Egy vegyi üzem kilenc hónapos üzem után lecserélte a PTFE merülőmelegítőt a bevonatfürdőben. Ugyanaz a fűtőmodell négy évig bírta egy hasonló tartályban egy másik létesítményben. A különbség az oldott szilárdanyag-koncentráció volt. A sikertelen telepítés 350 g/l oldott sót tartalmazó fürdőt futtatott, míg a sikeres telepítés 120 g/l-t. A magasabb szilárdanyag-koncentráció növelte a folyadék viszkozitását és csökkentette a hővezető képességét, csökkentve a biztonságos wattsűrűséget.
Az oldott szilárd anyagok kétféleképpen befolyásolják a hőátadást. Növelik a folyadék viszkozitását, ami megvastagítja a hő határrétegét a fűtőfelületen. Csökkentik a folyadék hővezető képességét is, ami csökkenti a hőáramlás sebességét a folyadékban. A kombinált hatás alacsonyabb konvektív hőátbocsátási tényező és magasabb fűtőfelületi hőmérséklet bármely adott wattsűrűség esetén.
Hogyan változtatják meg az oldott szilárd anyagok a folyadék tulajdonságait
Az oldott szilárd anyagok koncentrációjának növekedésével a folyadék viszkózusabbá és kevésbé hővezetővé válik. A legtöbb só viszkozitásnövekedése nagyjából lineáris a koncentrációval. A hővezető képesség csökkenése kisebb, de még mérhető.
A 300 g/l oldott sókat tartalmazó bevonófürdő viszkozitása kétszer-háromszorosa lehet ugyanazon a hőmérsékleten a vízének. A hővezető képesség 10-15%-kal alacsonyabb lehet. A konvektív hőátbocsátási tényező, amely mindkét tulajdonságtól függ, 25-40%-kal alacsonyabb lehet, mint a víznél.
| Oldott szilárd anyagok | Relatív viszkozitás | Relatív hővezetőképesség | Konvektív együttható vs. víz | Biztonságos wattsűrűség |
|---|---|---|---|---|
| <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 |
Az oldott szilárdanyag koncentrációja és hatása a folyadék tulajdonságaira és a biztonságos wattsűrűségre
Miért hibásodik meg ugyanaz a fűtőtest magas szilárdanyag-tartalom mellett?
Az alacsony szilárdanyag-tartalmú fürdőben 1,2 W/cm²-es fűtőberendezés felületi hőmérséklete 15–18 fokkal magasabb lehet, mint az ömlesztett folyadék. Ugyanennek a fűtőelemnek a magas -szilárdanyag-tartalmú fürdőben a felületi hőmérséklete 25–35 fokkal magasabb lehet, mint a térfogat. A magasabb felületi hőmérséklet felgyorsítja a permeációt, az oxidációt és a vízkőlerakódást.
A magasabb felületi hőmérséklet növeli a lerakódás hajtóerejét is. Azok az oldott sók, amelyek az ömlesztett hőmérsékleten közel telítettek, meghaladhatják a fűtőfelület telítettségét. Kicsapódnak a felületre, vízkőréteget képezve, amely növeli a hőállóságot és tovább emeli a felület hőmérsékletét.
Gyakorlati wattsűrűségi határok{0}}a nagy szilárdanyag-tartalmú fürdőkhöz
A 250 g/l feletti oldott szilárdanyagot tartalmazó fürdők esetében a biztonságos wattsűrűség 0,8–1,0 W/cm², mérsékelten kevert körülmények között. A 350 g/l feletti fürdők esetében a határérték 0,6–0,8 W/cm²-re csökken. Ezek az értékek 100-110 fokos fűtőfelületi hőmérsékleti határt feltételeznek.
| Oldott szilárd anyagok | Hőmérséklet | Biztonságos wattsűrűség | 5 kW-os felület | Várható élettartam |
|---|---|---|---|---|
| <100 g/L | 60 fok | 1,4 W/cm² | 3571 cm² | 4-6 év |
| 100–200 g/L | 60 fok | 1,2 W/cm² | 4167 cm² | 3-4 év |
| 200–300 g/L | 60 fok | 1,0 W/cm² | 5000 cm² | 2-3 év |
| 300–400 g/L | 60 fok | 0,8 W/cm² | 6250 cm² | 18-30 hónap |
| >400 g/L | 60 fok | 0,6 W/cm² | 8333 cm² | 12-24 hónap |
Biztonságos wattsűrűség és felületi követelmény az oldott szilárdanyag-koncentráció alapján
Oldott szilárd anyagok mérése
Az oldott szilárdanyag-koncentráció a fürdőből vett minta bepárlásával és a maradék lemérésével mérhető. A mérést üzemi hőmérsékleten vagy üzemi hőmérsékletre kell korrigálni.
A vezetőképesség-mérő gyors becslést ad az oldott szilárd anyagok mennyiségéről. A vezetőképesség korrelál a legtöbb bevonófürdő koncentrációjával. A kapcsolatot az adott fürdő kémiájára kell kalibrálni.
Amikor a szabványos fűtőtestek nem felelnek meg a wattsűrűség követelményének
A nagy -szilárdanyagtartalmú bevonatú fürdők, amelyek nagy teljesítményigényűek és korlátozott perifériás térrel rendelkeznek, gyakran nem fogadják el a szabványos PTFE merülőmelegítőket a kémia által megkövetelt alacsony wattsűrűség mellett. A nagy felülettel, alacsony wattsűrűséggel és optimalizált áramlási{2}}pozícióval rendelkező, egyedi PTFE merülőfűtő-konfiguráció kiküszöböli a wattsűrűség eltérésének kiváltó okát. A specifikációs folyamat megköveteli az oldott szilárdanyag-koncentrációt, az üzemi hőmérsékletet, a tartály méreteit, az áramlási feltételeket és a szükséges teljesítményt. A magas-szilárdanyag-tartalmú fürdőkkel rendelkező létesítményeknél ez az alkalmazás--specifikus megközelítés csökkenti a bevonat leromlását és meghosszabbítja a fűtőelem élettartamát.
