رفتار رسوب یک مبدل PTFE در سرویس آب خنک کننده و آب گرمایشی چگونه متفاوت است؟

دو سیستم آب، دو مکانیسم رسوب گیری کاملاً متفاوت

یک مبدل حرارتی PTFE می تواند عمر عملیاتی خود را صرف خنک کردن جریان فرآیند گرم با آب سرد یا گرم کردن جریان فرآیند سردتر با آب گرم کند. در هر دو مورد، سیال سرویس ممکن است به سادگی آب باشد، با این حال رفتار رسوبی که روی سطح PTFE ایجاد می‌شود، بسته به دما، شیمی و طراحی سیستم به‌طور چشمگیری متفاوت است.

یک برنامه{0}}آب خنک کننده به تدریج یک پوسته معدنی سخت در امتداد سطح مبدل رسوب می کند. یک حلقه آب گرم کننده اغلب مبدل را با یک لایه نرم از لجن معلق اکسید آهن می پوشاند. یک سرویس مقیاسی مشابه رسوبات کتری ایجاد می کند. دیگری محصولات جانبی خوردگی تولید شده را در سراسر شبکه لوله کشی به گردش در می آورد.

درک این تفاوت ها هنگام ارزیابی ضروری استگرفتگی مبدل PTFE خنک کننده در مقابل گرمایش آبعملکرد شیمی تمیز کردن، فاصله نگهداری و استراتژی شستشو باید متناسب با نوع رسوب موجود باشد.

آب سرد پوسته ای از سنگ را به جا می گذارد. آب داغ گرد و غباری از زنگ زدگی بر جای می گذارد و PTFE با متقاعدسازی شیمیایی مناسب و ملایم هر دو را از بین می برد.

چرا سطوح PTFE با مبدل های فلزی رفتار متفاوتی دارند؟

PTFE چسبندگی رسوب را به حداقل می رساند

مبدل های حرارتی PTFE دارای سطح بسیار صاف و بی اثر شیمیایی هستند. در مقایسه با فولاد ضد زنگ یا سایر مبدل های فلزی، PTFE ارائه می دهد:

انرژی سطحی کمتر

کاهش واکنش شیمیایی

مکان های هسته زایی حداقل

مقاومت در برابر خوردگی عالی

چسبندگی رسوب ضعیف

این خواص رسوب را به طور کامل از بین نمی برند، اما به طور قابل توجهی استحکام اتصال رسوبات به سطح مبدل را کاهش می دهند.

در نتیجه:

رسوبات فلس اغلب نازک تر هستند

لایه های رسوب به راحتی جدا می شوند

چرخه های تمیز کردن تهاجمی کمتری دارند

قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی را می توان به حداقل رساند

نوع رسوب هنوز هم در درجه اول به شرایط خدمات عملیاتی بستگی دارد تا خود PTFE.

رفتار رسوب در سرویس آب خنک کننده

جرم گیری مواد معدنی در کاربردهای خنک کننده غالب است

در یک سیستم آب{0} خنک کننده، آب ورودی نسبتاً خنک هنگام عبور از مبدل گرما را جذب می کند. با افزایش دمای آب، گونه های معدنی محلول از ثبات کمتری برخوردار می شوند.

یکی از رایج ترین مکانیسم ها شامل تجزیه بی کربنات کلسیم است:

Ca(HCO3)2→CaCO3+CO2+H2OCa(HCO_3)_2 \\rightarrow CaCO_3 + CO_2 + H_2OCa(HCO3​)2​→CaCO3​+CO2​+H2​O

این واکنش باعث رسوب کربنات کلسیم محلول بر روی سطوح انتقال حرارت می شود.

مقیاس حاصل معمولاً به صورت زیر است:

سخت

کریستالی

متراکم

عایق حرارتی

ظاهر سفید یا کم{0}}سفید

این فرآیند شبیه تشکیل رسوب در داخل کتری ها، دیگ ها یا آبگرمکن های خانگی است.

نقش شاخص اشباع Langelier

پوسته پوسته شدن کربنات کلسیم به شدت تحت تأثیر شاخص اشباع Langelier (LSI) است، که یک شاخص به طور گسترده ای از تمایل پوسته پوسته شدن در سیستم های آبی استفاده می شود.

LSI رابطه بین:

دمای آب

pH

سختی کلسیم

قلیاییت کل

جامدات محلول

LSI مثبت نشان دهنده اشباع بیش از حد و تمایل به رسوب کربنات کلسیم است.

همانطور که آب خنک کننده گرمای داخل مبدل را جذب می کند، افزایش دمای موضعی می تواند شیمی آب را بیشتر به سمت تشکیل رسوب سوق دهد.

PTFE چسبندگی مقیاس را ضعیف می کند

اگرچه پوسته پوسته شدن هنوز روی سطوح PTFE رخ می دهد، استحکام باند معمولاً بسیار کمتر از مبدل های فلزی است.

سطح صاف فلوروپلیمر نقاط لنگر کریستال را کاهش می دهد و رسوب ایجاد می کند:

راحت تر حذف می شود

متراکم کمتر

مقاومت مکانیکی کمتری دارد

این ویژگی اغلب اجازه می دهد تا تمیز کردن با استفاده از روش های نسبتا ملایم انجام شود.

روش های تمیز کردن مقیاس آب خنک کننده

از آنجایی که رسوب غالب بر پایه مواد معدنی- است، محلول‌های تمیزکننده اسیدی معمولاً مؤثر هستند.

رویکردهای معمول عبارتند از:

مهار خفیف گردش اسید

تمیز کردن اسید سیتریک رقیق

فرمولاسیون اسید سولفامیک

محلول های رسوب زدایی کنترل شده

اسید رسوبات کربنات کلسیم را حل می کند در حالی که بازدارنده های خوردگی به محافظت از اجزای سیستم فلزی مجاور کمک می کنند.

اسیدهای معدنی تهاجمی معمولاً غیر ضروری هستند زیرا PTFE خود لایه رسوب را به شدت حفظ نمی کند.

رفتار آلوده در خدمات آب گرمایشی

سیستم‌های گرمایش حلقه بسته رفتار متفاوتی دارند

سرویس آب گرمایش-اغلب در شرایط کاملاً متفاوت عمل می‌کند.

در بسیاری از سیستم‌های صنعتی، آب گرم از طریق یک شبکه حلقه بسته متصل به:

دیگ بخار

لوله های کربن فولادی

پمپ ها

مخازن انبساط

شیرآلات و اتصالات

برخلاف برج های خنک کننده، این سیستم ها آرایش نسبتا کمی از آب شیرین را تجربه می کنند. در نتیجه، پوسته پوسته شدن مواد معدنی کمتر غالب می شود.

درعوض، منبع رسوب اولیه اغلب از خوردگی که در جای دیگری از حلقه رخ می دهد منشاء می گیرد.

رسوب اکسید آهن به آلاینده اصلی تبدیل می شود

خوردگی در لوله‌های فولادی کربنی باعث تولید ذرات معلق اکسید آهن می‌شود که معمولاً به آنها گفته می‌شود:

لجن اکسید سیاه

رسوبات مگنتیت

ریز خوردگی آهن

این ذرات به طور پیوسته در حلقه بسته گردش می‌کنند و به تدریج در مناطق{0}}کم سرعت مبدل حرارتی می‌نشینند.

لایه رسوب معمولاً به صورت زیر است:

نرم

پودری

خاکستری تیره یا سیاه

چسبنده سست

به راحتی آشفته می شود

رسوب اکسید آهن در درجه اول تابعی از نرخ خوردگی در سیستم کلی است تا سختی آب.

کنترل ضعیف اکسیژن، تصفیه شیمیایی ناکافی، و قدیمی بودن زیرساخت لوله کشی همگی می توانند تولید اکسید را تسریع کنند.

عملکرد PTFE در برابر رسوب اکسید آهن

سپرده ها به طور ضعیفی به PTFE پایبند هستند

سطح PTFE با اصطکاک کم به طور قابل توجهی چسبندگی لجن اکسید آهن را محدود می کند.

برخلاف مقیاس معدنی که مستقیماً بر روی سطوح متبلور می شود، ذرات اکسید معمولاً به صورت مکانیکی توسط آب جاری منتقل می شوند. از آنجایی که PTFE چسبندگی مکانیکی کمی را فراهم می کند، این ذرات اغلب به صورت شل وصل می شوند.

در بسیاری از سیستم ها، شستشوی معمولی هیدرولیک به تنهایی می تواند تجمع رسوب قابل توجهی را از بین ببرد.

روش های تمیز کردن سیستم های آب گرمایشی

از آنجایی که رسوب عمدتاً از محصولات خوردگی معلق تشکیل شده است تا رسوبات معدنی، شیمی رسوب زدایی اسیدی معمولاً غیر ضروری است.

روش های تمیز کردن ترجیحی اغلب عبارتند از:

شستشوی آب با سرعت بالا-

تمیز کردن گردش مکانیکی

شستشوی ملایم با مواد شوینده قلیایی

مواد شوینده مبتنی بر{0}}سورفکتانت

این رویکردها ذرات اکسید را بدون وارد کردن قرار گرفتن در معرض اسید غیر ضروری در سیستم حلقه بسته معلق و حذف می کنند.

بنابراین استراتژی تمیز کردن بر اساس شیمی مواد رسوب‌دهنده به جای خود مواد PTFE انتخاب می‌شود.

مقایسه رسوب آب خنک کننده و آب گرمایشی

تفاوت های کلیدی بین دو سرویس

این تمایز بسیار مهم است زیرا یک روش تمیز کردن نامناسب ممکن است تلاش های تعمیر و نگهداری را هدر دهد یا مواد سیستم را به طور غیر ضروری در معرض مواد شیمیایی تهاجمی قرار دهد.

استراتژی نگهداری طولانی مدت-

کنترل شیمی آب ضروری است

اگرچه PTFE به طور موثری در برابر رسوب‌گذاری و خوردگی مقاوم است، عملکرد بلندمدت{{1} هنوز به شدت به مدیریت شیمی سیستم بستگی دارد.

برای سیستم های آب خنک کننده، کنترل های مهم عبارتند از:

نظارت LSI

کاهش سختی

تنظیم pH

مدیریت انفجار

درمان آنتی اسکالانت

برای سیستم های آب گرمایش، اولویت های کلیدی عبارتند از:

کنترل اکسیژن

نگهداری بازدارنده خوردگی

فیلتراسیون

جداسازی کثیفی مغناطیسی

یکپارچگی حلقه بسته-

PTFE شدت رسوب را کاهش می دهد اما مکانیسم های شیمیایی زیرین آب را که مسئول تشکیل رسوب هستند حذف نمی کند.

نتیجه گیری

رفتار رسوب یک مبدل حرارتی PTFE به شدت به عملکرد سیستم در آب خنک کننده یا سرویس آب گرمایشی بستگی دارد. کاربردهای خنک‌کننده عمدتاً مقیاس کربنات کلسیم را بر اساس شرایط شیمی آب و شاخص اشباع لانجلیر تولید می‌کنند، در حالی که سیستم‌های گرمایش آب گرم معمولاً لجن اکسید آهن معلق تولید شده توسط خوردگی لوله‌ها را جمع می‌کنند.

سطوح PTFE به دلیل ساختار صاف و بی اثر شیمیایی در برابر چسبندگی هر دو نوع رسوب مقاوم هستند. با این حال، استراتژی تمیز کردن بهینه به طور قابل توجهی بین این دو سرویس متفاوت است. مقیاس معدنی به تمیز کردن ملایم اسیدی مهار شده بهترین پاسخ را می دهد، در حالی که لجن خوردگی-معمولاً از طریق شستشو یا مواد شوینده قلیایی ملایم حذف می شود.

بنابراین مؤثرترین رویکرد نگهداری طولانی مدت-رویکردی است که به طور خاص مکانیزم رسوب گیری واقعی موجود در سیستم را هدف قرار می دهد. حتی ساده‌ترین مایع صنعتی-آب-می‌تواند دو شخصیت کثیف کاملاً متفاوت را بسته به دمای عملیاتی و محیط سرویس آن ایجاد کند.