Egy cink-foszfátozó vezeték mindössze nyolc hónapos üzem után húzott egy 5 kW-os PTFE merülőfűtőt. A burkolat munkadarabok felé néző felülete normálisnak tűnt. Az alsó oldalt-a tartályfal felőli oldalt- egy sűrű, tömörített, 15–20 mm vastag, sötét iszapréteg borította. A szigetelési ellenállás 18 MΩ-ra csökkent. Az iszap vas-foszfát-csapadék, cink-foszfát-iszap és átvitt szemcse keveréke volt, amely leülepedt és megszilárdult a fűtőelem és a fal közötti résben.
A foszfátozó fürdők folyamatosan iszapot termelnek. A konverziós bevonási reakció oldhatatlan foszfátokat termel, amelyek kicsapódnak az oldatból. A falra vagy annak közelébe szerelt PTFE merülőmelegítővel ellátott tartályban a fűtőtest és a fal közötti rés iszapfogóvá válik. Az iszap felhalmozódik, megszilárdul, és végül beborítja a fűtőtest alsó részét.
Miért termelnek olyan sok iszapot a foszfátozó fürdők?
A foszfátozási reakció az oldott fémionokat oldhatatlan foszfátvegyületekké alakítja. A foszfátozott acélfelület minden négyzetméterére körülbelül 2-5 gramm iszap keletkezik. A nagy áteresztőképességű-soron a napi iszapképződés több kilogrammot is elérhet.
Az iszap vas-foszfátból, cink-foszfátból és egyéb fémek komplex foszfátjaiból áll. Finom, sűrű, könnyen ülepedik. Az alacsony áramlású tartályban az iszap vízszintes felületeken és kis sebességű zónákban halmozódik fel.
| Vonal áteresztőképesség | Acél felület foszfátozott | Napi iszaptermelés | Havi felhalmozás |
|---|---|---|---|
| Alacsony, 100 m²/nap | 100 m² | 0,2-0,5 kg | 6-15 kg |
| Közepes, 500 m²/nap | 500 m² | 1,0-2,5 kg | 30-75 kg |
| Magas, 1000 m²/nap | 1,000 m² | 2,0-5,0 kg | 60-150 kg |
| Nagyon magas, 2000 m²/nap | 2,000 m² | 4,0-10,0 kg | 120-300 kg |
Iszapképződési arányok a foszfátozó sorokban az áteresztőképesség szerint
Miért gyűjti össze az iszapot a fűtőtest alsó része?
A PTFE merülőmelegítő és a tartály fala közötti rés alacsony áramlású-zóna. A fűtőelem védi a rést a fő tartály keringésétől. Az iszap leülepszik a résbe, és felhalmozódik, mert nincs áramlás ami elhordja.
A rés a hőt is felfogja. A fűtőberendezés felmelegíti a résben lévő folyadékot, de a folyadék nem tud távozni. A visszatartott folyadék stagnál, és az iszap gyorsabban ülepedik. Az alacsony áramlás és a magasabb hőmérséklet kombinációja felgyorsítja az iszap felhalmozódását.
A fűtőtest alsó oldalán lévő iszapréteg szigetelt a fő tartálytól. A fűtőberendezés által termelt hőnek át kell haladnia az iszaprétegen, mielőtt elérné a tartály falát és az ömlesztett folyadékot. Az iszap hőellenállást ad, ami mindkét oldalon megemeli a burkolat felületének hőmérsékletét. A magasabb hőmérséklet felgyorsítja a PTFE lebomlását és a folyamat oldalon a vízkőképződést.
Az iszaptakarás termikus következményei
A fűtőtest alsó oldalán lévő iszapréteg szigetelő takaróként működik. A köpeny felületének hőmérséklete emelkedik, mert a hő nem tud az iszapon keresztül távozni. A magasabb hőmérséklet növeli a további iszaplerakódás hajtóerejét, és felgyorsítja a PTFE lebomlását.
Egy 1,2 W/cm²-en működő fűtőtestnél egy 10 mm-es iszapréteg 0,5 W/m·K hővezető képességgel hozzávetőleg 24 fokos hőmérsékletesést ad hozzá. A burkolat felületének hőmérséklete ennyivel megemelkedik, ami a PTFE-t a degradációs tartományba tolhatja.
| Iszapvastagság | Hőállóság | Felületi ΔT növekedés | PTFE élettartam hatása |
|---|---|---|---|
| 0 mm | 0 | Alapvonal | Egyik sem |
| 5 mm | 0.01 m²·K/W | 12 fok | Mérsékelt |
| 10 mm | 0.02 m²·K/W | 24 fok | Jelentős |
| 15 mm | 0.03 m²·K/W | 36 fok | Szigorú |
| 20 mm | 0.04 m²·K/W | 48 fok | Kritikai |
Az iszapvastagság hatása a PTFE köpenyfelületi hőmérsékletére a foszfátozás során
Az iszap felhalmozódásának megakadályozása PTFE merülő fűtőberendezések alatt
A leghatékonyabb megelőzés az iszap felhalmozódásának helyének megszüntetése. A tartály falához süllyesztett fűtőtestnek nincs rés. Az öblíthető, szabályozott hézagú konzolra szerelt fűtőnek hézaga van, de a rés tisztítható.
Ha a rés elkerülhetetlen, akkor a tisztításhoz hozzáférhetőnek kell lennie. A fűtőelemnek eltávolíthatónak kell lennie a tartály szétszerelése nélkül, és a rést a szokásos karbantartás során ki kell öblíteni. A rés mélypontján található lefolyónyílás lehetővé teszi az iszap kimosását.
A tartály rendszeres tisztítása eltávolítja az iszapot, mielőtt megszilárdulna. A nagy iszapképződéssel rendelkező foszfátozó tartályok esetében előfordulhat, hogy a tartályt 3–6 havonta meg kell tisztítani. A fűtőtestet tisztítás közben el kell távolítani, hogy hozzáférjen a réshez.
| Megelőzési intézkedés | Hatékonyság | Végrehajtás | Költség |
|---|---|---|---|
| Süllyesztett szerelés | Magas | Fűtőberendezés kialakítása | Alacsony |
| Hozzáférhető rés | Mérsékelt | Szerelési kialakítás | Mérsékelt |
| Rendszeres tartálytisztítás | Magas | Karbantartási ütemterv | Mérsékelt |
| Iszapfogó | Mérsékelt | Tartály kialakítása | Magasabb |
Megelőző intézkedések az iszap felhalmozódására a PTFE merülő fűtőberendezések alatt
Amikor az iszaptakarás tervezési problémát jelez
A rendszeres tisztítás ellenére is gyorsan felhalmozódó fűtőtest azt jelzi, hogy a tartály kialakítása lehetővé teszi a szilárd anyagok elérhetetlen helyen történő leülepedését. Egy egyéni PTFE merülőfűtő-konfiguráció süllyesztett-beépítésű kialakítással vagy ön-leeresztő réssel kezeli az iszap felhalmozódásának kiváltó okát. A specifikációs folyamat megköveteli a fürdő kémiáját, az iszapképződés sebességét, a tartály kialakítását és a szükséges teljesítményt. A foszfátozó vezetékekkel rendelkező létesítményeknél ez az alkalmazás-specifikus megközelítés csökkenti az iszaphoz kapcsolódó-túlmelegedést és meghosszabbítja a fűtőberendezés élettartamát.
