Линия фосфатирования заметила, что ее резервуару требуется больше времени для достижения заданного значения каждый месяц. Ток нагревателя соответствовал паспортной табличке, контроллер требовал нагрева, а поверхность нагревателя над жидкостью выглядела чистой. Когда нагреватель извлекли для осмотра, нижняя треть оболочки была погребена под 25-миллиметровым слоем уплотненного осадка-шлама фосфата железа, окалины и перенесенного песка, которые осели и закрепились на дне резервуара.
Покрытие отложениями является распространенной, но часто упускаемой из виду причиной потери мощности погружного нагревателя из ПТФЭ. Слой осадка изолирует нижнюю часть нагревателя, удерживая тепло и заставляя нагреватель работать сильнее, чтобы обеспечить ту же мощность. Более высокая температура поверхности ускоряет деградацию ПТФЭ и увеличивает потребление энергии.
Как скапливается осадок в нижней секции нагревателя
Осадок оседает под действием силы тяжести. В резервуаре с низким расходом у дна осадок скапливается на полу и в нижней части нагревателя. Слой осадка растет вверх по мере оседания большего количества твердых частиц.
Слой осадка обычно более плотный и консолидированный, чем накипь на поверхности нагревателя. Это смесь осажденных твердых веществ, продуктов коррозии и переносимых частиц. Теплопроводность осадка зависит от его состава и пористости, но, как правило, ниже, чем у оболочки из ПТФЭ.
| Тип осадка | Типичный источник | Теплопроводность | Скорость осаждения | Время покрытия |
|---|---|---|---|---|
| Фосфат железа | Реакция фосфатирования | 0.5–1.0 W/m·K | Высокий | 2–6 месяцев |
| Гидроксид металла | Обшивка ванны выдвижная-вытяжка | 0.2–0.5 W/m·K | Умеренный | 4–10 месяцев |
| Карбонат кальция | Жесткая вода | 1.0–2.0 W/m·K | Низкий – средний | 6–18 месяцев |
| Смешанный ил | Несколько источников | 0.3–0.8 W/m·K | Высокий | 2–6 месяцев |
Типы отложений и особенности их осаждения
Почему больше всего страдает нижняя треть
Нижняя треть нагревателя находится ближе всего к дну резервуара, где оседает осадок. Это также область с самой низкой скоростью потока в большинстве резервуаров. Течение наиболее сильное у поверхности, где возникает перемешивание, и самое слабое у дна, где скапливается осадок.
Слой осадка в нижней трети создает тепловой барьер. Тепло, генерируемое нагревателем, должно преодолеть слой осадка, прежде чем достичь объемной жидкости. Осадок увеличивает термическое сопротивление, что повышает температуру поверхности нагревателя.
Для обогревателя, работающего при мощности 1,2 Вт/см², слой осадка толщиной 25 мм с теплопроводностью 0,5 Вт/м·К добавляет примерно 60 градусов перепада температуры. Температура поверхности нагревателя повышается на эту величину, что может привести к переходу ПТФЭ в диапазон деградации.
Влияние на производительность нагревателя
Осадок,-покрытый нижней третью нагревателя, выделяет меньше тепла в ванну. Эффективная площадь поверхности нагревателя уменьшается. Нагреватель должен нагреваться сильнее, чтобы обеспечить ту же общую тепловую мощность, и потребление энергии увеличивается.
Осадок также меняет структуру потока вокруг нагревателя. Слой осадка может блокировать каналы потока в нижней части нагревателя, снижая общую циркуляцию и создавая мертвые зоны.
Предотвращение образования отложений
Самая эффективная профилактика – удалить осадок до того, как он накопится. Регулярная очистка резервуара-каждые 3–6 месяцев в ваннах с высоким-твёрдым содержанием-не позволяет слою осадка достичь толщины, которая влияет на производительность нагревателя.
Улучшение потока на дне резервуара уменьшает накопление осадка. Барботажная труба или эдуктор, направленные вдоль дна резервуара, удерживают осадок во взвешенном состоянии и позволяют удалить его путем фильтрации.
Нагреватель, установленный над полом резервуара-на стойках или кронштейнах-, уменьшает площадь нагревателя, подвергающуюся воздействию слоя осадка. Осадок скапливается на полу, но обогреватель находится над ним.
| Меры профилактики | Влияние на осадки | Выполнение | Расходы |
|---|---|---|---|
| Регулярная чистка резервуара | Удаляет осадок | График технического обслуживания | Умеренный |
| Нижний барботаж или эдуктор | Удерживает осадок во взвешенном состоянии | Монтаж оборудования | Умеренный |
| Приподнятое крепление отопителя | Избегает контакта с отложениями | Монтажная конструкция | Низкий |
| Илоуловитель | Собирает осадок | Конструкция резервуара | Выше |
Меры по предотвращению образования отложений на погружных нагревателях из ПТФЭ
Когда покрытие отложениями указывает на проблему проектирования
Нагреватель, который теряет мощность из-за загрязнения осадком, несмотря на регулярную очистку, указывает на то, что конструкция резервуара или монтаж нагревателя не подходят для данного применения. Специальная конфигурация погружного нагревателя из ПТФЭ с приподнятым креплением, улучшенным донным потоком и более низкой плотностью мощности устраняет основную причину образования отложений. Для процесса спецификации требуется химический состав ванны, скорость образования твердых частиц, размеры резервуара и требуемая мощность. Для предприятий с технологическими ваннами с высоким-высоким содержанием твердых частиц этот-подход, специфичный для конкретного применения, снижает-потери на выходе, связанные с осадками, и продлевает срок службы нагревателя.
