Horisontaalsed PFA-soojendid plaadistuses ja kemikaalipaakides tekitavad järjekindlalt lokaalseid korrosioonirõngaid-ümbermõõtu värvimuutus-, pragunemis- või mastaabiribasid-, mis on 2–5-kordsed identse kasutuse korral kasutatavate vertikaalsete üksuste kiirusest. Peamine põhjus on voolu kihistumine ja mullide püüdmine. Horisontaalses asendis tõusevad ülemisel pinnal tekkivad aurumullid vertikaalselt, kuid küttekeha blokeerib nende tee. Mullid kogunevad piki küttekeha ülaosa, luues pideva aurukihi, mis isoleerib PFA-d, tõstes kohalikku temperatuuri 20–40 kraadi võrra. See kuum riba kiirendab keemilist rünnakut, läbitungimist ja katlakivi sadestumist. Vertikaalses asendis tõusevad mullid vabalt mööda küttekeha pinda ilma kogunemata, hoides kogu ümbrise märjana ja jahedamana. Kõigi keetmise, gaasi väljalaskmise või mullide moodustumisega teenuste puhul eelistatakse vertikaalset paigaldust.
Horisontaalsete kütteseadmete mullide kogunemise mehaanika
Kui horisontaalne PFA-soojendi töötab vedelikus, põhjustab soojusvoog aurumullide tuumade moodustumist pinna ebatäiuslikkuse korral. Mullid kasvavad, eralduvad ja tõusevad üleslükkejõu tõttu vertikaalselt. Vertikaalsel küttekehal libisevad kerkivad mullid mööda pinda üles, pühkides piirkihi ja suurendades soojusülekannet. Horisontaalsel küttekehal põrkuvad alumisest poolest tõusvad mullid ülemise poolega. Ülemine pool muutub kogumistsooniks, kus mullid ühinevad suuremateks nälkjateks. Ühinenud mullid moodustavad katkendliku aurukihi, mis katab igal ajal 10–30% ülemisest pinnast. Aurukihi soojusülekandetegur on 50–200 W/m²·K (vs 80-kraadises vees 3 W/cm² töötava küttekeha normaalne pinnatemperatuur on 95–100 kraadi. Aurukatte all tõstab sama soojusvoog pinna 150–220 kraadini -palju PFA lagunemisvahemikku.
Lokaliseeritud kuum riba loob kiirendatud lagunemise rõnga. PFA kollastub, seejärel pruunistub, seejärel tekivad mikropraod. Karedas vees sadestub katlakivi eelistatavalt kuumal ribal, moodustades valge ümbermõõduga rõnga. Kaal isoleerib veelgi, tõstes temperatuuri rohkem-ise-kiirenev rikketsükkel. Vertikaalne kütteseade võib ilma selliste rõngasteta töötada aastaid; horisontaalsel soojendil tekivad nähtavad rõngad 3–12 kuu jooksul.
Voo kihistamine mitte{0}}keeva teenuses
Isegi ilma keetmiseta kannatavad horisontaalsed kütteseadmed voolu kihistumise all. Looduslikud konvektsioonivoolud tõusevad vertikaalselt. Vertikaalne kütteseade joondub vooluga, luues ühtlase piirkihi. Horisontaalne kütteseade kujutab silindrit, mis on risti tõusva vooluga. Ülesvoolu pool (alumine) näeb värsket külma vedelikku; allavoolu pool (ülemine) on ujutatud juba-kuumutatud vedelikus, mis on alt üles tõusnud. Pealmine pind on samas aksiaalses asendis 5–15 kraadi kuumem kui alumine pind. See ümbermõõdu temperatuuride erinevus on piisavalt väike, et vältida aurude moodustumist, kuid piisavalt suur, et kiirendada keemilist rünnakut. 20% HCl-s 90 kraadi juures näeb horisontaalse küttekeha ülaosa efektiivset temperatuuri 95–100 kraadi, alumine aga 90 kraadi. Läbilaskvus kahekordistub iga 10–15 kraadi järel, nii et ülaosa korrodeerub 2–3 korda kiiremini. Üle 5000 tunni jooksul tekib pealmine eelistatud hõrenemine ja pragunemine.
Võrdlevad rikete andmed
| Küttekeha suund | Teeninduse seisukord | Aeg esimese nähtava korrosioonirõngani (tunnid) | Pinna temperatuuri kõikumine ( kraad ) | Rikkerežiim | Suhteline elu |
|---|---|---|---|---|---|
| Vertikaalne | Keev vesi, 100 kraadi, 3 W/cm² | >5,000 | ±3 kraadi (aksiaalne) | Ühtlane vananemine | 2.0× |
| Horisontaalne | Keev vesi, 100 kraadi, 3 W/cm² | 500–1,200 | +20–40 kraadi (ülemine riba) | Ümbermõõdu lõhenemine | 0.3–0.5× |
| Vertikaalne | Mittekeev -20% HCl, 90 kraadi | >8,000 | ±2 kraadi | Aeglane läbitungimine | 1.5× |
| Horisontaalne | Mittekeev -20% HCl, 90 kraadi | 2,000–4,000 | +5–15 kraadi (ülemine) | Ülemise pinna pragunemine | 0.6–0.8× |
| Vertikaalne | Kare vesi (300 ppm), 80 kraadi | >10,000 | ±3 kraadi | Järkjärguline skaleerimine | 2.0× |
| Horisontaalne | Kare vesi (300 ppm), 80 kraadi | 1,500–3,000 | +20–30 kraadi (skaalarõngas) | Lokaliseeritud skaalariba | 0.3–0.5× |
| Vertikaalne | Segatud paak (sunnitud vool) | N/A (orientatsioon vähem kriitiline) | ±2 kraadi | Vooluhulgast sõltuv | 1,0 × (alustase) |
| Horisontaalne | Segatud paak (sunnitud vool) | N/A | ±3–5 kraadi | Acceptable if flow >0.5 m/s | 0.9× |
Horisontaalsete paigalduste leevendamine
Kui horisontaalne paigaldamine on vältimatu (madalad mahutid, ruumikitsikus), vähendavad kolm meedet korrosioonirõnga moodustumist:
Suurendage voolukiirust: Install a recirculation pump or agitator to achieve >0,5 m/s üle küttekeha. Sundvool takistab mullide kogunemist ja vähendab ülemise-alumise temperatuuri erinevust 3–5 kraadini.
Pöörake kütteseadet kord kvartalis: Paigaldamisel märkige küttekeha ülaosa. Pöörake seda iga 3 kuu järel 90 kraadi või 180 kraadi, et ülemine pind saaks värske. See jaotab korrosiooni ühtlaselt, pikendades eluiga 2–3 korda.
Madalam vattihedus: Töötage kuni 2 W/cm², et hoida pinnatemperatuur alla 95 kraadi isegi aurulaikude all, vältides liidesel keemist.
Kasutage ribidega küttekeha: Laiendatud pindala (uimed) häirib mullide liikumist ja soodustab segunemist, vähendades kohalikke kuumi kohti.
Välja näide
Metalliviimistlustehas paigaldas ruumipiirangu tõttu horisontaalsed PFA-soojendid madalatesse nikeldatud mahutitesse (sügavus 300 mm). Küttekehadel tekkisid 3 kuu pärast pruunid ümbermõõdud ja 6–8 kuu pärast tekkisid ribad. Jaam läks üle vertikaalsetele küttekehadele (paagi sügavus oli tegelikult piisav; eelnev arvamus oli vale). Vertikaalsed küttekehad ei näidanud ribasid ja kestsid 4+ aastat. Tehas lisas ka lihtsa tsirkulatsioonipumba paakidesse, kus vertikaalne paigaldamine oli võimatu, pikendades horisontaalse küttekeha eluiga 8 kuult 2 aastani.
Järeldus: vertikaalne orientatsioon vähendab korrosioonirõngaid
Horisontaalsed PFA-soojendid tekitavad lokaalseid korrosioonirõngaid 2–5 korda kiiremini kui vertikaalsed üksused tänu mullide kogunemisele ülemisele pinnale (keetmisel) ja voolu kihistumisele (mitte -keetmise korral). Ülemine pind on 5–40 kraadi kuumem, kiirendades keemilist rünnakut, läbitungimist ja katlakivi sadestumist. Iga uue paigalduse jaoks määrake vertikaalne suund. Kui horisontaalne paigaldamine on vältimatu, lisage sundvool, pöörake kütteseadet kord kvartalis, vähendage vattihedust või kasutage ribidega konstruktsioone. Vertikaalne kütteseade on pika eluea kuldstandard. Horisontaalne kütteseade on kompromiss, mis nõuab aktiivset leevendamist. Kui ruum lubab, liikuge vertikaalselt. Teie hoolduseelarve tänab teid.
