یک کارخانه شیمیایی پس از 9 ماه خدمت، یک بخاری غوطه وری PTFE را در حمام آبکاری جایگزین کرد. همان مدل بخاری چهار سال در یک مخزن مشابه در یک مرکز دیگر دوام آورده بود. تفاوت غلظت مواد جامد محلول بود. نصب ناموفق یک حمام با 350 گرم در لیتر نمک محلول را اجرا کرد، در حالی که نصب موفق در 120 گرم در لیتر بود. غلظت جامدات بالاتر ویسکوزیته را افزایش داده و هدایت حرارتی سیال را کاهش داده و چگالی وات ایمن را کاهش داده است.
جامدات محلول بر انتقال حرارت از دو طریق تأثیر می گذارند. آنها ویسکوزیته سیال را افزایش می دهند که باعث ضخیم شدن لایه مرزی حرارتی در سطح بخاری می شود. آنها همچنین هدایت حرارتی سیال را کاهش می دهند که سرعت حرکت گرما را در سیال کاهش می دهد. اثر ترکیبی ضریب انتقال حرارت همرفتی کمتر و دمای سطح بخاری بالاتر برای هر چگالی وات معین است.
چگونه جامدات محلول خواص سیال را تغییر می دهند
با افزایش غلظت جامدات محلول، سیال چسبناک تر و رسانای حرارتی کمتری می شود. افزایش ویسکوزیته با غلظت برای اکثر نمک ها تقریباً خطی است. کاهش هدایت حرارتی کوچکتر است اما هنوز قابل اندازه گیری است.
حمام آبکاری با 300 گرم در لیتر نمک های محلول ممکن است ویسکوزیته ای دو تا سه برابر آب در همان دما داشته باشد. هدایت حرارتی ممکن است 10-15٪ کمتر باشد. ضریب انتقال حرارت همرفتی، که به هر دو ویژگی بستگی دارد، ممکن است 25 تا 40 درصد کمتر از آب باشد.
| جامدات محلول | ویسکوزیته نسبی | هدایت حرارتی نسبی | ضریب همرفتی در مقابل آب | چگالی وات ایمن |
|---|---|---|---|---|
| <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 |
غلظت مواد جامد محلول و تأثیر آن بر خواص سیال و چگالی وات ایمن
چرا همان مدل بخاری در جامدات بالا خراب می شود؟
بخاری که با 1.2 وات بر سانتی‌متر مربع در یک حمام جامد کم کار می‌کند ممکن است دمای سطحی 15 تا 18 درجه بالاتر از سیال حجیم داشته باشد. همان بخاری در یک حمام جامد بالا ممکن است دمای سطحی 25 تا 35 درجه بالاتر از حجم داشته باشد. دمای سطح بالاتر نفوذ، اکسیداسیون و رسوب رسوب را تسریع می کند.
دمای سطح بالاتر نیز نیروی محرکه برای رسوب را افزایش می دهد. نمک های محلول که در دمای توده نزدیک به اشباع هستند ممکن است از میزان اشباع در سطح بخاری فراتر رود. آنها بر روی سطح رسوب می کنند و یک لایه مقیاس تشکیل می دهند که مقاومت حرارتی را افزایش می دهد و دمای سطح را بیشتر افزایش می دهد.
محدودیت‌های عملی چگالی وات برای حمام‌های جامد{0} بالا
برای حمام هایی با مواد جامد محلول بالاتر از 250 گرم در لیتر، چگالی وات ایمن 0.8-1.0 وات بر سانتی متر مربع در شرایط نسبتاً هم زده است. برای حمام های بالاتر از 350 گرم در لیتر، حد مجاز به 0.6-0.8 W/cm² کاهش می یابد. این مقادیر حد دمای سطح بخاری را 100-110 درجه فرض می کنند.
| جامدات محلول | دما | چگالی وات ایمن | سطح برای 5 کیلو وات | عمر خدمات مورد انتظار |
|---|---|---|---|---|
| <100 g/L | 60 درجه | 1.4 وات بر سانتی متر مربع | 3571 سانتی متر مربع | 4-6 سال |
| 100–200 g/L | 60 درجه | 1.2 وات بر سانتی متر مربع | 4,167 سانتی متر مربع | 3-4 سال |
| 200–300 g/L | 60 درجه | 1.0 وات بر سانتی متر مربع | 5000 سانتی متر مربع | 2-3 سال |
| 300–400 g/L | 60 درجه | 0.8 وات بر سانتی متر مربع | 6250 سانتی متر مربع | 18-30 ماه |
| >400 g/L | 60 درجه | 0.6 وات بر سانتی متر مربع | 8333 سانتی متر مربع | 12-24 ماه |
چگالی وات ایمن و مساحت سطح مورد نیاز با غلظت جامدات محلول
اندازه گیری جامدات محلول
غلظت جامدات محلول را می توان با تبخیر نمونه ای از حمام و وزن کردن باقیمانده اندازه گیری کرد. اندازه گیری باید در دمای عملیاتی انجام شود یا به دمای عملیاتی اصلاح شود.
رسانایی سنج تخمین سریعی از جامدات محلول ارائه می دهد. رسانایی با غلظت بیشتر حمام های آبکاری مرتبط است. رابطه باید برای شیمی حمام خاص کالیبره شود.
وقتی بخاری های استاندارد نمی توانند نیاز چگالی وات را برآورده کنند
حمام‌های آبکاری جامد بالا با نیاز به وات بالا و فضای محیطی محدود اغلب نمی‌توانند بخاری‌های غوطه‌وری PTFE را در تراکم وات پایینی که شیمی می‌خواهد، در خود جای دهند. یک پیکربندی سفارشی بخاری غوطه‌وری PTFE با سطح بزرگ، چگالی وات کم، و موقعیت بهینه‌شده جریان، علت اصلی عدم تطابق چگالی وات را برطرف می‌کند. فرآیند تعیین مشخصات به غلظت جامدات محلول، دمای عملیاتی، ابعاد مخزن، شرایط جریان و وات مورد نیاز نیاز دارد. برای تأسیسات با-حمام جامد بالا، این رویکرد خاص{6}}تخریب پوشش را کاهش می‌دهد و عمر مفید بخاری را افزایش می‌دهد.
