Το πρόβλημα της συσσώρευσης ανθρακικών αλάτων
Τα λουτρά επιμετάλλωσης με κυανιούχο χαλκό συσσωρεύουν ανθρακικά άλατα με την πάροδο του χρόνου. Το ανθρακικό νάτριο και το ανθρακικό κάλιο σχηματίζονται μέσω της απορρόφησης του ατμοσφαιρικού διοξειδίου του άνθρακα από το ισχυρά αλκαλικό λουτρό (pH 12-13). Η αντίδραση είναι: 2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O. Η συγκέντρωση ανθρακικού αυξάνεται σταδιακά μέσω της κανονικής λειτουργίας του λουτρού.
Το πρόβλημα επιταχύνεται στην επιφάνεια του θερμαντήρα. Οι μεταλλικοί θερμαντήρες εμβάπτισης, με θερμοκρασίες τοιχώματος 80-100 μοιρών, δημιουργούν εντοπισμένες ζώνες όπου η διαλυτότητα ανθρακικού άλατος υπερβαίνει. Το ανθρακικό καθιζάνει ως σκληρή, κρυσταλλική κλίμακα στην επιφάνεια του σωλήνα. Η ζυγαριά μονώνει τους σωλήνες, μειώνει τη μεταφορά θερμότητας και τελικά απαιτεί μηχανική ή χημική αφαλάτωση. Η διαδικασία αφαλάτωσης-που συνήθως χρησιμοποιεί υδροχλωρικό οξύ δημιουργεί επικίνδυνα απόβλητα και καταναλώνει χρόνο παραγωγής.
Ένας εναλλάκτης θερμότητας PTFE λειτουργεί σε χαμηλότερη θερμοκρασία τοιχώματος (55-70 μοίρες ), όπου η διαλυτότητα ανθρακικού είναι υψηλότερη. Η καθίζηση στην επιφάνεια του σωλήνα μειώνεται σημαντικά. Το ανθρακικό παραμένει διαλυμένο στο χύμα λουτρό, όπου μπορεί να αντιμετωπιστεί με κανονικές διαδικασίες κατάψυξης ή καθίζησης, αντί να σχηματιστεί στην επιφάνεια του θερμαντήρα.
Ο μηχανισμός εξαρτώμενης διαλυτότητας από τη θερμοκρασία-
Η διαλυτότητα του ανθρακικού νατρίου στο νερό εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία-. Στους 30 βαθμούς (τυπική θερμοκρασία λουτρού χύδην για κυανιούχο χαλκό), η διαλυτότητα είναι περίπου 50 g/100 mL. Στους 80 βαθμούς (θερμοκρασία μεταλλικού τοιχώματος θερμαντήρα), η διαλυτότητα πέφτει σε περίπου 45 g/100 mL. Στους 95 βαθμούς (θερμοκρασία τοίχου θερμαντήρα τιτανίου), πέφτει περαιτέρω σε περίπου 42 g/100 mL.
Το λουτρό στους 30 βαθμούς μπορεί να είναι κάτω από το όριο κορεσμού ανθρακικών. Το λεπτό οριακό στρώμα στην επιφάνεια του θερμαντήρα, που θερμαίνεται στους 80-95 βαθμούς, υπερβαίνει το τοπικό όριο κορεσμού. Το ανθρακικό κατακρημνίζεται απευθείας στην επιφάνεια του σωλήνα. Η κατακρήμνιση είναι συνεχής εφόσον το λουτρό περιέχει διαλυμένο ανθρακικό άλας και ο θερμαντήρας διατηρεί την υψηλή θερμοκρασία του τοιχώματος.
Η χαμηλότερη θερμοκρασία τοιχώματος του PTFE (55-70 μοίρες ) διατηρεί το οριακό στρώμα πιο κοντά στη θερμοκρασία του λουτρού όγκου. Η διαλυτότητα στους 60 βαθμούς είναι περίπου 47 g/100 mL - πιο κοντά στη χύδην τιμή και λιγότερο πιθανό να υπερβεί τον κορεσμό. Η κινητήρια δύναμη της βροχόπτωσης μειώνεται κατά 50-70%.
| Παράμετρος ανθρακικού | Θερμοσίφωνας από ανοξείδωτο ατσάλι | Θερμαντήρας Τιτανίου | Εναλλάκτης θερμότητας PTFE |
|---|---|---|---|
| Θερμοκρασία τοίχου σε 3 barg ατμού ( βαθμός ) | 80-95 | 85-100 | 55-70 |
| Διαλυτότητα Na2CO3 σε θερμοκρασία τοιχώματος (g/100mL) | 44-45 | 42-44 | 47-48 |
| Σχετική κινητήρια δύναμη βροχοπτώσεων | 1.0 (βασική γραμμή) | 1.1-1.3 | 0.3-0.5 |
| Ρυθμός σχηματισμού ανθρακικής κλίμακας | Ψηλά | Ψηλά | Χαμηλός |
| Συχνότητα αφαλάτωσης | 6-12 εβδομάδες | 4-10 εβδομάδες | 12-24 μηνών |
Το PTFE Surface Synergy
Η χαμηλή επιφανειακή ενέργεια του PTFE (18-20 mN/m) παρέχει μια δευτερεύουσα άμυνα κατά της ανθρακικής απολέπισης. Ακόμη και όταν υπάρχει καθίζηση, οι κρύσταλλοι προσκολλώνται ασθενώς στην υδρόφοβη επιφάνεια του PTFE. Οι κρύσταλλοι απομακρύνονται με την κανονική κυκλοφορία ή την ανάδευση του λουτρού. Δεν συσσωρεύονται στο σκληρό, μηχανικά συμπλεγμένο στρώμα αλάτων που σχηματίζεται σε μεταλλικές επιφάνειες.
Ο συνδυασμός μειωμένης κινητήριας δύναμης καθίζησης (από χαμηλότερη θερμοκρασία τοιχώματος) και μειωμένης πρόσφυσης (από χαμηλή επιφανειακή ενέργεια) καθιστά το PTFE εξαιρετικά ανθεκτικό στην απολέπιση ανθρακικού άλατος στην υπηρεσία κυανιούχου χαλκού. Το διάστημα αφαλάτωσης εκτείνεται από εβδομάδες σε μήνες ή χρόνια.
Το όφελος διαχείρισης χημείας μπάνιου
Η συσσώρευση ανθρακικών στο λουτρό ελέγχεται με περιοδική κατάψυξη-εκτός-ψύξης ενός τμήματος του λουτρού για να κρυσταλλώσει το ανθρακικό, το οποίο στη συνέχεια φιλτράρεται-ή με χημική καθίζηση με υδροξείδιο του ασβεστίου. Αυτές οι διαδικασίες εκτελούνται στο λουτρό χύμα και δεν επηρεάζονται από την επιλογή του υλικού εναλλάκτη θερμότητας.
Το πλεονέκτημα του PTFE είναι ότι το ανθρακικό παραμένει στο χύμα λουτρό, όπου μπορεί να αντιμετωπιστεί με αυτές τις διαδικασίες, αντί να εναποτίθεται στην επιφάνεια του θερμαντήρα όπου προκαλεί απώλεια μεταφοράς θερμότητας και απαιτεί ξεχωριστή, πιο επιθετική αφαλάτωση. Η συντήρηση του μπάνιου γίνεται πιο προβλέψιμη και λιγότερο συχνή.
Περίληψη
Τα λουτρά κυανιούχου χαλκού σχηματίζουν ανθρακική λάσπη σε μεταλλικές επιφάνειες θέρμανσης λόγω της μειωμένης διαλυτότητας ανθρακικού στην υψηλή θερμοκρασία τοιχώματος (80-100 βαθμοί ). Οι εναλλάκτες θερμότητας PTFE, με τη χαμηλότερη θερμοκρασία τοιχώματος (55-70 βαθμοί ), μειώνουν την κινητήρια δύναμη της βροχόπτωσης κατά 50-70%. Η χαμηλής ενέργειας επιφάνεια PTFE αναστέλλει περαιτέρω την πρόσφυση των κρυστάλλων. Το ανθρακικό παραμένει στο χύμα λουτρό, όπου διαχειρίζεται με διαδικασίες ρουτίνας, αντί να σχηματίζει μονωτικά άλατα στη θερμάστρα.
Η τεχνική υποστήριξη για τις προδιαγραφές του εναλλάκτη θερμότητας PTFE σε λουτρά κυανίου και αλκαλικής επιμετάλλωσης είναι διαθέσιμη με την υποβολή της χημείας μπάνιου, της θερμοκρασίας λειτουργίας, της τρέχουσας συχνότητας αφαλάτωσης και των διαδικασιών διαχείρισης ανθρακικών αλάτων.
