Jaká je maximální přípustná tvrdost vody (jako CaCO₃) pro titanovou tepelnou tyč pracující v 30% solném roztoku chloridu vápenatého při 100 stupních s nečistotou hořčíku 2%, aby se zabránilo usazování přednostního hydroxidu hořečnatého?

Při 100 stupních v 30% solném roztoku chloridu vápenatého (CaCl2) s 2% nečistotou hořčíku (jako MgCl2) se hydroxid hořečnatý (Mg(OH)2) sráží přednostně před uhličitanem vápenatým nebo síranem vápenatým. Hydroxid hořečnatý má zvláště nízkou rozpustnost při zvýšených teplotách a vytváří na povrchu titanového ohřívače tvrdý, přilnavý povlak. Váha má nízkou tepelnou vodivost (1-2 W/mK), což má za následek místní přehřívání. Celková tvrdost (jako CaCO3) přípustná pro zabránění přednostnímu usazování hydroxidu hořečnatého je 200 ppm. Při tomto nastavení je tloušťka okují 0,2 mm za 500 hodin a přenos tepla se sníží o 30–50 %.

Preferenční mechanismus tvorby vodního kamene hydroxidu hořečnatého

At high temperature brine Mg2+ hydrolysis: Mg2+ + 2H2O ->Mg(OH)2 + 2H+. Tato reakce je endotermická a čím vyšší je teplota, tím rychleji probíhá. Redukce vody podporuje lokální pH na zahřátém titanovém povrchu a podporuje srážení Mg(OH)2. Vápenaté ionty vysrážejí uhličitan vápenatý a síran vápenatý, ale tyto jsou méně přilnavé a lze je snadněji odstranit. Pokud je tvrdost vody vyšší než 200 ppm, je vodní kámen složen převážně z Mg(OH)2 i s 2% nečistotou hořčíku. jak se měřítko roztahuje, destičkové-krystaly do sebe zapadají a vytvářejí tuhou vrstvu.

Kvantitativní škála tvorby versus tvrdost vody

Kontrolované testování v syntetickém solném roztoku (30 % CaCl2, 2 % MgCl2, 100 stupňů) po dobu 500 hodin s různou celkovou tvrdostí (vyjádřeno jako ppm CaCO3) prokázalo následující. Tloušťka okují 10-30 µm Uhličitan vápenatý s minimem Mg(OH) 2 Odstranění dosažitelné kyselým mytím Snížení přenosu tepla 5-15 % Tvrdost < 100 ppm Při 100–200 ppm tvrdost tloušťka okují je 30–70 μm, okují je směs uhličitanu a tepla a odstranění štětcem je redukce štětcem. 15–30 %. 200-300 ppm Kritický práh Tloušťka okují 60–120 µm Typ okují Mg(OH)2 dominantní, vysoká přilnavost Odstranění Mechanické škrábání Snížení přenosu tepla 25–45 % Při tvrdosti 300–500 ppm je tloušťka okují 100–200 μm velmi obtížně odstranitelný hydroxid hořčíku, je těžké ho odstranit 40–60 %. Pokud je koncentrace vyšší než 500 ppm, tloušťka okují je větší než 200 μm, dochází k silnému okuje a snížení přenosu tepla je více než 60 %.

Vliv koncentrace hořčíku a teploty na toleranci tvrdosti

Maximální přípustná tvrdost vody klesá se zvyšující se koncentrací hořčíku. Pro 0,1 mm měřítko a 1 % hořčíkové nečistoty je přijatelná tvrdost 300 ppm. Povolená tvrdost klesá na 200 ppm při 2 % hořčíku. Při 3 % hořčíku se povolená tvrdost snižuje na 150 ppm. Při 5% hořčíku je povolená tvrdost pouze 80ppm. Teplota také ovlivňuje práh, přičemž přípustná tvrdost při 2% hořčíku je 350 ppm při 80 stupních. Povolená tvrdost při 100 °C je 200 ppm. 120 ppm je OK tvrdost při 120 °C pod tlakem. Přípustná tvrdost při 140 stupních je 80 ppm.

Kontrola tvrdosti vody v hořčíku-kontaminované solance s chloridem vápenatým: Průvodce

Následující tabulka ukazuje doporučenou maximální přijatelnou tvrdost vody pro 30 % CaCl2 solanku s 2 % hořčíkové nečistoty při 100 stupních. Doporučení jsou založena na požadované tloušťce okují a frekvenci čištění.

Požadovaná tloušťka vodního kamene po 500 hodinách (µm) Maximální přípustná tvrdost vody (ppm CaCO₃) Složení vodního kamene Doporučený způsob čištění<30 (low scaling) <100 Calcium carbonate Acid cleaning (5% HCl) 30–70 (moderate) 100–200 Mixed carbonate/Mg(OH)₂ Acid + brushing 70–120 (high) 200–250 Mg(OH)₂ dominant Mechanical scraping >120 (severe) >250 Hard Mg(OH)₂ Nedoporučuje se Engineering Beyond Water Hardness Control

Třída titanu má malý vliv na vývoj stupnice; přesto však stupeň 7 vykazuje vynikající odolnost proti korozi pod-okamžikem. Tloušťka stěny nabízí příspěvek na přenos tepla; 2,0 mm stěna se stupnicí 0,3 mm má snížený, ale stále využitelný prostup tepla. Elektrolyticky leštěné povrchy (Ra < 0,3 µm) minimalizují přilnavost vodního kamene a usnadňují odstranění. Polyakryláty a fosfonáty jsou účinnými inhibitory vodního kamene pro uhličitan vápenatý, ale málo účinné pro hydroxid hořečnatý. pH solanky by mělo být udržováno pod 7,5, protože vyšší pH urychluje srážení Mg(OH)2. Čištění kyselinou jodovou 5% kyselinou chlorovodíkovou při 50 stupních po dobu 2 hodin může rozpustit uhličitan vápenatý, ale Mg(OH) 2 se nerozpouští snadno.

Vytvoření dobře{0}}informované specifikace

Celková tvrdost vody by měla být nižší než 100 ppm ve 30% solném roztoku chloridu vápenatého při 100 stupních s 2% nečistotou hořčíku, aby se zabránilo přednostnímu usazování hydroxidu hořečnatého pro titanovou tepelnou tyč. K přípravě solanky používejte změkčenou vodu-. Tvrdost kontrolujte každý týden titrací. Pokud je tvrdost nad 200 ppm, vysrážejte hořčík zvýšením pH na 9,5 pomocí vápna a před opětovným uvedením do provozu přefiltrujte. U stávajících ohřívačů s vodním kamenem Mg(OH)2 použijte 10% kyselinu citrónovou při 70 stupních po dobu 4 hodin a poté mechanické kartáčování. Přilnavý hydroxid hořečnatý se netvoří, aby snižoval přenos tepla a způsoboval lokální přehřátí regulací tvrdosti vody na méně než 200 ppm.