В гальваническом цехе для планового удаления окалины был установлен погружной ПТФЭ-нагреватель мощностью 4 кВт. За восемь месяцев эксплуатации на ножнах накопился слой отложений карбоната кальция и гидроксида металлов толщиной 1,5 мм. Нагреватель очищали разбавленной соляной кислотой, промывали и возвращали в резервуар. В течение двух недель время нагрева-было заметно дольше, чем до удаления накипи. Нагреватель потреблял нормальный ток. Ножны выглядели чистыми. Однако объемы производства упали.
Удаление накипи восстанавливает теплопередачу за счет удаления изолирующего слоя отложений. В большинстве случаев обогреватель, очищенный от накипи, работает как новый. Но в некоторых случаях удаление накипи выявляет или вызывает другую проблему,-которая снижает производительность, даже если оболочка кажется чистой.
Отложения маскировали деградированную поверхность
Отложения накипи образуются преимущественно на самых горячих поверхностях. На участках оболочки, которые были наиболее горячими, накапливалась самая толстая накипь. При удалении накипи обнажается лежащий под ней ПТФЭ-и эта поверхность могла быть повреждена повышенными температурами, которые и вызвали отложение.
Деградация может принимать форму окисления поверхности, микротрещин или потери гладкости полимера. Шероховатая поверхность увеличивает толщину теплового пограничного слоя, уменьшая теплопередачу даже без слоя осадка. Нагреватель не потерял мощность, но потерял способность эффективно передавать эту мощность жидкости.
| Состояние перед-удалением накипи | Сообщение-Обнаружение удаления накипи | Влияние на теплопередачу | Действие |
|---|---|---|---|
| Светлая шкала, 0,5 мм | Гладкая поверхность | Восстановлен почти-новым | Никто |
| Средний масштаб, 1,0 мм | Небольшое изменение цвета | Незначительное снижение | Монитор |
| Тяжелая окалина, 1,5 мм | Обесцвеченный, шероховатый | Умеренное снижение | Замена плана |
| Очень тяжелая окалина, 2,0 мм+. | Треснутые или волдыри | Значительное сокращение | Заменить нагреватель |
Состояние поверхности после-удаления накипи и его влияние на теплообмен
Сам процесс удаления накипи может повредить поверхность
Не все методы удаления накипи щадят ПТФЭ. Кислота, используемая для растворения накипи, также может атаковать полимер, если ее концентрация или температура слишком высоки. Соляная кислота при концентрации 10% и температуре 40 градусов обычно безопасна для ПТФЭ. Соляная кислота при концентрации 20% и температуре 60 градусов может вызвать деградацию поверхности при длительном воздействии.
Механическое удаление накипи-скребком, щеткой или абразивными подушечками- быстро удаляет накипь, но может повредить ПТФЭ. Вырезанная поверхность создает места зародышеобразования для будущего осаждения и увеличивает толщину пограничного слоя. Нагреватель может быть чистым, но уже не гладким.
Водоструйная очистка-под высоким давлением эффективна для удаления толстых отложений, но может повредить ПТФЭ, если держать сопло слишком близко или слишком высокое давление. Рекомендуется предел давления 50–70 бар и расстояние между патрубками не менее 150 мм.
Отложения накипи могли навсегда изменить поверхность
Даже если процесс удаления накипи не повредит ПТФЭ, сама накипь может изменить химический состав поверхности. Отложения кальция и силиката могут химически связываться с ПТФЭ, оставляя тонкий осадок, который не удаляется кислотной очисткой. Этот остаток не виден, но влияет на смачиваемость и теплопередачу.
Поверхность, которая изначально была гидрофобной, -отталкивала воду-, может стать гидрофильной после длительного воздействия накипи. Гидрофильная поверхность способствует образованию тонкой водной пленки, которая повышает термостойкость. Эффект небольшой, но измеримый с течением времени.
Возможно, нагреватель работал при температуре выше безопасной.
Наиболее распространенной причиной потери мощности после удаления накипи является то, что до удаления накипи нагреватель работал при температуре выше безопасной температуры оболочки. Слой накипи изолировал оболочку, повышая ее температуру. Повышенная температура привела к разрушению ПТФЭ, снижению его теплопроводности и увеличению термического сопротивления между элементом и жидкостью.
Деградация может быть незаметна. Оболочка может выглядеть неповрежденной. Но структура полимера изменилась, и его способность проводить тепло снизилась. Нагреватель больше не соответствует своим первоначальным характеристикам.
| Условия эксплуатации | Температура оболочки перед удалением накипи | Температура оболочки после удаления накипи | Состояние ПТФЭ | Выходные потери |
|---|---|---|---|---|
| Нормальная, легкая шкала | 95 градусов | 90 градусов | Нетронутый | Никто |
| Повышенный, умеренный масштаб | 110 градусов | 95 градусов | Небольшая деградация | 3–5% |
| Высокий, тяжелый масштаб | 125 градусов | 100 градусов | Умеренная деградация | 8–12% |
| Чрезмерный, очень тяжелый масштаб | 140 градусов + | 105 градусов + | Сильная деградация | 15–25% |
Температура оболочки и потери мощности после удаления накипи в гальванических емкостях
Как определить, является ли потеря выходного сигнала постоянной
Простой тест позволяет определить, вызваны ли потери выходного сигнала постоянной деградацией оболочки или временным состоянием. Измерьте время нагрева-сразу после удаления накипи и сравните его со временем нагрева-нового нагревателя той же мощности в том же баке.
Если время-разогрева находится в пределах 10 % от базового значения-нового обогревателя, значит, обогреватель работает приемлемо. Если оно на 15–25 % больше, ПТФЭ испортился, и срок службы нагревателя приближается к концу. Если оно длиннее более чем на 25%, нагреватель следует заменить.
Измерение температуры оболочки дает дополнительную информацию. Если температура оболочки при нормальной нагрузке более чем на 20 градусов выше температуры объемной жидкости после удаления накипи, термическое сопротивление увеличилось и нагреватель больше не работает эффективно.
Предотвращение потери выходного сигнала после удаления накипи
Наиболее эффективной мерой профилактики является удаление накипи до того, как слой накипи станет достаточно толстым и температура оболочки повысится до уровня деградации. Регулярный график удаления накипи, основанный на результатах проверок,-а не фиксированный календарь-, позволяет поддерживать тонкий слой накипи, а температуру оболочки в безопасных пределах.
Использование самого щадящего и эффективного метода удаления накипи снижает риск повреждения поверхности. Циркуляция разбавленной кислоты при умеренной температуре предпочтительнее механической очистки или струйной-струйной обработки под высоким давлением.
Снижение удельной мощности снижает температуру оболочки и замедляет образование накипи и деградацию оболочки. Нагреватель, работающий при 0,9 Вт/см², имеет температуру оболочки на 10–15 градусов ниже, чем нагреватель при 1,4 Вт/см², что увеличивает интервал между чистками и уменьшает температурное-ухудшение, вызывающее необходимость удаления накипи.
Когда потеря на выходе сигнализирует о проблеме со спецификацией
Повторяющаяся потеря мощности после удаления накипи в одном и том же резервуаре указывает на то, что нагреватель работает слишком близко к своему температурному пределу. Высокая плотность мощности, высокая температура ванны или плохой поток способствуют повышению температуры оболочки и ускорению деградации. Специальная конфигурация погружного нагревателя из ПТФЭ с более низкой удельной мощностью, улучшенным доступом к потоку и большей площадью поверхности снижает скорость разрушения оболочки и увеличивает интервал между необходимыми чистками. Для процесса спецификации требуется химический состав ванны, рабочая температура, состав накипи и история удаления накипи с предыдущих нагревателей.
