Horizontalūs PFA šildytuvai dengimo ir cheminių medžiagų talpyklose nuosekliai sukuria lokalius korozijos žiedus-apskritiminėmis spalvos pakitimo, įtrūkimų ar mastelio juostomis-, kurios yra 2–5 kartus didesnės nei vertikalių vienetų, naudojamų identiškai. Pagrindinė priežastis yra srauto stratifikacija ir burbulų gaudymas. Horizontalioje padėtyje viršutiniame paviršiuje susidarę garų burbuliukai kyla vertikaliai, tačiau šildytuvas blokuoja jų kelią. Išilgai šildytuvo viršaus kaupiasi burbuliukai, sudarydami ištisinį garų sluoksnį, kuris izoliuoja PFA, pakeldamas vietinę temperatūrą 20–40 laipsnių. Ši karšta juosta pagreitina cheminį poveikį, prasiskverbimą ir nuosėdų nusėdimą. Vertikalioje padėtyje burbuliukai laisvai kyla išilgai šildytuvo paviršiaus nesikaupdami, todėl visas apvalkalas yra drėgnas ir vėsesnis. Atliekant bet kokias paslaugas, kai virinama, išleidžiamos dujos ar susidaro burbuliukai, labai pageidautina montuoti vertikaliai.
Burbulų kaupimosi mechanika ant horizontalių šildytuvų
Kai horizontalus PFA šildytuvas veikia skystyje, šilumos srautas sukelia garų burbuliukų susidarymą esant paviršiaus trūkumams. Dėl plūdrumo burbuliukai auga, atsiskiria ir kyla vertikaliai. Ant vertikalaus šildytuvo kylantys burbuliukai slysta aukštyn paviršiumi, nušluodami ribinį sluoksnį ir pagerindami šilumos perdavimą. Ant horizontalaus šildytuvo iš apatinės pusės kylantys burbuliukai atsitrenkia į viršutinę pusę. Viršutinė pusė tampa surinkimo zona, kurioje burbuliukai susilieja į didesnius šliužus. Susilieję burbuliukai sudaro nenutrūkstamą garų sluoksnį, kuris bet kuriuo metu dengia 10–30% viršutinio paviršiaus. Garų sluoksnio šilumos perdavimo koeficientas yra 50–200 W/m²·K (lyginant su . 1,000–5 000 W/m²·K skysčiu), todėl PFA paviršiaus temperatūra po burbuliukais pakyla. Šildytuvo, veikiančio 3 W/cm² 80 laipsnių vandenyje, normali paviršiaus temperatūra yra 95–100 laipsnių. Po garų antklode tas pats šilumos srautas pakelia paviršių iki 150–220 laipsnių -gerai į PFA skilimo diapazoną.
Lokalizuota karšta juosta sukuria pagreitinto skilimo žiedą. PFA pagelsta, tada paruduoja, tada atsiranda mikro įtrūkimų. Kietame vandenyje apnašos pirmiausia nusėda karštoje juostoje, sudarydamos baltą apskritą žiedą. Skalės dar labiau izoliuoja, pakeldamos temperatūrą labiau-savaime-greitėjantį gedimo ciklą. Vertikalus šildytuvas gali veikti ilgus metus be tokių žiedų; ant horizontalaus šildytuvo matomi žiedai atsiranda per 3–12 mėnesių.
Srauto stratifikavimas naudojant ne{0}}verdančią paslaugą
Net ir be virimo, horizontalūs šildytuvai kenčia nuo srauto stratifikacijos. Natūralios konvekcijos srovės kyla vertikaliai. Vertikalus šildytuvas susilygina su srautu ir sukuria vienodą ribinį sluoksnį. Horizontalus šildytuvas pateikia cilindrą, statmeną kylančiai srovei. Prieš srovę (apačioje) matosi šviežias šaltas skystis; pasroviui esanti pusė (viršuje) maudoma jau -įkaitintame skysčiu, kuris pakilo iš apačios. Viršutinis paviršius toje pačioje ašies padėtyje yra 5–15 laipsnių karštesnis nei apatinis. Šis perimetrinis temperatūros skirtumas yra pakankamai mažas, kad išvengtų garų susidarymo, bet pakankamai didelis, kad pagreitintų cheminę ataką. 20 % HCl esant 90 laipsnių, horizontalaus šildytuvo viršuje matoma efektyvi 95–100 laipsnių temperatūra, o apačioje – 90 laipsnių. Pralaidumas padvigubėja kas 10–15 laipsnių, todėl viršus korozuoja 2–3 kartus greičiau. Per 5 000 valandų viršūnėje atsiranda pirmenybinis plonėjimas ir įtrūkimai.
Lyginamieji gedimų duomenys
| Šildytuvo orientacija | Aptarnavimo būklė | Laikas iki pirmojo matomo korozijos žiedo (valandos) | Paviršiaus temperatūros pokytis ( laipsnis ) | Nesėkmės režimas | Santykinis gyvenimas |
|---|---|---|---|---|---|
| Vertikalus | Verdantis vanduo, 100 laipsnių, 3 W/cm² | >5,000 | ± 3 laipsniai (ašinis) | Vienodas senėjimas | 2.0× |
| Horizontalus | Verdantis vanduo, 100 laipsnių, 3 W/cm² | 500–1,200 | +20–40 laipsnių (viršutinė juosta) | Perimetrinis įtrūkimas | 0.3–0.5× |
| Vertikalus | Ne{0}}verdantis 20 % HCl, 90 laipsnių | >8,000 | ±2 laipsniai | Lėtas prasiskverbimas | 1.5× |
| Horizontalus | Ne{0}}verdantis 20 % HCl, 90 laipsnių | 2,000–4,000 | +5–15 laipsnių (viršuje) | Viršutinio paviršiaus įtrūkimai | 0.6–0.8× |
| Vertikalus | Kietas vanduo (300 ppm), 80 laipsnių | >10,000 | ±3 laipsniai | Laipsniškas mastelio keitimas | 2.0× |
| Horizontalus | Kietas vanduo (300 ppm), 80 laipsnių | 1,500–3,000 | +20–30 laipsnių (skalės žiedas) | Lokalizuota skalės juosta | 0.3–0.5× |
| Vertikalus | Sumaišytas bakas (priverstinis srautas) | N/A (orientacija mažiau svarbi) | ±2 laipsniai | Priklauso nuo srauto | 1,0 × (pradinė) |
| Horizontalus | Sumaišytas bakas (priverstinis srautas) | N/A | ±3–5 laipsniai | Acceptable if flow >0.5 m/s | 0.9× |
Horizontaliųjų įrengimų mažinimas
Kai horizontalus montavimas yra neišvengiamas (seklios talpyklos, erdvės apribojimai), korozijos žiedo susidarymą mažina trys priemonės:
Padidinkite srauto greitį: Install a recirculation pump or agitator to achieve >0,5 m/s skersai šildytuvo. Priverstinis srautas neleidžia kauptis burbulams ir sumažina viršutinį-apatinės temperatūros skirtumą iki 3–5 laipsnių.
Kas ketvirtį pasukite šildytuvą: Montuodami pažymėkite šildytuvo viršų. Kas 3 mėnesius pasukite jį 90 laipsnių arba 180 laipsnių, kad viršuje taptų šviežias paviršius. Tai tolygiai paskirsto koroziją ir prailgina tarnavimo laiką 2–3 kartus.
Mažesnis vatų tankis: Veikti esant mažesnei arba lygiai 2 W/cm², kad paviršiaus temperatūra būtų žemesnė nei 95 laipsniai net esant garų dėmėms, kad būtų išvengta virimo sąsajoje.
Naudokite briaunuotą šildytuvą: Padidėjęs paviršiaus plotas (pelekai) sutrikdo burbulų kelius ir skatina maišymąsi, sumažindamas vietines karštąsias vietas.
Lauko pavyzdys
Metalo apdailos gamykla dėl erdvės trūkumo įrengė horizontalius PFA šildytuvus sekliose nikeliavimo talpyklose (300 mm gylyje). Šildytuvuose po 3 mėnesių atsirado rudos apskritimo juostos, o po 6–8 mėnesių jos įtrūko. Įrenginys perėjo prie vertikalių šildytuvų (bako gylis iš tikrųjų buvo pakankamas; ankstesnis įsitikinimas buvo klaidingas). Vertikalūs šildytuvai nerodė juostų ir tarnavo 4+ metų. Gamykla taip pat pridėjo paprastą recirkuliacinį siurblį rezervuaruose, kur nebuvo įmanoma montuoti vertikaliai, todėl horizontalaus šildytuvo tarnavimo laikas pailgėjo nuo 8 mėnesių iki 2 metų.
Išvada: vertikali orientacija sumažina korozijos žiedus
Horizontalūs PFA šildytuvai sukuria lokalizuotus korozijos žiedus 2–5 kartus greičiau nei vertikalūs įrenginiai dėl burbuliukų kaupimosi viršutiniame paviršiuje (virinant) ir srauto stratifikacijos (ne{2}}kaitinant). Viršutinis paviršius įkaista 5–40 laipsnių, pagreitindamas cheminį poveikį, prasiskverbimą ir nuosėdų nusėdimą. Bet kokiam naujam įrengimui nurodykite vertikalią orientaciją. Jei horizontalus montavimas yra neišvengiamas, pridėkite priverstinį srautą, pasukite šildytuvą kas ketvirtį, sumažinkite vatų tankį arba naudokite briaunotas konstrukcijas. Vertikalus šildytuvas yra auksinis ilgaamžiškumo standartas. Horizontalus šildytuvas yra kompromisas, reikalaujantis aktyvaus švelninimo. Kai leidžia erdvė, eikite vertikaliai. Jūsų priežiūros biudžetas bus jums dėkingas.
