Miks võib horisontaalselt paigaldatud PFA-küttekeha lokaliseeritud korrosioonirõngaid kiiremini tekitada kui vertikaalne seade?

Horisontaalsed PFA-soojendid plaadistus- ja kemikaalipaakides omandavad alati lokaliseeritud korrosioonirõngad-ümbermõõtu värvimuutuse, pragude või mastaabiga-, mis on 2–5 korda suurem kui identse kasutuse korral. Peamine põhjus on voolu kihistumine ja mullide kinnijäämine. Horisontaalses konfiguratsioonis tõusevad pealispinnale moodustunud aurumullid vertikaalselt, kuid küttekeha blokeerib need. Mullid kogunevad küttekeha ülemisele küljele, moodustades pideva aurukihi, mis isoleerib PFA-d. See põhjustab kohaliku temperatuuri tõusu 20–40 kraadi võrra. See kuumutatud riba kiirendab keemilist rünnakut, läbitungimist ja katlakivi teket. Vertikaalses asendis voolavad mullid kerise pinnale kergesti, ilma et neid koguneks, mille tulemuseks on kogu kesta märjaks ja jahutamiseks. Vertikaalne paigaldamine on tungivalt soovitatav iga keeva, gaasi väljalaskmise või mullide tekkega teenuse puhul.

Mullide kogunemise mehhanismid horisontaalsetel küttekehadel
Horisontaalsete PFA-soojendite töötamine vedelikus põhjustab soojusvoo toimel aurumullide tuumade moodustumist pinnadefektidel. Mullid laienevad, eralduvad ja hakkavad kohal hõljuma. Vertikaalse küttekeha puhul libisevad tõusvad mullid üle pinna ja pühivad piirkihi ning suurendavad soojusülekannet. Horisontaalse küttekeha alumisest poolest tõusvad mullid löövad vastu ülemist poolt. Ülemine osa on kogumistsoon, kus mullid ühinevad suuremateks nälkjateks. Ühinevad mullid moodustavad katkendliku aurukihi, mis katab igal ajal 10–30% ülemisest pinnast. Aurukihi soojusülekandetegur on 50–200 W/m^2 K (võrreldes vedeliku 1000–5000 W/m^2 K), mis põhjustab PFA pinnatemperatuuri järsu tõusu mullide all. 3 W/cm 2 küttekeha normaalne pinnatemperatuur 80-kraadises vees on 95–100 kraadi. Sama soojusvoo korral võib aurukate tõsta pinda 150–220 kraadini, mis jääb kaugele PFA lagunemisvahemikku.

Lokaliseeritud kuum riba moodustab tugevama halvenemise rõnga. PFA muutub kollaseks, seejärel pruuniks ja seejärel praguneb. Karedas vees sadestub katlakivi eelistatavalt kuumal ribal, moodustades valge ringikujulise rõnga. Katlakivi isoleerib rohkem, temperatuurid tõusevad rohkem, iseenesest{3}}kiirenev rikketsükkel. Vertikaalne kütteseade võib ilma nende rõngasteta töötada aastaid, kuid horisontaalne kütteseade saab need kätte 3–12 kuuga.

Voo kihistamine mitte{0}}keeva teenuse jaoks
Horisontaalsed küttekehad, isegi kui need pole keedetud, alluvad samuti voolukihistamisele. Looduslikud konvektsioonivoolud liiguvad vertikaalsuunas ülespoole. Kütteseade on vooluga vertikaalselt joondatud, et tekiks homogeenne piirdekiht. Horisontaalne küttekeha on silinder, mis on ülespoole suunatud vooluga risti. Värske külm vedelik on avatud ülesvoolu poolele (põhjale). Allavoolu pool (ülemine) on ujutatud juba-kuumutatud vedelikus, mis on alt üles tõusnud. Pealmine pind on samas aksiaalses asukohas 5–15 kraadi soojem kui alumine pind. See temperatuuride erinevus ümbermõõdu ümber on piisavalt väike, et vältida aurumullide teket, kuid piisavalt suur, et kiirendada keemilist rünnakut. Horisontaalse küttekeha ülaosas 20% HCl-s 90 kraadi juures on efektiivne temperatuur 95–100 kraadi, alumine aga 90 kraadi. Läbilaskevõime kahekordistub iga 10–15 kraadiga, seetõttu korrodeerub ülaosa 2–3 korda kiiremini. Parim areneb eelistatud hõrenemine ja lõhenemine umbes 5000 h.

Võrdlevad rikkeandmed
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 >5000 ±3 kraadi (aksiaalne) Ühtlane vanandamine 2,0 × horisontaalne Keev vesi, 100 kraadi, 3 W/cm2 500-1, 200 +20-40 kraadi (ülemine riba) Praod ümbermõõduga 0,3–0,5 ×
Vertical Non-boiling 20% HCl, 90°C >8000 ±2 kraadi Aeglane läbilaskvus 1,5× Horisontaalne mittekeev -20% HCl, 90 kraadi 2000–4, 000 +5–15 kraadi (ülemine) Pealmise pinna pragunemine 0,6–0,8×
Vertical Hard water (300 ppm), 80°C >10 000 ±3 kraadi Aeglane skaleerimine 2,0×
Horisontaalne Kõva vesi (300 ppm), 80 kraadi 1500–3, 000 +20–30 kraadi (skaalarõngas) Lokaliseeritud skaalariba 0,3–0,5 ×
Vertikaalne segamispaak (sunnitud tsirkulatsioon) N/A (suund ei ole nii oluline) ±2 kraadi Vooluhulgast sõltuv 1,0 × (alustase)
Horizontal Agitated tank (forced flow) N/A ±3–5°C Acceptable if flow >0.5 m/s 0.9×
Leevendus horisontaalse paigalduse korral
Kui on vajalik horisontaalne paigaldus (madalad mahutid, ruumipiirangud), vähendavad korrosioonirõngaste teket kolm lähenemist:

Increase flow velocity: Use recirculation pump or agitator to get >0,5 m/s läbi küttekeha. Sunnitud vool takistab mullide kogunemist. Ülemine-alumise temperatuuri erinevus 3–5 kraadi .

Pöörake kütteseadet iga kolme kuu järel. Märkige küttekeha ülaosa paigaldamise ajal. Pöörake seda 90 kraadi või 180 kraadi iga 3 kuu järel, et paljastada peal uus pind. See jaotab korrosiooni ühtlaselt, pikendades eluiga 2–3 korda.

Madal vattihedus: pinnatemperatuuri säilitamiseks töötab kuni 2 W/cm 2<95°C even with vapour patches, avoiding boiling at the interface.

Kasutage ribidega küttekeha Laiendatud pindala (uimed) lõhub mullide trajektoore ja hõlbustab segunemist, alandades seega kohalikke kuumi kohti.

Näidisväli
Ruumipiirangute tõttu oli metalliviimistlusrajatis sunnitud kasutama horisontaalseid PFA-soojendeid madalates nikeldatud mahutites (sügavus 300 mm). Küttekehadel tekkisid 3 kuu pärast pruunid ringikujulised ribad ja 6–8 kuu pärast tekkisid ribad. Tehas kolis vertikaalsetele küttekehadele (paagi sügavus oli tegelikult piisav, varasem uskumus oli vale). Vertikaalne küttekeha rihmata, pidas vastu 4+ aastat. Lihtne tsirkulatsioonipump lisati ka mahutitesse, kus vertikaalne paigutus ei olnud otstarbekas, pikendades horisontaalsete küttekehade eluiga 8 kuult 2 aastani.

Järeldus: vertikaalne orientatsioon vähendab korrosioonirõngaid
Horisontaalsed PFA-soojendid on vastuvõtlikumad lokaalsetele korrosioonirõngastele, mis on tingitud mullide moodustumisest ülemisele pinnale (keetmise ajal) ja voolu kihistumisest (mitte -keetmise ajal) kiirusega 2–5 korda vertikaalsetel seadmetel. Ülemine pind on 5–40 kraadi kuumem, mis hõlbustab keemilist rünnakut, läbitungimist ja katlakivi sadestumist. Määrake iga uue paigalduse jaoks vertikaalne orientatsioon. Kui on vaja horisontaalset paigaldust, kaaluge sundvoolu, veerandpööret küttekeha pöörlemist, vähendatud vattihedust või ribidega konstruktsioone. Vertikaalne kütteseade on pika eluea standard. Horisontaalne kütteseade on kompromiss ja nõuab aktiivset leevendamist. Kui ruumi on, liikuge vertikaalselt. Teie hoolduseelarve hindab teid.