Beth yw'r Trwch Gwain Wedi'i Ddilysu ar gyfer 316 o Gwresogyddion Llif Dur Di-staen mewn Glycol 50% Propylene gyda Chloridau 2000 ppm ar 90 gradd ac Amodau Llif Isel

Y Fasnach Sylfaenol-i ffwrdd yn Atal Glycol â Halogiad Clorid

Propylene glycol (PG) yw'r hylif trosglwyddo gwres o ddewis mewn prosesu bwyd, gweithgynhyrchu fferyllol a chymwysiadau bragu lle mae gwenwyndra glycol ethylene yn annerbyniol. Mae hydoddiant PG 50% mewn dŵr yn rhoi amddiffyniad rhewi da i tua -35 C a hefyd yn gweithredu fel atalydd cyrydiad pan gaiff ei baratoi'n gywir. Fodd bynnag, mewn cylchedau PG diwydiannol mae cloridau'n tueddu i wneud eu ffordd i mewn i'r gylched o nifer o ffynonellau megis cyfryngau glanhau gweddilliol, ymdreiddiad dŵr tŵr oeri trwy gyfnewidwyr gwres neu ddefnyddio dŵr colur plaen (heb ei feddalu). Mae PG yn colli ei amddiffyniad cyrydiad ar lefelau clorid 2000 ppm, sef lefel a welir fel arfer mewn systemau neu systemau sy'n cael eu cynnal yn wael gyda gollyngiadau dŵr môr. Ar dymheredd gweithredu 90 gradd ac amgylchiadau llif isel sy'n ffafrio marweidd-dra haen ffin, mae 316 o ddur di-staen mewn perygl sylweddol o gyrydiad tyllau a holltau. Yn y cais hwn, nid yw trwch y wain yn gyfrifiad lwfans cyrydiad syml, ond yn ymarfer gwirio i ddangos y gall y wal a ddewiswyd wrthsefyll ymosodiad cyfunol cloridau, tymheredd uchel a llai o drosglwyddo gwres oherwydd llif isel.

Mecanwaith tyllu a achosir gan glorid mewn hydoddiannau propylen glycol

Mae'r 2000 ppm o gloridau mewn hydoddiant glycol propylen 50% ar 90 gradd yn amgylchedd ymosodol i'r ffilm oddefol ar 316 o ddur di-staen. Mae propylen glycol ei hun yn wan ataliol, fodd bynnag mae ei fecanwaith atal yn dibynnu ar arsugniad y moleciwl glycol ar yr wyneb metel. Ar 90 gradd mae'r haen adsorbed yn llai effeithlon oherwydd symudiad thermol. Mae ïonau clorid yn symudol iawn ac yn fach iawn ac yn cystadlu am leoliadau arwyneb ac yn achosi pyliau mewn mannau gwan fel cynhwysiant sylffid neu grafiadau ar yr wyneb ar ôl torri'r gorchudd goddefol. Mae tymheredd tyllu critigol 316 o ddur di-staen mewn hydoddiant clorid 2000 ppm tua 50-60 gradd mewn dŵr yn unig. Mae presenoldeb yr atalydd glycol yn codi'r tymheredd tyllu critigol mewn 50% propylen glycol tua 10-15 gradd i tua 65-75 gradd. Mae'r tymheredd gweithredu yn 90 gradd ac felly mae'r system yn cael ei gweithredu uwchlaw'r tymheredd tyllu critigol, fel nad "os" ond "pryd" yw'r cwestiwn o gychwyn pwll. Unwaith y bydd pwll yn cael ei ffurfio, gall cyfradd ei dwf gael ei ragweld gan duedd logarithmig neu linellol yn dibynnu ar argaeledd ocsigen a gwrthedd hydoddiant. Mae canlyniadau cyhoeddedig ar gyfer 316 o ddur di-staen mewn glycol wedi'i halogi â chlorid ar 90 gradd yn datgelu cyfraddau twf pyllau o 0.2 - 0.6 mm y flwyddyn ar gyfer amodau awyredig. Byddai ffos sy'n ehangu ar gyfradd o 0.4 mm y flwyddyn yn tyllu wal 1.5 mm mewn 3.75 mlynedd ar gyfer gwresogydd gydag amser gweithredu disgwyliedig o 5000 awr y flwyddyn (tua 60 % ar ddyletswydd). Byddai wal 2.0mm yn ymestyn hynny i 5 mlynedd. Fodd bynnag, mae'r cyfrifiadau hyn yn seiliedig ar un pwll, pan mewn gwirionedd mae nifer o byllau'n cael eu cychwyn a bod y methiant yn cael ei reoli gan y pwll dyfnaf.

Effeithiau amodau llif isel ar gyrydiad a'i ymhelaethu

Ar gyfer y cais hwn, mae amodau llif isel yn arbennig o niweidiol gan eu bod yn caniatáu i'r haen derfyn ar wyneb y wain ddod yn or-dirlawn â chynhyrchion cyrydiad ac ïonau clorid. Mae darfudiad cloridau i ffwrdd o'r wyneb wedi'i gyfyngu'n gryf ar gyfer cyflymder llif llai na 0.5 m/eiliad. Gall y cynnwys clorid ar yr arwyneb metel fod bum neu ddeg gwaith yn fwy na'r swmp ac felly mae'n lleihau'r potensial tyllu yn fawr. Mae llif isel hefyd yn ffafrio berwi rhannol neu ferwi ffilm ar wyneb y wain pan fo'r fflwcs gwres yn gryf. Mae ffurfio a chwymp swigod yn diraddio'r haen goddefol yn fecanyddol a chreu datrysiadau clorid wedi'u crynhoi'n lleol yn y ffilm hylif tenau o dan y swigen. Mae'r mecanwaith hwn yn arwain at y patrwm "cylch tyllu" nodweddiadol a welir o amgylch safleoedd cnewyllol swigod ar wresogyddion sydd wedi methu. Er enghraifft, ar gyfer gwresogydd llif wedi'i wneud o 316 o ddur di-staen a ddefnyddir mewn tymheredd swmp o 90 gradd a dwysedd wat gwain o 7-8 W / cm2, gall tymheredd wyneb yr haen ffin fod yn uwch na 110-120 gradd hyd yn oed ar amodau llif isel. Ar y tymereddau hyn eir y tu hwnt i'r trothwy tyllu critigol yn fawr a gall cyfradd lluosogi'r pyllau fod yn 1-2 mm y flwyddyn. Rhaid i'r trwch wedi'i ddilysu felly ystyried nid yn unig y crynodiad a'r tymheredd swmp clorid ond hefyd effaith chwyddo lleol llif isel. Gallai trwch sy'n ymddangos yn ddigonol mewn gosodiadau swmp dorri i lawr o fewn misoedd pan fo'r llif yn is na 0.3 m/s.

Rhyngweithiadau Hydrolig Thermol sy'n Cyfyngu'r Trwch Mwyaf

Mae cydadwaith trwch wal, trosglwyddiad gwres a llif isel yn gosod cyfyngiad pellach ar y trwch gwain mwyaf ymarferol. Gyda thrwch y wal yn cynyddu, mae'r gwrthiant thermol yn cynyddu sy'n cynyddu tymheredd wyneb y wain ar gyfer yr un mewnbwn pŵer trydanol. Ar lif isel, mae'r cyfernod trosglwyddo gwres darfudol eisoes wedi'i ostwng-yn nodweddiadol 300–600 W/m²·K ar 0.3 m/s o'i gymharu â 1500–2500 W/m²·K ar 2 m/s. Mae wal fwy trwchus yn cynyddu ymwrthedd dargludol mewn senario darfudol gwael. Mae cynyddu trwch wal tiwb diamedr allanol 12 mm mewn 50% PG, ar 90 gradd, a chyda chyflymder llif o 0.3 m/s o 1.2 mm i 2.0 mm yn cynyddu tymheredd y wain o ∼125 gradd i 155 gradd ar ddwysedd wat o 7 W / cm2. Mae'r cynnydd tymheredd o 30 gradd yn arwain at gynnydd o 3 i 5 gwaith yn y gyfradd pydru clorid yn dilyn ymddygiad Arrhenius. Mae'r wal fwy trwchus, sydd i fod i gynnig lwfans cyrydiad, yn lle hynny yn gwneud yr ymosodiad tyllu mor gyflym fel y gall bywyd y gwasanaeth net fod yn llai na gyda wal deneuach, oerach. Mae'r ddolen adborth hunan-drechu hon yn golygu, mewn-llif isel,- systemau glycol clorid uchel mae ystod optimwm o drwch y tu hwnt i hynny mae mwy o fetel yn lleihau bywyd yn hytrach na'i ymestyn. Mae data maes wedi'i ddilysu ar gyfer gwresogyddion cylchrediad y bragdy a'r diwydiant bwyd yn dangos mai'r optimwm yw rhwng 1.4 a 1.8 mm ar gyfer y rhan fwyaf o systemau PG 50% â halogiad clorid.

Argymhellion Trwch wedi'u Cadarnhau ar gyfer Amrywiol Gyfundrefnau Llif

Lle gellir sicrhau bod y cyflymder llif bob amser yn uwch na 1.0 m/s, mae trwch o 1.5-1.7 mm yn rhoi gwasanaeth dibynadwy am bum mlynedd ym mhresenoldeb cloridau 2000 ppm. Mae trwch cymedrol yn cadw tymheredd gwain o dan 120 gradd ar ddwysedd wat arferol ac mae llif cythryblus yn atal crynodiad clorid ar yr wyneb. Daw'r isafswm trwch wedi'i ddilysu yn 1.8-2.0 mm ar gyfer systemau â llif ysbeidiol neu lle gall llif ddod yn llai na 0.5 m/s mewn rhai cyfnodau gweithredu. Nid yw'r metel ychwanegol hwn yn gymaint ar gyfer lwfans cyrydiad ag i ddioddef y tyllu cyflym sy'n digwydd yn ystod digwyddiadau llif isel. Fodd bynnag, ar gyfer wal o 2.0 mm, rhaid cyfyngu'r dwysedd wat i 5-6 W / cm2 i gadw tymheredd y wain yn is na 135 gradd ar lif isel. Rhag ofn nad yw'n bosibl lleihau'r dwysedd wat oherwydd cyfyngiadau gofod neu gapasiti gwresogi, rhaid cyfyngu'r trwch i 1.5-1.6 mm i atal cyflymiad thermol cyrydiad, a rhaid i berchennog y system dderbyn bywyd gwasanaeth byrrach o dair i bedair blynedd . 316 ni awgrymir di-staen ar gyfer systemau lle gall llif fod yn gwbl llonydd (cyflymder sero) yn ystod cylchoedd gwresogi, waeth beth fo'r trwch. O dan amodau llonydd mae berwi lleol yn anochel a bydd tymheredd arwyneb uchel, cynnwys clorid a gweithredu swigen mecanyddol yn mynd trwy unrhyw drwch ymarferol mewn blwyddyn i ddwy flynedd. Mewn amgylchiadau o'r fath dylid nodi gwain titaniwm neu wresogydd Incoloy 825.

Gwirio trwy brofion cyrydiad a data maes

Y tair ffynhonnell dystiolaeth sy’n cefnogi’r argymhellion uchod ar gyfer trwch yw: Gwelwyd dyfnder tyllu o 0.2–0.3 mm/blwyddyn mewn profion troi (llif uchel) a 0.5–0.8 mm/blwyddyn mewn profion heb eu troi (llif isel) yn ystod profion trochi labordy o 316 o gwponau dur gwrthstaen mewn 50% PG gyda 2000 ppm gradd NaCl. Yn ail, mae archwiliadau maes o wresogyddion cylchrediad a dynnwyd allan o wasanaeth ar ôl tair i bum mlynedd mewn dolenni glycol planhigion bwyd lle adroddwyd bod lefelau clorid yn 1500-2500 ppm yn dangos bod gan unedau â waliau 1.5-1.6 mm a llif cythryblus ddyfnderoedd pwll uchaf o 0.4-0.7 mm gan adael digon o wal weddilliol. Mae gan unedau â waliau 2.0-2.2 mm a llif gwael ddyfnderoedd pyllau o 0.8-1.2 mm nid oherwydd deunydd llai gwrthsefyll ond oherwydd bod trwch wal uwch wedi gwella tymheredd yr wyneb a chyflymu'r ymosodiad. Yn drydydd, mae sganiau polareiddio electrocemegol o 316 o ddur di-staen mewn PG halogedig clorid ar 80-100 gradd yn dangos bod y potensial tyllu yn disgyn yn sydyn uwchlaw 100 gradd gan gadarnhau bod cadw tymheredd y wain o dan y trothwy hwn yn bwysicach nag ychwanegu trwch.

Casgliad: Ystod Gwiriedig y Trwch ar gyfer Gwasanaeth Dibynadwy

Mae angen amrediad wedi'i ddilysu ar gyfer pennu trwch y wain ar gyfer 316 o wresogyddion llif dur di-staen mewn glycol propylen 50% gyda 2000 ppm cloridau ar 90 gradd ar amodau llif isel i gydbwyso ymwrthedd tyllu a chyflymiad thermol. Ar gyfer systemau o ddyluniad da, gyda chyflymder llif o 1.0 m/s a dwyseddau wat o 6-8 W/cm2, mae trwch o 1.5-1.7 mm yn rhoi bywyd gwasanaeth 5 mlynedd wedi'i ddilysu. Ar gyfer systemau â chyfradd llif gweithredu arferol o dan 0.5 m / s, dylid cynyddu'r trwch i 1.8-2.0 mm, ond dim ond os yw'r dwysedd wat yn cael ei ostwng ar yr un pryd i 5-6 W / cm². Nid oes unrhyw system lle gall marweidd-dra llif ddigwydd yn dderbyniol ar gyfer 316 o ddur di-staen, waeth beth fo'i drwch. Rhaid i beirianwyr sy'n nodi gwresogydd ar gyfer yr amgylchedd anodd hwn nodi nid yn unig y trwch wal, ond hefyd y cyflymder llif isaf a ganiateir, y dwysedd wat uchaf, a'r dull dilysu (profi cwpon neu fonitro electrocemegol) i'w dilyn yn ystod y gwasanaeth. Mae hyn yn newid gofyniad dimensiwn sylfaenol i dechneg rheoli cyrydiad wedi'i dilysu sy'n cysylltu trwch wal yn uniongyrchol â gwrthiant tyllu a pherfformiad thermol mewn systemau glycol sydd wedi'u halogi â chlorid.