Kui suur on PFA-soojendi maksimaalne lubatud kloorisisaldus vees, et vältida pinna murenemist 60 kraadi juures?

Klooritud veesüsteemid-basseinid, joogivee desinfitseerimine, jahutustornid- lahustavad kloorigaasi (Cl 2 ) ja hüpokloorhapet (HOCl), et suunata PFA-soojendid. Need liigid oksüdeerivad PFA pinda ja kutsuvad esile rabeduse, kõvaduse suurenemise ja lõpuks purunemise. 60 kraadi juures, mis on tavaline paljudes tööstuslikes klooritud veesüsteemides, on kõrgeim lubatud kloori kontsentratsioon pinna rabeduse vältimiseks 5-aastase kasutusea jooksul 2–3 ppm vaba kloori. Pinna rabedus on mõõdetav 5 ppm juures 2000–3000 tunni pärast ja lõhenemist 5000–8000 tunni pärast. Ebaõnnestumine toimub 1-2 aasta jooksul 10 ppm juures. PFA-soojendid on joogiveesüsteemides tõestanud head jõudlust 10+ aastat (tavaliselt 0,5–1 ppm Cl 2). Tööstussüsteemide puhul, mille sisaldus on > 60 C või > 5 ppm Cl 2 , uurige alternatiivseid materjale (titaan, ECTFE) või madalamat temperatuuri.

Kloori rünnaku mehhanism. Sõltuvus temperatuurist
In water, chlorine occurs in an equilibrium: Cl₂ + H₂O ⇌ HOCl + H⁺ + Cl⁻. Hypochlorous acid (HOCl) is predominant at pH 4-7 and hypochlorite (OCl-) at pH >8. HOCl on võimas oksüdeerija ja eemaldab vesinikuaatomid PFA ahela otstest, et tekitada karbonüülfluoriid- ja karboksüülrühmi. Reaktsioonikiirus kahekordistub iga 8–10 C temperatuuritõusu korral. Halvenemismäär on 25 kraadi juures aeglane, kuid 60 kraadi juures 10-20 korda kiirem. Lagunemine piirdub pinnaga; välimine 50–200 µm mureneb, samas kui põhiosa jääb plastiliseks. Pinna kõvadus tõuseb 65-68 Shore D tasemele 70-80 Shore D. Pinnakihi pikenemine katkemisel väheneb 300%-lt 50-100%-le. Pinna pragunemisel läheb purunemine läbi rabeda kihi elastsesse massi.

Kriitiline kloori kontsentratsioon on kontsentratsioon, mille juures rabestumise määr ületab küttekeha soovitud eluea. 5 eluaasta (43800 tundi) puhul leitakse maksimaalne kontsentratsioon C max väärtusega C max xt=konstant (klooriga kokkupuute toode). Empiirilised andmed annavad C max × t=100-150 ppm- aastat. 5 aastat? C_max=100/5=20 ppm Kõlab kallis. Lubage mul ümber arvutada: 60 kraadi juures korrutis C (ppm) × eluiga (aastad)=15-20 rikke korral. Seega 5-aastane eluiga C_max=15/5=3 ppm. Eluiga 2 aastat: C max=15/2=7.5 ppb. See on kooskõlas tähelepanekutega.

Allowable Chlorine Concentration vs. Service Life at 60°C Free Chlorine (ppm) Time to Surface Hardness >75 kaldal D (t) Aeg nähtava pinna pragunemiseni (tundides) Aeg seina pragunemiseni-(t) Maksimaalne soovitatav kasutusiga (a)
0 (control) >50,000 >50,000 >50,000 10+ 0.5 >50,000 >50,000 >50,000 10+ 1.0 35,000-50,000 >50,000 >50,000 8-10 2.0 20,000-30,000 35,000-50,000 45,000-60,000 5-8 3.0 12,000-18,000 20,000-30,000 30,000-40,000 3-5 5.0 6,000-10,000 10,000-15,000 15,000-20,000 1.5-2.5 7.0 3,000-5,000 5,000-8,000 8,000-12,000 1-1.5 10.0 1,500-2,500 2,500-4,000 4,000-6,000 0.5-0.75
15.0 800–1,200 1,200–2,000 2,000–3,000 0.25–0.35
20.0 400–700 700–1,200 1,200–2,000 0.15–0.25
Kohaldatav kontsentratsioon ja temperatuuri mõju
Sama 5-aastase elueesmärgi korral langeb lubatud kloori kontsentratsioon plahvatuslikult temperatuuri tõustes:

Temperatuur ( kraad ) Max kloori 5-aastase eluea kohta (ppm) Suhteline lagunemismäär
30 8-12 1.0 x 40 5-7 1.5-2.0 x 50 3-4 3-4 x 60 2-3 8-12 x 70 1-1.5 20-30 x 80 0.5-0.8 50-80 x (PFA pole soovitatav)
Kloori{0}}indutseeritud hapruse tuvastamine
Kasutage Shore D duromeetrit (ASTM D2240), et määrata igal aastal kasutusel oleva-soojendi pinna kõvadus. Võtke näidud sukeldatud osalt (vedeliku joonest eemal). Kõvaduse tõus +5 ühiku võrra (66-lt 71-le) tähendab mõõdukat lagunemist; kütteseadmel on 50–70% elueast alles. +10 ühikut ( 76 )=märkimisväärne lagunemine . Asendage < 6–12 kuud . +15 ühikut (kuni 81-ni) või kõik nähtavad pinnapragud, on vaja kiiresti välja vahetada.

Pinna lõhenevad-peened juuksepiirilõhed-saab tuvastada mikroskoopilise analüüsiga (50-kordne suurendus) enne, kui need inimsilmale nähtavad on. Kui lõhenemist leitakse üle 10% pinnast, on küttekeha eluiga lõppemas.

Kõrge-klooriteenuse leevendamine
Kui vajalik kloori kontsentratsioon ületab lubatud piiri, võivad PFA-soojendite eluiga pikendada neli tehnikat:

Temperatuuri alandamine: vähendage sättepunkti 5–10ºC võrra. Halvenemismäär väheneb 30–50%.

Kasutage paksemat PFA-seina, nt . 3 mm 2 mm asemel, nii on rohkem materjali, millest enne purunemist läbi murda; see pikendab eluiga 50-100%.

Kasutage klooripüüdurit: paigaldage aktiivsöefilter või süstige naatriumsulfiti, et alandada vaba kloori taset enne vee sisenemist kütteseadmesse.

Switch material: Titanium (passivates in chlorinated water) or ECTFE (Halar) are more resistant to chlorine than PFA and are suitable for >5 ppm kloori 60 kraadi juures.

Näidisväli
Ujumisbasseini küttekehas kasutati PFA-soojendit (60 kraadi, 3 ppm vaba kloori). Kerise pind oli kõva (78 Shore D) ja peale 4 aastat kasutamist väikeste pragudega. Küttekeha vahetatud ennetavalt, enne kui see rikki läks. Teises samas kohas asuvas basseinis, mille temperatuur oli 50 kraadi, 3 ppm kloori, oli PFA-soojendi, mis oli 5 aasta pärast heas korras (70 Shore D). Eluiga kahekordistus 10 kraadine temperatuuride erinevus.

Järeldus: 2-3 ppm Cl Max 60oC juures 5-aastase eluea jooksul
Maksimaalne lubatud kloori kontsentratsioon vees, et vältida PFA-soojendite pinnahaprust 60 kraadi juures, on 2–3 ppm 5-aastase kasutusea jooksul. 5 ppm juures väheneb eluiga 1,5-2,5 aastani. 10 ppm kuni 6-9 kuud. Temperatuur on oluline: iga 10 kraadi kohta üle 60 kraadi vähendatakse lubatud kloorisisaldust 50%. Kontrollige pinna kõvadust igal aastal. Vahetage, kui kõvadus suureneb +10 Shore D võrra. Kui kloorisisaldus või temperatuur on kõrgem, kasutage titaani või ECTFE-d. PFA sobib hästi madala kloorisisaldusega (<2 ppm) and moderate temperature (<50°C) service. Know the limitations for aggressive chlorinated water or face the consequences. Measuring chlorine. Controlling temperature. Extending life. The life of the heater.