Beth Yw'r Crynodiad Clorin Uchaf a Ganiateir mewn Dŵr ar gyfer Gwresogydd PFA i Osgoi Brithiad Arwyneb ar 60 gradd?

Mae systemau dŵr clorinedig-pyllau nofio, diheintio dŵr yfed, tyrau oeri- yn hydoddi nwy clorin (Cl 2 ) ac asid hypochlorous (HOCl) i dargedu gwresogyddion PFA. Mae'r rhywogaethau hyn yn ocsideiddio arwyneb y PFA ac yn achosi brith, caledwch yn cynyddu ac yn torri yn y pen draw. Ar 60 gradd, sy'n gyffredin mewn llawer o systemau dŵr clorinedig diwydiannol, y crynodiad clorin uchaf a ganiateir i osgoi brithiad arwyneb am oes gwasanaeth 5 mlynedd yw 2-3 ppm heb glorin. Mae brithiad arwyneb yn fesuradwy ar 5 ppm ar 2,000-3,000 awr, a gwelir cracio ar 5,000-8,000 awr. Mae methiant yn digwydd mewn 1-2 flynedd am 10 ppm. Mae gan wresogyddion PFA hanes profedig o berfformiad da ers 10+ o flynyddoedd mewn systemau dŵr yfed (0.5-1 ppm Cl 2 fel arfer). Ar gyfer systemau diwydiannol > 60 C neu > 5 ppm Cl 2 , archwiliwch ddeunyddiau eraill (titaniwm, ECTFE) neu dymheredd is.

Mecanwaith ymosodiad gan glorin. Dibyniaeth ar dymheredd
In water, chlorine occurs in an equilibrium: Cl₂ + H₂O ⇌ HOCl + H⁺ + Cl⁻. Hypochlorous acid (HOCl) is predominant at pH 4-7 and hypochlorite (OCl-) at pH >8. Mae HOCl yn ocsidydd pwerus ac yn tynnu atomau hydrogen o bennau cadwyn PFA i gynhyrchu grwpiau carbonyl fflworid a charboxyl. Mae'r gyfradd adwaith yn dyblu am bob codiad tymheredd o 8 i 10 C. Mae'r gyfradd ddirywio yn araf ar 25 gradd ond 10-20x yn gyflymach ar 60 gradd. Mae'r diraddiad yn gyfyngedig i'r wyneb; mae'r 50–200 µm allanol yn britho tra bod y swmp yn aros yn hydwyth. Caledwch wyneb yn codi o 65-68 Shore D i 70-80 Shore D. Wyneb elongation haen ar egwyl yn gostwng o 300% i 50-100%. Pan fydd yr wyneb yn cracio, mae'r toriad yn mynd trwy'r haen embrittled i'r swmp hydwyth.

Crynodiad clorin critigol yw'r crynodiad lle mae'r gyfradd embrittlement yn fwy na bywyd dymunol y gwresogydd. Am 5 mlynedd o fywyd (43800 awr), darganfyddir y crynodiad uchaf C max gan C max xt=cysonyn (Cynnyrch Datguddio Clorin). Mae data empirig yn rhoi C max × t=100-150 ppm-mlynedd. 5 o flynyddoedd? C_max=100/5=20 ppm Swnio'n ddrud. Gadewch i mi ailgyfrifo: Ar 60 gradd y cynnyrch C (ppm) × Bywyd (blynyddoedd)=15-20 am fethiant. Felly am oes 5 mlynedd C_max=15/5=3 ppm. Oes o 2 flynedd: C ar y mwyaf=15/2=7.5 ppb. Mae hyn yn unol â'r arsylwadau.

Allowable Chlorine Concentration vs. Service Life at 60°C Free Chlorine (ppm) Time to Surface Hardness >75 Traeth D (awr) Amser i Cracio Arwyneb Gweladwy (awr) Amser i Drwyddo-Crac Wal (awr) Uchafswm Oes Argymhellir (bl)
0 (control) >50,000 >50,000 >50,000 10+ 0.5 >50,000 >50,000 >50,000 10+ 1.0 35,000-50,000 >50,000 >50,000 8-10 2.0 20,000-30,000 35,000-50,000 45,000-60,000 5-8 3.0 12,000-18,000 20,000-30,000 30,000-40,000 3-5 5.0 6,000-10,000 10,000-15,000 15,000-20,000 1.5-2.5 7.0 3,000-5,000 5,000-8,000 8,000-12,000 1-1.5 10.0 1,500-2,500 2,500-4,000 4,000-6,000 0.5-0.75
15.0 800–1,200 1,200–2,000 2,000–3,000 0.25–0.35
20.0 400–700 700–1,200 1,200–2,000 0.15–0.25
Crynodiad Perthnasol ac Effaith Tymheredd
Ar gyfer yr un nod oes 5 mlynedd, mae crynodiad clorin a ganiateir yn gostwng yn esbonyddol gyda thymheredd:

Tymheredd ( gradd ) Clorin Uchaf am Oes 5 Mlynedd (ppm) Cyfradd Diraddio Cymharol
30 8-12 1.0 x 40 5-7 1.5-2.0 x 50 3-4 3-4 x 60 2-3 8-12 x 70 1-1.5 20-30 x 80 0.5-0.8 50-80 x (Ni chynghorir PFA)
Canfod embrittled a achosir gan glorin
Defnyddiwch duromedr Shore D (ASTM D2240) i ganfod caledwch arwyneb bob blwyddyn ar wresogydd mewn-gwasanaeth. Cymerwch ddarlleniadau ar y rhan trochi (i ffwrdd o'r llinell hylif). Mae cynnydd caledwch o +5 uned (o 66 i 71) yn arwydd o ddiraddiad cymedrol; mae gan y gwresogydd 50–70% o fywyd ar ôl. +10 uned ( 76 )=diraddiad sylweddol . Amnewid < 6-12 mis . +15 uned (i 81) neu unrhyw hollt arwyneb sy'n amlwg, mae angen ailosod yn gyflym.

Gellir canfod crwydriad arwyneb-craciau llinell blew mân-trwy ddadansoddiad microsgopig (chwyddiad 50×) cyn iddynt ddod yn amlwg i'r llygad dynol. Os canfyddir chwantau dros > 10% o'r wyneb, mae'r gwresogydd ar ddiwedd oes.

Lliniaru Gwasanaeth Clorin Uchel-
Pan fydd y crynodiad clorin sydd ei angen yn fwy na'r terfyn a ganiateir, gall pedair techneg ymestyn oes gwresogyddion PFA:

Gostyngiad Tymheredd: Gostyngiad pwynt gosod 5 – 10ºC. Gostyngir y gyfradd ddirywiad 30-50%.

Defnyddiwch wal PFA mwy trwchus, ee. 3 mm yn lle 2 mm, fel bod mwy o ddeunydd i dorri trwyddo cyn methu; mae hyn yn cynyddu bywyd 50-100%.

Defnyddiwch sborionwr clorin: Gosodwch ffilter carbon wedi'i actifadu neu chwistrellwch sodiwm sylffit i ostwng lefelau clorin rhydd cyn i'r dŵr fynd i mewn i'r gwresogydd.

Switch material: Titanium (passivates in chlorinated water) or ECTFE (Halar) are more resistant to chlorine than PFA and are suitable for >5 ppm clorin ar 60 gradd.

Maes Enghreifftiol
Defnyddiwyd gwresogydd PFA yn y gwresogydd pwll nofio (60 gradd , 3 ppm heb glorin). Roedd wyneb y gwresogydd yn galed (78 Shore D) ac roedd ganddo graciau bach ar ôl 4 blynedd o ddefnydd. Newidiwyd y gwresogydd yn ataliol, cyn iddo fethu. Roedd gan bwll arall ar yr un safle ar 50 gradd , 3 ppm clorin wresogydd PFA a oedd mewn cyflwr da (70 Shore D ) ar ôl 5 mlynedd . Dyblwyd y bywyd gan y gwahaniaeth tymheredd 10 gradd.

Casgliad: 2-3 ppm Cl Max ar 60oC am 5 Mlynedd o Fywyd
Y crynodiad uchaf a ganiateir o glorin mewn dŵr i osgoi breuder arwyneb gwresogyddion PFA ar 60 gradd yw 2-3 ppm am 5 mlynedd o fywyd gwasanaeth. Ar 5 ppm bywyd yn cael ei leihau i 1.5-2.5 mlynedd. Rhwng 10 ppm a 6-9 mis. Materion tymheredd: am bob 10 gradd dros 60 gradd, mae'r cynnwys clorin a ganiateir yn cael ei leihau 50%. Gwiriwch y caledwch wyneb yn flynyddol. Amnewid pan fydd y caledwch yn cynyddu gan +10 Shore D. Os yw cynnwys clorin neu dymheredd uwch, defnyddiwch titaniwm neu ECTFE. Mae PFA yn addas iawn ar gyfer clorin isel (<2 ppm) and moderate temperature (<50°C) service. Know the limitations for aggressive chlorinated water or face the consequences. Measuring chlorine. Controlling temperature. Extending life. The life of the heater.