтална монтажа, размотрите принудни проток, ротацију грејача за четвртину окрета, смањену густину у ватима или дизајн са ребрима. Вертикални грејач је стандард за дуг живот. Хоризонтални грејач је компромис и захтева активно ублажавање. Када има места, идите вертикално. Ваш буџет за одржавање ће вас ценити.