Цех покриття витягнув занурювальний нагрівач PTFE потужністю 4 кВт для звичайного видалення накипу. За вісім місяців експлуатації на оболонці накопичився шар карбонату кальцію та гідроксиду металу товщиною 1,5 мм. Нагрівач очищали розведеною соляною кислотою, промивали і повертали в резервуар. Протягом двох тижнів час-нагрівання був помітно довший, ніж до видалення накипу. Обігрівач споживав нормальний струм. Піхви виглядали чистими. Але вихід впав.
Видалення накипу відновлює теплообмін, видаляючи ізоляційний шар відкладень. У більшості випадків обігрівач, очищений від накипу, працює як новий. Але в деяких випадках видалення накипу виявляє або спричиняє іншу проблему-, яка зменшує продуктивність, навіть якщо оболонка виглядає чистою.
Відкладення маскувало деградовану поверхню
Відкладення накипу переважно утворюються на найгарячіших поверхнях. Ділянки оболонки, які були найбільш гарячими, накопичували найтовстішу луску. Коли накип видаляється, підкладений ПТФЕ оголюється-і ця поверхня може бути пошкоджена високими температурами, які спочатку спричинили осадження.
Деградація може мати форму окислення поверхні, мікротріщин або втрати гладкості полімеру. Шорстка поверхня збільшує товщину теплового прикордонного шару, зменшуючи тепловіддачу навіть без шару наносу. Нагрівач не втратив потужність, але він втратив здатність ефективно передавати цю потужність рідині.
| Умови перед-удалення накипу | Результат-очистки від накипу | Вплив на теплообмін | Дія |
|---|---|---|---|
| Світлова шкала, 0,5 мм | Гладка поверхня | Відновлено до майже-нового | Жодного |
| Помірна луска, 1,0 мм | Незначна зміна кольору | Незначне зменшення | Монітор |
| Товста луска, 1,5 мм | Знебарвлений, огрубілий | Помірне зниження | Заміна плану |
| Дуже важка шкала, 2,0 мм+ | Тріщини або пухирі | Значне зниження | Замінити обігрівач |
Стан поверхні після-видалення накипу та його вплив на тепловіддачу
Сам процес видалення накипу може пошкодити поверхню
Не всі методи видалення накипу є щадними для PTFE. Кислота, яка використовується для розчинення накипу, також може вразити полімер, якщо концентрація або температура занадто високі. Соляна кислота 10% і 40 градусів, як правило, безпечна для PTFE. Соляна кислота 20% і 60 градусів може призвести до деградації поверхні при тривалому впливі.
Механічне видалення накипу-скребком, щіткою чи абразивними накладками-швидко видаляє накип, але може порізати PTFE. Порізана поверхня створює центри зародження для майбутнього осадження та збільшує товщину прикордонного шару. Нагрівач може бути чистим, але більше не гладким.
Водяний струм- під високим тиском ефективний для товстої луски, але може пошкодити PTFE, якщо насадку тримати занадто близько або тиск занадто високий. Рекомендується обмеження тиску 50–70 бар і відстань між соплами не менше 150 мм.
Відкладення накипу могли назавжди змінити поверхню
Навіть якщо процес видалення накипу не пошкодить PTFE, сама накип може змінити хімічний склад поверхні. Кальцієві та силікатні відкладення можуть хімічно зв’язуватися з PTFE, залишаючи тонкий залишок, який кислотне очищення не видаляє. Цей залишок не видно, але впливає на змочуваність і теплопередачу.
Поверхня, яка спочатку була гідрофобною-водовідштовхувальною-може стати гідрофільною після тривалого впливу накипу. Гідрофільна поверхня сприяє утворенню тонкої водяної плівки, яка додає термостійкість. Ефект невеликий, але вимірний з часом.
Можливо, обігрівач працював вище безпечної температури
Найпоширенішою причиною втрати продуктивності після видалення накипу є те, що нагрівач працював вище безпечної температури оболонки перед видаленням накипу. Шар накипу ізолював оболонку, підвищуючи її температуру. Підвищена температура погіршувала PTFE, знижуючи його теплопровідність і збільшуючи тепловий опір між елементом і рідиною.
Деградація може бути невидимою. Оболонка може виглядати цілою. Але структура полімеру змінилася, і його здатність проводити тепло знизилася. Обігрівач більше не працює відповідно до початкових характеристик.
| Робочий стан | Температура оболонки перед видаленням накипу | Температура оболонки після видалення накипу | Стан PTFE | Вихідні втрати |
|---|---|---|---|---|
| Звичайна, світла шкала | 95 градусів | 90 градусів | Неушкоджений | Жодного |
| Підвищена, помірна шкала | 110 градусів | 95 градусів | Незначна деградація | 3–5% |
| Високий, важкий масштаб | 125 градусів | 100 градусів | Помірна деградація | 8–12% |
| Надмірний, дуже важкий масштаб | 140 градусів + | 105 градусів + | Сильна деградація | 15–25% |
Температура оболонки та втрата виходу після видалення накипу в резервуарах для покриття
Як визначити, чи втрата вихідного сигналу є постійною
Простий тест може визначити, чи пов’язана втрата вихідного сигналу з постійною деградацією оболонки чи тимчасовим станом. Виміряйте час нагрівання-відразу після видалення накипу та порівняйте його з часом нагрівання-з новим нагрівачем такої самої потужності в тому ж баку.
Якщо час-нагрівання знаходиться в межах 10% від нового-базового рівня нагрівача, нагрівач працює прийнятно. Якщо він на 15–25% довший, PTFE погіршився, і термін служби нагрівача наближається до кінця. Якщо він більш ніж на 25% довший, нагрівач слід замінити.
Вимірювання температури оболонки надає додаткову інформацію. Якщо температура оболонки при нормальному навантаженні більш ніж на 20 градусів перевищує температуру рідини в масі після видалення накипу, термічний опір збільшився, і нагрівач більше не працює ефективно.
Запобігання втраті продуктивності після видалення накипу
Найефективнішою профілактикою є видалення накипу до того, як шар накипу стане достатньо товстим, щоб підвищити температуру оболонки до діапазону деградації. Регулярний графік видалення накипу на основі результатів перевірки-а не фіксований календар-підтримує шар накипу тонким і температуру оболонки в безпечних межах.
Використання максимально м’якого ефективного методу видалення накипу зменшує ризик пошкодження поверхні. Циркуляція розбавленої кислоти при помірній температурі є кращою, ніж механічне очищення або струменеве очищення під високим-тиском.
Зменшення щільності ват зменшує температуру оболонки та сповільнює утворення накипу та деградацію оболонки. Нагрівач, що працює на 0,9 Вт/см², має температуру оболонки на 10–15 градусів нижчу, ніж нагрівач із 1,4 Вт/см², що подовжує інтервал між очищеннями та зменшує-зумовлене температурою погіршення, яке робить необхідним видалення накипу.
Коли втрата вихідного сигналу вказує на проблему специфікації
Повторна втрата потужності після видалення накипу в тому самому резервуарі вказує на те, що нагрівач працює надто близько до свого теплового ліміту. Висока щільність ват, висока температура ванни або поганий потік – усе це сприяє підвищенню температури оболонки та прискореному руйнуванню. Спеціальна конфігурація занурювального нагрівача з ПТФЕ з меншою щільністю ват, покращеним доступом до потоку та більшою площею поверхні зменшує швидкість деградації оболонки та подовжує інтервал між необхідними очищеннями. Процес специфікації вимагає хімічного складу ванни, робочої температури, складу накипу та історії видалення накипу попередніх нагрівачів.
