Chemija, kuri puola titaną
Titanas atsparus natrio hipochloritui, sudarydamas pasyvią oksido plėvelę, kuri yra stabili neutraliuose ir šarminiuose tirpaluose. Plėvelė yra priežastis, dėl kurios titanas gerai balina esant vidutinei temperatūrai ir koncentracijai. Plėvelė suyra, kai temperatūra pakyla virš 70 laipsnių, kai koncentracija pakyla virš 15%, arba kai pH nukrenta žemiau 9.
Titano korozijos greitis, kai naudojamas hipochloritas, esant 60 laipsnių ir 12% hipochlorito, paprastai yra mažesnis nei 0,05 mm per metus. Esant 80 laipsnių ir 15 % hipochlorito, greitis padidėja iki 0,3–0,8 mm per metus. Esant 90 laipsnių ir 15% hipochlorito, norma gali viršyti 1,5 mm per metus.
Korozija paprastai prasideda vamzdžių galuose, kur mažas srauto greitis ir aukšta temperatūra, ir vamzdžio -su Korozija pasireiškia duobėmis, kurios prasiskverbia pro vamzdžio sienelę ir sukelia nuotėkį.
Chemija, kuri puola PTFE
PTFE yra atsparus natrio hipochloritui visomis koncentracijomis ir temperatūromis jo naudojimo diapazone. Anglies -fluoro jungčių nepuola hipochloritas arba kaustinė soda, stabilizuojanti baliklį. Medžiaga nerūdija, o tarnavimo laiką lemia mechaniniai veiksniai, o ne cheminis poveikis.
Vienintelis PTFE skilimo mechanizmas naudojant hipochloritą yra hipochlorito ir šarmo difuzija į amorfines polimero sritis. Difuzija yra lėta, o poveikis mechaninėms savybėms yra nedidelis. Hipochlorito eksploatavimo PTFE šilumokaičio tarnavimo laikas paprastai yra 12–18 metų.
Šilumos laidumo spraga
Titano šilumos laidumas yra maždaug 22 W/m·K, palyginti su 0,25 W/m·K PTFE. Santykis yra maždaug 88:1.
Šilumokaitis, tiekiantis 40 kW galią 12 % hipochlorite 60 laipsnių temperatūroje, titano blokui reikia maždaug 3 m² paviršiaus ploto, remiantis bendru šilumos perdavimo koeficientu 800 W/m²·K ir 17 laipsnių vidutiniu temperatūros skirtumu. Tam pačiam darbui PTFE įrenginiui reikia maždaug 12 m² paviršiaus ploto, remiantis bendru 200 W/m·K koeficientu ir tuo pačiu temperatūrų skirtumu.
PTFE blokas yra 4 kartus didesnis nei titano blokas. Didesnis dydis padidina kapitalo sąnaudas, grindų plotą ir skysčio tūrį. Mažesnis šilumos srautas sumažina vamzdžio sienelės temperatūrą, kuri yra naudinga procesui, tačiau didesnis paviršiaus plotas taip pat suteikia daugiau paviršiaus nuosėdoms ir reikalauja daugiau laiko valyti.
Skilimo problema esant aukštai temperatūrai
Natrio hipochloritas skyla greičiu, kuris didėja didėjant temperatūrai. Esant 60 laipsnių temperatūrai, skilimo greitis yra maždaug 2% per dieną. Esant 70 laipsnių temperatūrai, norma yra maždaug 5% per dieną. Esant 80 laipsnių temperatūrai, norma yra maždaug 10% per dieną. Skilimo metu susidaro chloro dujos ir druskos rūgštis, kurios ėsdina abi medžiagas.
Skilimo greitis riboja praktinę titano ir PTFE darbo temperatūrą. Esant aukštesnei nei 70 laipsnių temperatūrai, skilimo greitis yra pakankamai didelis, todėl hipochlorito koncentracija turi būti nuolat papildyta ir chloro dujos turi būti išleidžiamos. Renkantis medžiagą reikia atsižvelgti į chloro dujas ir skilimo produktus.
Titanas yra ypač jautrus druskos rūgščiai, kuri susidaro skaidant. Rūgštis sumažina pH ir pagreitina titano koroziją. PTFE yra atsparus druskos rūgščiai ir chloro dujoms, todėl skilimas neturi įtakos PTFE tarnavimo laikui.
Dviejų medžiagų palyginimas Hipochlorito balinimo tarnyboje
Toliau pateiktoje lentelėje apibendrinamos PTFE ir titano šilumokaičių eksploatacinės ir sąnaudos charakteristikos naudojant hipochlorito balinimą 60 laipsnių temperatūroje su 12% natrio hipochloritu.
| Būdingas | Titano šilumokaitis | PTFE šilumokaitis | Privalumas |
|---|---|---|---|
| Šilumos laidumas | 22 W/m·K | 0.25 W/m·K | Titanas |
| Bendras šilumos perdavimo koeficientas | 800 W/m²·K | 200 W/m²·K | Titanas |
| Paviršiaus plotas reikalingas 40 kW | 3 m² | 12 m² | Titanas |
| Cheminis atsparumas 12% hipochloritui 60 laipsnių temperatūroje | Puikiai | Puikiai | Lygus |
| Cheminis atsparumas 15% hipochloritui 80 laipsnių temperatūroje | Vargšas | Puikiai | PTFE |
| Cheminis atsparumas chloro dujoms | Vidutinis | Puikiai | PTFE |
| Maksimali darbinė temperatūra | 70 laipsnių (praktiška) | 260 laipsnių | PTFE |
| Mechaninis stiprumas | Aukštas | Vidutinis | Titanas |
| Atsparumas šiluminiam smūgiui | Vidutinis | Aukštas | PTFE |
| Taisomumas | Ribotas | Gerai | PTFE |
| Hipochlorito eksploatavimo laikas | 5-8 metai | 12-18 metų | PTFE |
| Kapitalo sąnaudos už 40 kW muitą | $32,000 | $34,000 | Titanas |
| Montavimo kaina | $4,000 | $3,500 | PTFE |
| Metinės priežiūros išlaidos | $4,000 | $1,500 | PTFE |
| Bendra penkerių{0}} metų kaina | $76,000 | $55,500 | PTFE |
Penkerių{0}}metų bendrųjų išlaidų vertės sudaro 600 USD per valandą gamybos vertę ir apima kapitalo sąnaudas, įrengimo išlaidas ir priežiūros išlaidas per penkerius metus.
Kai titanas yra geresnis pasirinkimas
Titanas yra geresnis pasirinkimas keliose konkrečiose srityse.
Žemos{0}}temperatūros paslauga.Esant žemesnei nei 50 laipsnių temperatūrai, titanas be vargo atsparus hipochloritui, o didesnis šilumos laidumas sumažina reikiamą paviršiaus plotą ir kapitalo sąnaudas.
Žemos-koncentracijos paslauga.Kai koncentracija mažesnė nei 10%, titanas atsparus hipochloritui iki 60 laipsnių temperatūroje, o didesnis šilumos laidumas sumažina reikiamą paviršiaus plotą.
Instaliacijos, kuriose -ribota erdvė.Kai laisva erdvė labai ribota, mažesnis titano blokas gali būti vienintelis įmanomas pasirinkimas. PTFE įrenginiui reikės 4 kartus didesnio paviršiaus ploto, kuris gali netilpti į turimą erdvę.
Aukšto{0}}slėgio paslauga.Titanas turi didesnį mechaninį stiprumą nei PTFE ir gali atlaikyti didesnį slėgį. Hipochlorito eksploatavimui esant didesniam nei 10 barų slėgiui, titanas gali būti vienintelis tinkamas pasirinkimas.
Kai PTFE yra geresnis pasirinkimas
PTFE yra geresnis pasirinkimas keliose konkrečiose programose.
Aukštos{0}}temperatūros paslauga.Esant aukštesnei nei 60 laipsnių temperatūrai, PTFE geriau nei titanas atsparus skilimo produktams, o tarnavimo laikas yra ilgesnis.
Didelės{0}}koncentracijos paslauga.Kai koncentracija viršija 12%, PTFE geriau nei titanas atsparus hipochloritui ir šarminei medžiagai.
Chloro dujų poveikis.Jei skilimo metu susidaro chloro dujos, PTFE geriau priešinasi dujoms nei titanas.
Terminių dviračių paslaugos.PTFE atsparumas šiluminiam smūgiui yra didesnis nei titano, todėl jis tinkamas naudoti dažnai keičiantis temperatūrai.
Ilgo tarnavimo laiko reikalavimas.Kai tikimasi, kad šilumokaičio tarnavimo laikas yra 10 ar daugiau metų, PTFE yra geresnis pasirinkimas, nes jis ilgiau atsparus cheminei atakai.
Dizaino savybės, kurios prailgina tarnavimo laiką
Kelios konstrukcijos ypatybės prailgina PTFE ir titano šilumokaičių eksploatavimo laiką, kai naudojami hipochlorito balikliai.
Žemesnė darbinė temperatūra.Sumažinus darbinę temperatūrą nuo 70 laipsnių iki 50 laipsnių, sumažėja skilimo greitis ir cheminė ataka šilumokaičio medžiagai.
Mažesnė koncentracija.Sumažinus hipochlorito koncentraciją nuo 15% iki 10%, sumažėja cheminis poveikis ir skilimo greitis.
pH kontrolė.Išlaikant pH virš 10, sumažėja titano korozija ir hipochlorito skilimas.
Srauto greičio valdymas.Išlaikant vidutinį srauto greitį, sumažėja ribinio sluoksnio storis ir skilimo produktų koncentracija vamzdžio paviršiuje.
Numatykite{0}}valymo nuostatas.Valymo tirpalo padavimo ir grąžinimo jungtys leidžia valyti šilumokaitį neišmontuojant, o tai sumažina prastovą ir gamybos nuostolius.
Hipochlorito balinimo paslaugos specifikacijos parametrai
Įrangos inžinieriai, vertinantys PTFE ir titano šilumokaičius hipochlorito balinimo paslaugoms, turėtų patvirtinti šiuos parametrus su tiekėju.
Hipochlorito koncentracija.Nurodykite didžiausią koncentraciją ir numatomą diapazoną.
Darbinė temperatūra.Nurodykite maksimalią darbinę temperatūrą ir numatomą temperatūros profilį.
pH.Nurodykite pH diapazoną ir kontrolės metodą.
Darbinis slėgis.Nurodykite didžiausią darbinį slėgį.
Šilumos apkrova ir paviršiaus plotas.Kiekvienam medžiagos variantui nurodykite šilumos apkrovą ir reikalingą paviršiaus plotą.
Skilimo greitis.Nurodykite numatomą skilimo greitį ir chloro dujų susidarymo greitį.
Erdvės apribojimai.Nurodykite laisvą erdvę ir didžiausią leistiną plotą.
Tarnavimo trukmės reikalavimas.Nurodykite numatomą tarnavimo laiką ir keitimo grafiką.
Medžiagos parinkimo suderinimas su hipochlorito aptarnavimo sąlygomis
Hipochlorito balinimo šilumokaičių pasirinkimas tarp PTFE ir titano priklauso nuo temperatūros, koncentracijos, pH ir eksploatavimo trukmės reikalavimų. Titanas turi didesnį šilumos laidumą ir reikalauja mažesnio paviršiaus ploto, tačiau jis yra jautrus korozijai aukštesnėje temperatūroje ir didelėje koncentracijoje. PTFE turi mažesnį šilumos laidumą ir reikalauja didesnio paviršiaus ploto, tačiau yra atsparus hipochloritui esant bet kokiai koncentracijai ir temperatūrai.
Pasirinkimo sprendimas turėtų būti pagrįstas konkrečia įrenginio{0}}analize, apimančia kapitalo sąnaudas, priežiūros išlaidas ir gamybos nuostolius. Paprastas skaičiuoklės modelis su šiais išlaidų komponentais suteikia informaciją, reikalingą sprendimui priimti.
Hipochlorito baliklio aptarnavimo įrenginiuose, kuriuose vertinamos šilumokaičio galimybės, medžiagos turėtų būti parenkamos atsižvelgiant į bendrąsias nuosavybės išlaidas per numatomą eksploatavimo laiką, o ne tik į kapitalo sąnaudas ar šilumines savybes. Titano blokas su mažesnėmis kapitalo sąnaudomis gali turėti didesnes eksploatavimo išlaidas, jei jį reikia dažnai keisti.
Įrangos inžinieriai ir pirkimo specialistai, vertinantys PTFE šilumokaičio specifikacijas, skirtas hipochlorito balinimui ar kitoms oksidacinėms paslaugoms, gali paprašyti projekto peržiūros, apimančios hipochlorito koncentraciją, darbinę temperatūrą, pH, darbinį slėgį ir eksploatavimo trukmės reikalavimus, kad patvirtintų, kad medžiagos pasirinkimas atitinka faktines įrenginio eksploatavimo sąlygas ir sąnaudų struktūrą.
