Σε άλμη 30% χλωριούχου ασβεστίου (CaCl2) στους 100 βαθμούς που περιέχει 2% ακαθαρσία μαγνησίου (ως MgCl2), υδροξείδιο του μαγνησίου (Mg(OH)2) κατακρημνίζεται κατά προτίμηση έναντι ανθρακικού ασβεστίου ή θειικού ασβεστίου. Το υδροξείδιο του μαγνησίου έχει πολύ χαμηλή διαλυτότητα σε υψηλές θερμοκρασίες και σχηματίζει μια σκληρή, συγκολλητική κλίμακα στις επιφάνειες του θερμαντήρα τιτανίου. Η ζυγαριά έχει χαμηλή θερμική αγωγιμότητα (1–2 W/m·K) και προκαλεί τοπική υπερθέρμανση. Η μέγιστη επιτρεπόμενη συνολική σκληρότητα του νερού (ως CaCO3) για την αποφυγή προτιμώμενης απολέπισης από υδροξείδιο του μαγνησίου είναι 200 ​​ppm. Πάνω από αυτό το επίπεδο, το πάχος της κλίμακας υπερβαίνει τα 0,2 mm μέσα σε 500 ώρες, προκαλώντας μείωση της μεταφοράς θερμότητας κατά 30–50%.

Ο Μηχανισμός της Προτιμητικής Κλίμακας Υδροξειδίου του Μαγνησίου

Σε άλμη υψηλής{0} θερμοκρασίας, τα ιόντα μαγνησίου υδρολύονται: Mg2+ + 2H2O → Mg(OH)2 + 2H+. Αυτή η αντίδραση είναι ενδόθερμη και επιταχύνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Το τοπικό pH στην καυτή επιφάνεια του τιτανίου αυξάνεται λόγω της μείωσης του νερού, προάγοντας περαιτέρω την κατακρήμνιση Mg(OH)2. Τα ιόντα ασβεστίου σχηματίζουν ανθρακικά και θειικά λέπια, αλλά αυτά είναι λιγότερο προσκολλημένα και απομακρύνονται πιο εύκολα. Η παρουσία μαγνησίου ακόμη και σε 2% ακαθαρσία προκαλεί τη σύνθεση αλάτων να κυριαρχείται από Mg(OH)2 όταν η σκληρότητα του νερού υπερβαίνει τα 200 ppm. Η ζυγαριά μεγαλώνει ως πλάκα{10}}σαν κρύσταλλοι που συμπλέκονται, σχηματίζοντας ένα ανθεκτικό στρώμα.

Σχηματισμός ποσοτικής κλίμακας ως συνάρτηση της σκληρότητας του νερού

Η ελεγχόμενη δοκιμή σε συνθετική άλμη (30% CaCl2, 2% MgCl2, 100 βαθμοί) με μεταβαλλόμενη ολική σκληρότητα (εκφρασμένη ως ppm CaCO3) σε διάστημα 500 ωρών κατέδειξε τα ακόλουθα. Σε σκληρότητα κάτω από 100 ppm, το πάχος της κλίμακας είναι 10–30 μm, η κλίμακα είναι ανθρακικό ασβέστιο με μικρότερο Mg(OH)2, η απομάκρυνση είναι δυνατή με καθαρισμό με οξύ και η μείωση της μεταφοράς θερμότητας είναι 5–15%. Σε σκληρότητα 100–200 ppm, το πάχος της κλίμακας φτάνει τα 30–70 μm, η κλίμακα είναι ανάμεικτη ανθρακικού και Mg(OH)2, η αφαίρεση απαιτεί βούρτσισμα συν οξύ και η μείωση της μεταφοράς θερμότητας είναι 15–30%. Σε σκληρότητα 200–300 ppm, το κρίσιμο όριο, το πάχος της κλίμακας είναι 60–120 μm, η κλίμακα γίνεται κυρίαρχη Mg(OH)2 με υψηλή πρόσφυση, η αφαίρεση απαιτεί μηχανική απόξεση και η μείωση της μεταφοράς θερμότητας είναι 25–45%. Σε σκληρότητα 300–500 ppm, το πάχος της κλίμακας είναι 100–200 μm, η κλίμακα είναι σκληρό υδροξείδιο του μαγνησίου, η αφαίρεση είναι πολύ δύσκολη και η μείωση της μεταφοράς θερμότητας είναι 40–60%. Πάνω από 500 ppm, το πάχος της κλίμακας υπερβαίνει τα 200 μm, εμφανίζεται σοβαρή απολέπιση και η μείωση της μεταφοράς θερμότητας υπερβαίνει το 60%.

Επίδραση της συγκέντρωσης και της θερμοκρασίας μαγνησίου στην ανοχή της σκληρότητας

Η μέγιστη επιτρεπόμενη σκληρότητα του νερού μειώνεται όσο αυξάνεται η συγκέντρωση μαγνησίου. Σε 1% ακαθαρσίες μαγνησίου, η επιτρεπόμενη σκληρότητα για<0.1 mm scale is 300 ppm. At 2% magnesium, the allowable hardness drops to 200 ppm. At 3% magnesium, the allowable hardness falls to 150 ppm. At 5% magnesium, the allowable hardness is only 80 ppm. Temperature also affects the threshold; at 80°C, the allowable hardness at 2% magnesium is 350 ppm. At 100°C, the allowable hardness is 200 ppm. At 120°C under pressure, the allowable hardness is 120 ppm. At 140°C, the allowable hardness is 80 ppm.

Οδηγός ελέγχου σκληρότητας νερού για άλμη μολυσμένου χλωριούχου ασβεστίου με μαγνήσιο{{0}

Ο παρακάτω πίνακας παρέχει συστάσεις για τη μέγιστη επιτρεπόμενη σκληρότητα νερού σε άλμη 30% CaCl2 με ακαθαρσίες μαγνησίου 2% στους 100 βαθμούς, με βάση το επιθυμητό πάχος της κλίμακας και τη συχνότητα καθαρισμού.

Μηχανική πέρα ​​από τον έλεγχο σκληρότητας του νερού

Ο βαθμός τιτανίου δεν επηρεάζει το σχηματισμό αλάτων, αλλά ο βαθμός 7 έχει καλύτερη αντίσταση στη διάβρωση κάτω από- κλίμακα. Το πάχος του τοιχώματος παρέχει ένα επίδομα μεταφοράς θερμότητας. ένας τοίχος 2,0 mm με κλίμακα 0,3 mm έχει μειωμένη αλλά λειτουργική μεταφορά θερμότητας. Οι ηλεκτρολυμένες επιφάνειες (Ra κάτω από 0,3 μm) μειώνουν την πρόσφυση αλάτων και επιτρέπουν την ευκολότερη αφαίρεση. Οι αναστολείς αλάτων όπως τα πολυακρυλικά ή τα φωσφονικά είναι αποτελεσματικά για το ανθρακικό ασβέστιο αλλά έχουν περιορισμένη επίδραση στο υδροξείδιο του μαγνησίου. Το pH της άλμης πρέπει να διατηρείται κάτω από 7,5. υψηλότερο pH επιταχύνει την καθίζηση Mg(OH)2. Ο καθαρισμός με περιοδικό οξύ με 5% υδροχλωρικό οξύ στους 50 βαθμούς για 2 ώρες διαλύει τα άλατα ανθρακικού ασβεστίου, αλλά είναι λιγότερο αποτελεσματικό στο Mg(OH)2.

Κάνοντας μια ενημερωμένη προδιαγραφή

Για μια ράβδο θερμότητας τιτανίου που λειτουργεί σε άλμη 30% χλωριούχου ασβεστίου με 2% ακαθαρσίες μαγνησίου στους 100 βαθμούς, διατηρήστε τη συνολική σκληρότητα του νερού κάτω από 100 ppm για να αποτρέψετε την προτιμώμενη απολέπιση υδροξειδίου του μαγνησίου. Χρησιμοποιήστε μαλακωμένο νερό για το συμπλήρωμα άλμης-και παρακολουθήστε τη σκληρότητα εβδομαδιαία με τιτλοδότηση. Εάν η σκληρότητα υπερβαίνει τα 200 ppm, κατακρημνίστε το μαγνήσιο αυξάνοντας το pH στο 9,5 με ασβέστη και, στη συνέχεια, φιλτράρετε πριν επιστρέψετε σε λειτουργία. Για υπάρχοντες θερμαντήρες με κλίμακα Mg(OH)2, χρησιμοποιήστε 10% κιτρικό οξύ στους 70 βαθμούς για 4 ώρες, ακολουθούμενο από μηχανικό βούρτσισμα. Ελέγχοντας τη σκληρότητα του νερού κάτω από 200 ppm, ο μηχανικός αποτρέπει το σχηματισμό προσκολλημένης κλίμακας υδροξειδίου του μαγνησίου που μειώνει τη μεταφορά θερμότητας και προκαλεί τοπική υπερθέρμανση.