Keemiatehas asendas PTFE-sukelküttekeha plaadistusvannis pärast üheksa kuud töötamist. Sama küttekeha mudel oli teises rajatises sarnases paagis vastu pidanud neli aastat. Erinevus oli lahustunud tahkete ainete kontsentratsioonis. Ebaõnnestunud paigalduse korral oli vannis lahustunud soolade sisaldus 350 g/l, edukas paigaldusel aga 120 g/l. Kõrgem tahke aine kontsentratsioon oli suurendanud viskoossust ja vähendanud vedeliku soojusjuhtivust, alandades ohutut vattihedust.
Lahustunud tahked ained mõjutavad soojusülekannet kahel viisil. Need suurendavad vedeliku viskoossust, mis paksendab küttekeha pinnal olevat termilist piirkihti. Samuti vähendavad need vedeliku soojusjuhtivust, mis vähendab soojuse liikumise kiirust läbi vedeliku. Kombineeritud efekt on madalam konvektiivse soojusülekande koefitsient ja kõrgem küttekeha pinnatemperatuur mis tahes vattiheduse korral.
Kuidas lahustunud tahked ained muudavad vedeliku omadusi
Kui lahustunud tahke aine kontsentratsioon suureneb, muutub vedelik viskoossemaks ja vähem soojusjuhtivaks. Enamiku soolade viskoossuse suurenemine on kontsentratsiooniga ligikaudu lineaarne. Soojusjuhtivuse langus on väiksem, kuid siiski mõõdetav.
300 g/l lahustunud sooladega plaadistusvanni viskoossus võib olla samal temperatuuril kaks kuni kolm korda suurem kui vee viskoossus. Soojusjuhtivus võib olla 10–15% madalam. Mõlemast omadusest sõltuv konvektiivne soojusülekandetegur võib olla 25–40% madalam kui vesi.
| Lahustunud tahked ained | Suhteline viskoossus | Suhteline soojusjuhtivus | Konvektiivkoefitsient vs vesi | Ohutu vattihedus |
|---|---|---|---|---|
| <50 g/L | 1.0–1.1× | 0.98–1.0× | 0.9–1.0× | 1,4–1,6 W/cm² |
| 50–150 g/L | 1.1–1.4× | 0.95–0.98× | 0.75–0.90× | 1,2–1,4 W/cm² |
| 150–250 g/L | 1.4–1.8× | 0.92–0.95× | 0.60–0.75× | 1,0–1,2 W/cm² |
| 250–350 g/L | 1.8–2.5× | 0.88–0.92× | 0.45–0.60× | 0,8–1,0 W/cm² |
| >350 g/L | >2.5× | <0.88× | <0.45× | 0,6–0,8 W/cm² |
Lahustunud tahke aine kontsentratsioon ja selle mõju vedeliku omadustele ja ohutule vattihedusele
Miks sama kütteseadme mudel suure tahke ainesisalduse korral ebaõnnestub?
Küttekeha, mis töötab 1,2 W/cm² madalas -tahkeainete vannis, võib pinnatemperatuur olla 15–18 kraadi kõrgem kui vedeliku kogus. Kõrge -kuivainesisaldusega vannis sama küttekeha pinnatemperatuur võib olla 25–35 kraadi võrra kõrgem. Kõrgem pinnatemperatuur kiirendab läbitungimist, oksüdatsiooni ja katlakivi sadestumist.
Kõrgem pinnatemperatuur suurendab ka sadestumise liikumapanevat jõudu. Lahustunud soolad, mis on üldtemperatuuril küllastumise lähedal, võivad ületada küttepinna küllastumist. Need sadestuvad pinnale, moodustades katlakivikihi, mis lisab soojustakistust ja tõstab pinnatemperatuuri veelgi.
Praktilised vattide tiheduse piirangud{0}}kõrge kuivainesisaldusega vannidele
Üle 250 g/l lahustunud kuivainetega vannide puhul on ohutu vattihedus mõõdukalt segatud tingimustes 0,8–1,0 W/cm². Üle 350 g/l vannide puhul langeb piir 0,6–0,8 W/cm². Need väärtused eeldavad, et küttekeha pinnatemperatuur on 100–110 kraadi.
| Lahustunud tahked ained | Temperatuur | Ohutu vattihedus | Pindala 5 kW jaoks | Eeldatav kasutusiga |
|---|---|---|---|---|
| <100 g/L | 60 kraadi | 1,4 W/cm² | 3571 cm² | 4-6 aastat |
| 100–200 g/L | 60 kraadi | 1,2 W/cm² | 4167 cm² | 3-4 aastat |
| 200–300 g/L | 60 kraadi | 1,0 W/cm² | 5000 cm² | 2-3 aastat |
| 300–400 g/L | 60 kraadi | 0,8 W/cm² | 6250 cm² | 18-30 kuud |
| >400 g/L | 60 kraadi | 0,6 W/cm² | 8333 cm² | 12-24 kuud |
Ohutu vattiheduse ja pindala nõuded lahustunud tahkete ainete kontsentratsiooni järgi
Lahustunud tahkete ainete mõõtmine
Lahustunud tahkete ainete kontsentratsiooni saab mõõta vanni proovi aurustamisega ja jäägi kaalumisega. Mõõtmine tuleks läbi viia töötemperatuuril või korrigeerida töötemperatuurile.
Juhtivusmõõtur annab lahustunud tahkete ainete kiire hinnangu. Juhtivus korreleerub enamiku plaadistusvannide kontsentratsiooniga. Suhe tuleks kalibreerida vanni konkreetse keemia jaoks.
Kui standardsed küttekehad ei vasta vattiheduse nõudele
Kõrge -tahkeaine plaadistusvannid, millel on kõrge võimsusnõue ja piiratud perifeerne ruum, ei suuda sageli mahutada standardseid PTFE-sukelküttekehasid madala vattihedusega, mida keemia nõuab. Kohandatud PTFE-sukelsoojendi konfiguratsioon suure pindala, väikese vattiheduse ja voolu optimeeritud asendiga{2}} kõrvaldab vattide tiheduse mittevastavuse algpõhjuse. Spetsifikatsiooniprotsess nõuab lahustunud tahkete ainete kontsentratsiooni, töötemperatuuri, paagi mõõtmeid, voolutingimusi ja nõutavat võimsust. Kõrge -kuivainesisaldusega vannidega ruumide puhul vähendab see rakendusespetsiifiline lähenemine katte lagunemist ja pikendab küttekeha kasutusiga.
