Sut Mae Cyflymder Llif Uwchlaw 2 m/s yn Effeithio ar Erydiad-Cyfradd Cyrydiad Coiliau Gwresogi Titaniwm Gradd 12 mewn Gwasanaeth Hypoclorit Sodiwm?

Mae hypoclorit sodiwm (NaOCl) yn asiant cannu cyffredin, diheintydd a bywleiddiad ocsideiddio mewn melinau mwydion a phapur, cyfleusterau trin dŵr a gweithfeydd prosesu cemegol. Mae gwresogi hydoddiannau sodiwm hypoclorit yn un o'r amodau mwyaf llym ar gyfer offer gwresogi metelaidd oherwydd crynodiad ocsidydd uchel, cynnwys clorid a thymheredd eithafol, sydd fel arfer yn ofynnol i wella cineteg adwaith neu gadw sefydlogrwydd storio. Mae Titanium Grade 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) yn dod yn ddeunydd o ddewis ar gyfer gwresogyddion NaOCl. Mae'n cynnig gwell ymwrthedd i leihau ymosodiad asid a chorydiad agennau na Gradd 2. Pan fo'r cyflymder llif yn uwch na 2 m/s, fodd bynnag, mae proses fethiant llai hysbys, erydiad, yn dominyddu arwyneb y coil gwresogi. Ar gyflymder uchel, mae diddymiad electrocemegol synergaidd a achosir gan dynnu haenau goddefol yn fecanyddol trwy gneifio hylif a gronynnau solet crog yn cynhyrchu cyfraddau teneuo waliau a all drydyllu tiwb mesur safonol mewn misoedd. Mae'r papur hwn yn gwerthuso ymddygiad erydiad-cyrydiad titaniwm Gradd 12 mewn gwasanaeth NaOCl fel swyddogaeth o gyflymder llif, crynodiad hypoclorit a thymheredd, ac mae'n darparu terfynau dylunio ar gyfer gwresogyddion math coil lle mae cyflymder llif yn gynhenid ​​amrywiol.

Erydiad-Mecanwaith Cyrydiad mewn Cyfrwng Hypochlorit
Nid yw erydiad yn erydiad mecanyddol pur na chorydiad electrocemegol pur, ond mae'r ddau fecanwaith yn cyfrannu'n synergyddol at golli deunyddiau. Dangosodd Titaniwm Gradd 12 ffilm amddiffynnol goddefol TiO2 mewn hydoddiannau sodiwm hypoclorit llif statig neu isel. Mae hypoclorit yn ocsidydd cryf iawn (potensial gostyngiad safonol ClO-/Cl-=+0.89 V vs. SHE) felly mae'r ffilm yn ffurfio'n gyflym ac mae ychwanegiadau aloi molybdenwm a nicel yn ei atal rhag torri i lawr ym mhresenoldeb cloridau. Ar gyflymder llif o dan 1.5 m/s, mae'r ffilm goddefol yn sefydlog ac mae cyfraddau cyrydiad yn gyffredinol yn llai na 0.01 mm y flwyddyn.

Gan fod y cyflymder llif yn fwy na 2 m/s, mae'r straen cneifio hylif ar wal y tiwb yn dechrau tarfu'n fecanyddol ar y ffilm oddefol. Y straen cneifio hanfodol ar gyfer tynnu'r ffilm goddefol ar y titaniwm gradd 12 mewn 5% NaOCl ar 40 gradd yw tua 15 Pa, sy'n cyfateb i gyfradd llif dŵr o 2.0-2.3 m/s ar draws arwyneb tiwb llyfn. Ar ôl tynnu'r haen oddefol yn fecanyddol, mae'r titaniwm noeth agored yn hydoddi'n gyflym yn yr amgylchedd hypoclorit, gyda chyfraddau hydoddi ar arwynebau sydd wedi'u sgrafellu'n ffres yn cael eu hamcangyfrif o 0.5-2.0 mm y flwyddyn. Mewn hypoclorit statig, mae atgwympiad yn digwydd o fewn milieiliadau, ond mae llif hypoclorit yn atal diwygiad llwyr o'r ffilm trwy ysgubo'r ïonau titaniwm toddedig i ffwrdd yn barhaus a thrwy gadw'r crynodiad lleol o rywogaethau sy'n cynnwys ocsigen yng nghyffiniau'r arwyneb metel yn isel.

Mae presenoldeb gronynnau solet crog yn gwaethygu'r erydiad yn fawr. Mae hydoddiannau sodiwm hypoclorit masnachol yn aml yn cynnwys sodiwm clorad (NaClO3), sodiwm clorid (NaCl), a gronynnau ocsid metelaidd o ganlyniad i ddadelfennu yn ystod storio. Gall hyd yn oed gwaddod dŵr caled fel calsiwm carbonad ffurfio mewn systemau NaOCl. Mae gronynnau o'r fath yn effeithio ar wyneb y tiwb ar gyflymder uwch na 2 m/s ac yn achosi dadffurfiad plastig lleol, rhwygo ffilm oddefol ac ymgorffori gronynnau sgraffiniol. Mewn-llif llwythog o ronynnau, gall cyfraddau cyrydu erydiad fod 5-20 gwaith y cyfraddau a welir mewn llif hylif glân ar yr un cyflymder.

Erydiad-Data Cyfradd Cyrydiad (Meintiol)
Cynhaliwyd profion dolen reoledig o ditaniwm gradd 12 mewn sodiwm hypoclorit gan ddefnyddio offer electrod silindr cylchdroi (RCE) i roi mesuriadau erydiad atgenhedlu-cyrydiad. Cyfraddau colli deunydd, fel y pennir gan golli pwysau ar ôl datguddiadau 500 awr, a geir trwy brofi ar 40 C mewn 5% o glorin sydd ar gael (fel NaOCl, pH 11.5), gyda chynnwys clorid 8%, ar gyflymder cylchdro sy'n cyfateb i gyflymder arwyneb o 0.5 i 5.0 m/s, yw:

Ar gyfer cyflymder llif 1.0 m/s, mae'r gyfradd erydiad o ditaniwm Gradd 12 yn llai na 0.01 mm y flwyddyn, sy'n anwahanadwy o gyrydiad statig. Mae'r cyflymder yn aros yn is na 0.02 mm y flwyddyn ar 1.5 m/s. Ar 2.0 m/s mae'r gyfradd yn dringo i 0.05 mm y flwyddyn, serch hynny yn dderbyniol ar gyfer tiwb wal 1.65 mm a gynlluniwyd ar gyfer gweithrediad 10 mlynedd (cyfanswm lwfans 0.5 mm). Ar 2.5 m/s mae'r gyfradd yn cynyddu'n ddramatig i 0.15 mm bob blwyddyn. Ac mae'r gyfradd yn 0.35mm bob blwyddyn ar 3.0 m/eiliad. Ar 4.0 m/s y gyfradd yw 0.8 mm y flwyddyn. Mae'r gyfradd yn fwy na 1.5 mm y flwyddyn ar 5.0 m/eiliad sy'n ddigon i dyllu wal tiwb 1.65 mm mewn 13 mis.

Mewn cyferbyniad, mae titaniwm Gradd 2, o dan amodau tebyg, yn arddangos cyfraddau cyrydiad erydiad tua 2-3 gwaith yn fwy ar bob cyflymder dros 2 m/eiliad. Ar 3.0 m/s, mae Gradd 2 yn colli deunydd ar gyfradd o 0.9 mm y flwyddyn, ac ar 4.0 m/s, mae'r gyfradd yn cynyddu i 2.0 mm y flwyddyn. Mae perfformiad gwell Gradd 12 oherwydd y cynnwys molybdenwm sy'n cynyddu caledwch y ffilm oddefol ac yn lleihau ei fregusrwydd i amhariad mecanyddol a'r cynnwys nicel sy'n galluogi ail-oddefiad cyflym ar ôl diraddio ffilm.

Mae cyfraddau erydu{0}}yn cynyddu gan ffactor o 4 i 6 ar gyfer pob cyflymder ym mhresenoldeb gronynnau alwmina crog 50 ppm (diamedr cyfartalog 20 µm). Mae Gradd 12 yn colli deunydd ar 0.7 mm y flwyddyn ar 2.5 m/s gyda gronynnau. Gyda gronynnau ar 3.5 m/s, y gyfradd yw 1.8 mm y flwyddyn ac mae unrhyw fywyd gwasanaeth y tu hwnt i ddwy flynedd yn dod yn anymarferol.

Erydiad{0}}cyrydiad fel yr effeithir arno gan dymheredd a chrynodiad
Mae tymheredd yn hyrwyddo dadelfennu electrocemegol a gwanhau ffilm fecanyddol o erydiad. Mae'r gyfradd erydiad-ar gyfer titaniwm Gradd 12 mewn 5% NaOCl ar gyflymder llif o 3.0 m/s yn ddeublyg ar 40 gradd o gymharu â 30 gradd (0.18 mm/flwyddyn i 0.35 mm/flwyddyn). Mae codi'r tymheredd o 40 gradd i 50 gradd yn cynyddu'r gyfradd gan ffactor arall o 1.8 (o 0.35 i 0.63 mm y flwyddyn). Mae hypoclorit sodiwm yn ansefydlog yn thermol y tu hwnt i 50 gradd ac yn dadelfennu'n gyflym i glorad a chlorid gydag esblygiad ocsigen. Mae cynhyrchion dadelfennu yn cynnwys asid hydroclorig sy'n asideiddio'r hydoddiant yn lleol ac yn cyflymu diddymiad titaniwm. Am y rhesymau hyn, nid yw gwresogi NaOCl uwchlaw 50 gradd yn cael ei annog yn gyffredinol, waeth beth fo'r deunydd a ddewisir.

Mae crynodiad hypoclorit hefyd yn effeithio ar gyfradd erydiad-cyrydiad. Mae'r gyfradd erydiad-cyrydiad yn dyblu (o 0.08 i 0.15 mm y flwyddyn) pan fydd y clorin sydd ar gael yn cynyddu o 2% i 5% ar 2.5 m/eiliad a 40 gradd . Mae treblu [o 5% i 10%] yn cynyddu cyflymder (0.15 i 0.45 mm y flwyddyn). Mae'r canlyniad hwn oherwydd y grym gyrru cynyddol ar gyfer diddymu electrocemegol o'r crynodiad ocsidydd uwch unwaith y bydd y ffilm goddefol yn cael ei thorri. Ar gyfer datrysiadau NaOCl crynodedig (cannydd masnachol cyfartalog 12-15% clorin ar gael), mae cyfyngiadau ar erydiad-cyrydiad yn dod yn ddifrifol – y cyflymder llif uchaf a argymhellir ar gyfer Gradd 12 yw 1.5 m/s.

Matrics o Detholiad Cyflymder Llif Coiliau Gwresogi NaOCl
Mae'r tabl isod yn cynnig arweiniad dylunio i beirianwyr sy'n nodi coiliau gwresogi titaniwm Gradd 12 ar gyfer gwasanaeth sodiwm hypoclorit, yn dibynnu ar y crynodiad clorin sydd ar gael, y tymheredd gweithredu, ac a yw'r ateb wedi'i egluro neu a oes ganddo solidau crog.

Cyflwr Gwasanaeth Crynodiad NAOCl (% manteisio Cl₂) Tymheredd ( gradd ) Uchafswm. Cyflymder Llif a Argymhellir (m/s)Erydiad a ragwelir-cyfradd cyrydu (mm/blwyddyn)Amcangyfrif Oes y Tiwb (Trwch Wal 1.65mm)
Storio cannydd, gwresogi clir (dim solidau) 5-6 % 30-35 gradd 2.5 m/s 0.08-0.12 mm/y 10-15 mlynedd
Egluro gwresogi storfa cannydd 5-6% 40-45 gradd 2.0 m/s 0.05-0.08 mm / blwyddyn 15-20 mlynedd
Gwresogi cannydd wedi'i storio 10-12% 30-35 gradd 1.8 m/s 0.10-0.15 mm / blwyddyn 8-12 mlynedd
Planhigyn cannydd (wedi'i hidlo) o felin mwydion 3-4% 40-45 gradd 2.2 m/s 0.08-0.10 mm/y 12-15 mlynedd
Planhigyn cannydd melin mwydion (ffibrau hybrin heb ei hidlo) 3-4 % 40-45 gradd 1.5 m/s 0.15-0.25 mm/blwyddyn 5-8 mlynedd
Diheintio dŵr gwastraff (elifiant eilaidd, gronynnau mewn daliant) 0.5-1% 25-30 gradd 1.2 m/eiliad 0.10-0.20 mm/blwyddyn 6-10 mlynedd
Gwresogydd proses gemegol (NaOCl glân, wedi'i atal) 8-10% 45-50 gradd 1.2 m/eiliad 0.20-0.35 mm/blwyddyn 3-5 mlynedd
Any service containing abrasive particles >50 ppmAny Any Max 1.0 m/s Variable, generally >0.5 mm/y<3 years
Dulliau Dylunio ar gyfer Coil Rheoli Cyflymder
Mewn cymwysiadau â choiliau gwresogi, nid yw'r cyflymder llif yn baramedr cyson ar hyd y coil. Mae'r cyflymder uchaf mewn tiwbiau diamedr llai ac yn agos at gymeriant y coil. Mae strategaethau dylunio ar gyfer rheoli cyrydiad erydiad yn cynnwys defnyddio diamedrau tiwb mwy (25- diamedr allanol 32 mm) i leihau'r cyflymder ar gyfer cyfradd llif cyfeintiol benodol, gan gyfeirio'r coiliau yn fertigol nid yn llorweddol i gyflawni dosbarthiad llif mwy unffurf, ac ychwanegu sythwyr llif neu dryledwyr yn y fewnfa coil i dorri i fyny jetiau cythryblus. Mewn cymwysiadau lle mae cyflymderau mwy na 2.5 m/s yn anochel--er enghraifft, unwaith-trwy wresogyddion sydd wedi'u cysylltu â phibellau cyflymder uchel presennol -- mae tiwb wal trymach (2.5-3.0 mm) yn darparu lwfans cyrydiad ychwanegol, er nad yw'r berthynas yn llinol oherwydd bod erydiad-cyrydiad yn cynyddu wrth i erydiad-cyrydiad lleol gynyddu wrth i'r trawsdoriad wal llai gynyddu.

Mae trefniadau llif ffordd osgoi yn dargyfeirio dim ond cyfran o gyfanswm y llif drwy'r gwresogydd, tra bod y prif lif yn osgoi. Gall trefniadau llif ffordd osgoi leihau cyflymder ochr y tiwb heb leihau trosglwyddiad gwres. Fel arall, mae'r llif yn cael ei rannu'n goiliau cyfochrog lluosog, gan leihau'r cyflymder ym mhob coil. Ar gyfer gosodiadau newydd pan ragwelir cyflymderau sy'n agosáu at 2 m/eiliad, argymhellir efelychu dynameg hylif cyfrifiannol (CFD) o'r ffurfwedd pibellau unigol.

Crynodeb o Fanyleb Gwresogydd NaOCl
Ar gyfer coiliau gwresogi wedi'u gwneud o ditaniwm Gradd 12 mewn gwasanaeth sodiwm hypoclorit, mae cyflymder llif uwchlaw 2 m/s yn arwain at gyfradd erydu canfyddadwy sy'n cynyddu'n gyflym gyda chyflymder cynyddol, tymheredd, crynodiad a gronynnau crog. Y cyflymder diogel uchaf ar gyfer 5% NaOCl puredig ar 40 gradd yw 2.5 m/s, sy'n rhoi cyfradd colli deunydd derbyniol o 0.1 mm y flwyddyn a bywyd tiwb o 10-15 mlynedd gyda thrwch wal 1.65 mm. Ar gyfer tymheredd NaOCl 10-12% neu> 45 gradd, gostyngir y cyflymder diogel uchaf i 1.5-1.8 m/s. Ar gyfer unrhyw wasanaeth sy'n cynnwys ffrydiau proses heb eu hidlo neu ronynnau sgraffiniol rhaid i'r cyflymder fod yn llai na 1.5 m/s, yn ddelfrydol yn llai na 1.0 m/s. Wrth nodi coiliau gwresogi Gradd 12, dylai peirianwyr roi'r cyflymder llif amcangyfrifedig (neu gyfradd llif cyfeintiol a dimensiynau tiwb) i'r cyflenwr, crynodiad y clorin sydd ar gael, y tymheredd gweithredu, ac amcangyfrif o lwythiad gronynnau crog. Gellir defnyddio'r wybodaeth hon i bennu diamedr tiwb cywir, trwch wal a threfniant coil fel bod cyfraddau cyrydiad erydiad o fewn terfynau derbyniol. Ar gyfer cyflymderau parhaus uwchlaw 2.5 m/s, dylid ystyried deunyddiau eraill fel titaniwm Gradd 7 (sydd ag ymwrthedd erydiad-cyrydiad tebyg) neu ddur carbon wedi'i leinio. Ni fydd Gradd 12 yn darparu'r oes ddisgwyliedig o dan lif hypoclorit cyflymder uchel.