Nerūsējošā tērauda kodināšanas līnijai bija nepieciešams rezerves PTFE iegremdēšanas sildītājs slāpekļ-fluorūdeņražskābes vannai 60 grādu temperatūrā. Esošais sildītājs sabojājās tikai pēc sešu mēnešu ekspluatācijas,{3}}PTFE apvalks visā apsildāmajā daļā bija izveidojies tulznas un saplaisājis. Tehniskās apkopes komandai bija aizdomas, ka sildītājs ir bijis mazizmēra un darbojās ar pārāk lielu vatu blīvumu.
Jauktas skābes kodināšanas vannas ir viena no visprasīgākajām PTFE iegremdējamo sildītāju ķīmiskajām vielām. Fluorūdeņražskābes komponents uzbrūk PTFE caur caurlaidību, un slāpekļskābes komponents oksidē polimēra virsmu. HF un slāpekļskābes kombinācijai 60 grādu temperatūrā ir nepieciešams konservatīvs dizains ar zemu vatu blīvumu un lielu virsmas laukumu.
Kāpēc kodināšanai ar jauktu skābi ir nepieciešams zems vatu blīvums?
Fluorūdeņražskābe caurstrāvo PTFE ar ātrumu, kas ir atkarīgs no temperatūras un koncentrācijas. Slāpekļskābe oksidē polimēra virsmu. Kopā tie noārda pārklājumu ātrāk nekā jebkura skābe atsevišķi.
Drošais vatu blīvums PTFE iegremdējamam sildītājam jauktā skābju kodināšanā pie 60 grādiem ir 0,8–1,0 W/cm². Virs šī diapazona virsmas temperatūra pārsniedz polimēra drošo robežu, un noārdīšanās ātrums paātrinās.
| Skābes sastāvs | Temperatūra | Drošs vatu blīvums | Virsmas laukums 5 kW | Paredzamais kalpošanas laiks |
|---|---|---|---|---|
| 10% HNO₃ + 2% HF | 50 grādi | 1,0–1,2 W/cm² | 4167–5000 cm² | 3-5 gadi |
| 10% HNO₃ + 2% HF | 60 grādi | 0,8–1,0 W/cm² | 5000–6250 cm² | 2-4 gadi |
| 15% HNO₃ + 3% HF | 60 grādi | 0,7–0,9 W/cm² | 5556–7143 cm² | 18-36 mēneši |
| 20% HNO₃ + 4% HF | 60 grādi | 0,6–0,8 W/cm² | 6250–8333 cm² | 12-24 mēneši |
| 15% HNO₃ + 3% HF | 70 grādi | 0,5–0,7 W/cm² | 7 143–10 000 cm² | 8-18 mēneši |
Droša vatu blīvuma un virsmas laukuma prasības jauktā skābju kodināšanai
Temperatūras griesti jauktās skābes pakalpojumam
Virsmas temperatūra ir regulējošais mainīgais. Jauktā skābju kodināšanai pie 60 grādu tilpuma virsmas temperatūra nedrīkst pārsniegt 85–90 grādus. Virs šī diapazona HF caurlaidības ātrums un slāpekļskābes oksidācijas ātrums paātrinās, un PTFE ātri noārdās.
Lai uzturētu virsmas temperatūru zem 90 grādiem, vatu blīvums jāierobežo līdz 0,8–1,0 W/cm² mēreni maisītās vannās. Zemas -plūsmas zonās ierobežojums samazinās līdz 0,6–0,8 W/cm².
Nepieciešamās virsmas laukuma aprēķināšana
Virsmas platība ir atkarīga no jaudas un vatu blīvuma. 5 kW darbam ar 0,9 W/cm² vajadzīgā virsmas laukums ir 5556 cm². Viens taisns sildītājs ar 50 mm apvalka diametru un 1500 mm apsildāmu garumu nodrošina aptuveni 2356 cm²{11}}mazāk par pusi no nepieciešamās platības. Ir nepieciešama vairāku{13}}pāreju konfigurācija vai vairāki sildītāji.
Ja tvertnē nevar ievietot vienu lielu sildītāju, vairāki mazāki sildītāji, kas izvietoti ap tvertni, var nodrošināt nepieciešamo virsmas laukumu, vienlaikus saglabājot zemu vatu blīvumu.
| Jauda | Drošs vatu blīvums | Nepieciešamais virsmas laukums | Viena sildītāja garums (50 mm apvalks) | Vairāku{0}}apmeklējumu konfigurācija |
|---|---|---|---|---|
| 3 kW | 0,9 W/cm² | 3333 cm² | 2122 mm | 2 caurlaides × 1061 mm |
| 4 kW | 0,9 W/cm² | 4444 cm² | 2829 mm | 3 caurlaides × 943 mm |
| 5 kW | 0,9 W/cm² | 5556 cm² | 3537 mm | 4 caurlaides × 884 mm |
| 6 kW | 0,9 W/cm² | 6667 cm² | 4244 mm | 5 piegājieni × 849 mm |
| 8 kW | 0,9 W/cm² | 8889 cm² | 5659 mm | 6 caurlaides × 943 mm |
Virsmas laukuma un sildītāja konfigurācijas prasības kodināšanai ar jauktu skābi pie 0,9 W/cm²
Praktiskas specifikācijas darbības jaukto skābju apkalpošanai
Sāciet ar skābes sastāvu. Augstākai HF un slāpekļskābes koncentrācijai ir nepieciešams mazāks vatu blīvums. 10% HNO₃ + 2% HF vatu blīvums nedrīkst pārsniegt 1,0 W/cm². 15% HNO₃ + 3% HF ierobežojums samazinās līdz 0,9 W/cm².
Izvēlieties vatu blīvumu no faktiskajiem plūsmas apstākļiem sildītāja atrašanās vietā. Mēreni uzbudinātā vannā ir piemērota 0,9 W/cm². Zemas -plūsmas zonā samaziniet līdz 0,7 W/cm².
Aprēķiniet nepieciešamo virsmas laukumu pēc jaudas un vatu blīvuma. 5 kW jaudai pie 0,9 W/cm² ir nepieciešami 5556 cm². Ja viens sildītājs nevar nodrošināt šo vietu tvertnē, apsveriet vairākus sildītājus, kas izvietoti pa perimetru.
Pārliecinieties, vai sildītāja virsmas temperatūra ir zemāka par 90 grādiem. Ja aprēķinātā virsmas temperatūra pārsniedz šo robežu, vēl vairāk samaziniet vatu blīvumu vai uzlabojiet plūsmu uz sildītāja virsmas.
Ja standarta sildītāji neatbilst vatu blīvuma prasībām
Jauktās skābes kodināšanas tvertnēs ar augstām jaudas prasībām un ierobežotu perifērijas telpu bieži nevar ievietot standarta PTFE iegremdējamos sildītājus ar zemu vatu blīvumu, ko pieprasa ķīmija. Pielāgota PTFE iegremdējamā sildītāja konfigurācija ar lielu virsmas laukumu, zemu vatu blīvumu un plūsmas optimizētu pozīciju novērš vatu blīvuma neatbilstības galveno cēloni. Specifikācijas procesam ir nepieciešams skābes sastāvs, darba temperatūra, tvertnes izmēri, plūsmas apstākļi un nepieciešamā jauda. Iekārtām ar jauktu skābju kodināšanas līnijām šī -pielietojuma pieeja samazina pārklājuma noārdīšanos un pagarina sildītāja kalpošanas laiku.
