X'inhi l-ħxuna tal-għant affidabbli għal 316 Heaters taċ-ċirkolazzjoni ta 'l-Azzar li ma jsaddadx f'40% salmura tal-klorur tal-kalċju f'90 grad bi Pressjoni tas-Sistema ta' 5 Bar

Il-Qofol tal-Kummerċ-off fis-Servizz tas-Salmura ta'-Densità Għolja

Is-salmura tal-klorur tal-kalċju (konċentrazzjoni ta' 40%) hija fluwidu tipiku tat-trasferiment tas-sħana użat f'sistemi ta' refriġerazzjoni, applikazzjonijiet ta' de-silġ, u loops ta' tkessiħ industrijali. Is-salmura tal-klorur tal-kalċju (densità madwar 1.4 g/cm3, punt ta 'ffriżar -45 grad fl-aħjar konċentrazzjoni) hija aktar densa mis-salmura tal-klorur tas-sodju u tista' tinżamm likwidu f'temperaturi aktar baxxi. L-istainless steel 316 jilħaq ambjent impenjattiv ħafna f'90 grad u pressjoni tas-sistema ta '5 bar. 40% salmura tal-klorur tal-kalċju għandha kontenut ta' klorur ta 'madwar 25% bil-piż u hija aggressiva ħafna. Madankollu, l-imġieba korrużiva hija moderata meta mqabbla mal-klorur tas-sodju minħabba l-preżenza ta 'jonji tal-kalċju. Il-joni tal-kalċju jinibixxu l-attività tal-joni tal-klorur permezz ta 'tqabbil tal-joni. Għal ħxuna tal-għant affidabbli għal din il-funzjoni, it-trażżin tal-pressjoni, ir-reżistenza għall-pitting fis-salmura b'klorur għoli, l-erożjoni minn kwalunkwe solidi sospiżi u l-effiċjenza termali meħtieġa għat-trasferiment tas-sħana għandhom jitqiesu. B'differenza mill-klorur ferriku, fejn 316 mhux adattat ħafna, 316 stainless jista 'jieħu salmura tal-klorur tal-kalċju f'temperaturi moderati bil-ħxuna t-tajba u d-dixxiplina operattiva.

Konteniment tal-Pressjoni @ 5 Bar & 90 C

Ir-rekwiżit tal-istress taċ-ċrieki għal għant tal-heater taċ-ċirkolazzjoni bi pressjoni tas-sistema ta '5 bar huwa żgħir, iżda mhux żero. Għal tubu b'dijametru ta 'barra ta' 12 mm, jiddependi fuq il-ħxuna tal-ħajt. Il-formula tal-istress taċ-ċrieki hija σ=P⋅ri/tσ=P⋅ri​/t tipproduċi l-valuri li ġejjin: għal ħajt ta '1.2 mm (raġġ ta' ġewwa 4.8 mm), l-istress huwa 0.5 MPa darbiet 4.8 mm fuq 1.2 mm, li jagħti 2.0 MPa. Għal ħajt ta '2.0 mm (raġġ ta' ġewwa 4.0 mm), l-istress huwa 0.5 MPa darbiet 4.0 mm diviż b'2.0 mm, li huwa 1.0 MPa. Iż-żewġ riżultati huma konsiderevolment aktar baxxi mill-qawwa ta 'rendiment ta' 170 MPa ta 'l-istainless steel 316 f'90 grad. Il-ħxuna mhix determinata minn trażżin tal-pressjoni biss. Madankollu, il-ħiters taċ-ċirkolazzjoni tas-sistema tas-salmura ħafna drabi huma mmuntati fuq fittings bil-kamin jew flanġ li huma meħtieġa li jġorru torque ta 'installazzjoni u pressjonijiet ta' espansjoni termali. Il-ħxuna minima fis-siti tal-konnessjoni għandha tkun 1.2 mm għall-ingaġġ tal-ħajta u r-reżistenza mekkanika. Ħitan irqaq minn 1.0 mm jistgħu jkunu fil-periklu ta 'tqaxxir tal-ħajt jew deformazzjoni meta jiġu installati.

Reżistenza għall-korrużjoni lokalizzata f'salmura klorur tal-kalċju kkonċentrat

Ir-reżistenza tal-pitting ta 'l-istainless steel 316 f'salmura tal-klorur tal-kalċju hija ħafna aħjar minn dik f'salmura tal-klorur tas-sodju f'perċentwali simili tal-piż tal-klorur. Dan minħabba li l-joni tal-klorur huma inqas attivi fis-soluzzjonijiet tal-klorur tal-kalċju. It-temperatura kritika tal-pitting ta 'l-istainless steel 316 f'konċentrazzjoni ta' joni tal-klorur ta '25% (minn 40% CaCl2) hija madwar 45-55 grad skond il-kontenut ta' ossiġnu u l-kundizzjoni tal-fluss. Is-soluzzjoni hija ferm ogħla mit-temperatura kritika tal-pitting ta '90C u għalhekk il-pitting se jseħħ. Il-mistoqsija hija b'liema rata jippropagaw il-ħofor. Ir-rati tat-tkabbir tal-fossa għall-istainless steel 316 f'40% CaCl₂ f'90 grad f'ċirkostanzi effervexxenti huma ppubblikati bħala 0.3-0.8 mm/sena, il-valur aktar baxx ikun assoċjat ma 'kundizzjonijiet ta' fluss turbulenti li jipprevjenu l-konċentrazzjoni ta 'klorur fid-daħla tal-fossa. Għal heater li jiċċirkola b'veloċità tal-fluss ta '1.5-2.0 m/s, ir-rata tat-tkabbir tal-fossa hija madwar 0.3-0.5 mm/sena. Il-fond massimu previst tal-ħofra huwa ta' 1.5 sa 2.5 mm matul ħajja ta' disinn ta' ħames snin. Din il-komputazzjoni hija mutur dirett għall-għażla tal-ħxuna. Ħajt ta' 1.5 mm ikollu probabbiltà għolja ta' titqib wara ħames snin. Il-ħajt huwa 2.0 mm. Wara 5 snin ta 'espansjoni tal-fossa, il-marġni tas-sigurtà huwa 0.5-1.5 mm. Ħxuna tal-ħajt ta '2.5 mm tagħti marġni akbar iżda b'penali kbar ta' sħana u spejjeż. Il-firxa tal-ħxuna affidabbli għal ħajja ta 'disinn ta' 5 snin hija 2.0-2.3mm.

Konsiderazzjonijiet għal Korrużjoni Uniformi u Attakk tal-Xquq

Il-problema ewlenija hija l-pitting, madankollu tista 'tkejjel il-korrużjoni uniformi f'40% salmura tal-klorur tal-kalċju f'90 grad. Studji ppubblikati ta 'telf ta' piż juru rati ta 'korrużjoni ta' 0.05-0.12 mm/sena taħt ċirkostanzi li jirriżultaw, u huma konsistenti. Tnaqqis uniformi ta '0.25 sa 0.60 mm huwa nnutat matul 5 snin. Din il-ħsara tnaqqas il-ħxuna effettiva tal-ħajt disponibbli biex tirreżisti l-penetrazzjoni tal-pitting. Rata ta 'korrużjoni uniformi ta' 5 snin ta '0.10 mm/sena fuq ħajt ta' 2.0 mm tħalli ħxuna ta '1.5 mm qabel ma jinbeda l-ħofor. Fossa li tespandi b'rata ta' 0.4 mm fis-sena għal ħames snin tilħaq fond ta' 2.0 mm, u tittaqqab il-ħajt. Il-kombinazzjoni tat-telf konsistenti u l-pitting tfisser ħajt ta '2.0 mm huwa qrib it-tarf tal-affidabilità għal ħajja ta' servizz kompluta ta 'ħames snin. Assalt ta 'xquq fuq siegli tal-flanġ, konnessjonijiet bil-kamin u taħt kwalunkwe depożiti ta' skala jingħata dimensjoni addizzjonali. Rati ta 'korrużjoni lokalizzati ta' 0.5-1.0 mm fis-sena jistgħu jseħħu fi xquq fis-salmura tal-klorur tal-kalċju. Għal din ir-raġuni, il-ħiters taċ-ċirkolazzjoni tas-servizz tas-salmura għandhom ikunu kostruzzjoni wweldjati aktar milli bil-kamin u l-gaskits għandhom jiġu evitati kull fejn ikun possibbli.

Prestazzjoni termali ta 'ħitan ħoxnin Spiża ta' ħitan ħoxnin

Il-konduttività termali ta '40% salmura tal-klorur tal-kalċju hija madwar 0.55 W/m·K f'90 grad, ferm inqas minn dik tal-ilma (0.68 W/m·K). Għalhekk il-koeffiċjent tat-trasferiment tas-sħana konvettiv fil-fluss turbulenti huwa iżgħar, ġeneralment 600-1000 W/m²·K meta mqabbel ma' 1500-2500 W/m²·K għall-ilma. Għalhekk ir-reżistenza termali tal-għant hija kontributur ogħla għaċ-ċirkwit termali totali milli fis-servizz tal-ilma. Għal tubu b'dijametru ta 'barra ta' 12 mm, ir-reżistenza elettrika tiżdied b'madwar 0.004 m²·K/W hekk kif il-ħxuna tal-ħajt tiżdied minn 1.5 mm għal 2.5 mm. Din ir-reżistenza miżjuda żżid it-temperatura tal-għant bi 8-10 gradi għal densità ta 'watt ta' heater ta 'ċirkolazzjoni tipika ta' 7-8 W/cm2. B'ħajt ta '2.5 mm, it-temperatura tal-għant tista' tiżdied għal 110-115 grad għal temperatura tal-massa ta '90 grad. Ir-rata ta 'pitting f'dawn it-temperaturi żdiedet b'madwar 50-100% meta mqabbla ma' dik f'100 grad. Iż-żieda fil-ħxuna tal-ħajt għar-reżistenza għall-korrużjoni tista 'tippromwovi l-ħofor minħabba l-effett tas-sħana. Dan jirriżulta f'tieqa tal-ħxuna ottimali, irqiq biżżejjed biex tippreserva t-temperatura tal-għant<105°C, but thick enough to permit pitting. The optimum range for most calcium chloride circulation systems is 2.0 to 2.2 mm.

Rakkomandazzjonijiet tal-Ħxuna għal Kundizzjonijiet ta 'Servizz Differenti, Affidabbli

Għal heater taċ-ċirkolazzjoni f'40% salmura tal-klorur tal-kalċju f'90 grad u 5 bar bi fluss turbolenti (Re > 10,000) u ħajja tad-disinn ta 'ħames snin, il-ħxuna tal-għant affidabbli hija 2.0-2.2 mm. Din il-ħxuna tippermetti għal allowance ta 'pitting ta' 1.0-1.5 mm wara ħames snin ta 'korrużjoni uniformi, jekk wieħed jassumi rata ta' tkabbir tal-fossa ta '0.4 mm fis-sena. Biżżejjed għal ħajja ta 'disinn ta' 3 snin 1.6-1.8 mm Dan huwa 2.5-2.8 mm għal ħajja ta 'disinn ta' għaxar snin, iżda l-penali tas-sħana ssir konsiderevoli. Aġġornament għal liga ogħla bħal 316Ti jew 317L jista 'jkun aktar kosteffettiv. Għal sistemi bi fluss laminari jew żoni mejta b'rati ta 'pitting akbar, il-ħxuna għandha titla' b'0.3–0.5 mm. Għal sistemi li jużaw salmura deaerated (ossiġnu maħlul inqas minn 100 ppb), ir-rata ta 'pitting titnaqqas għal 0.1-0.2 mm fis-sena u tista' titnaqqas għal 1.5-1.8 mm għal ħajja ta 'ħames snin.

Miżuri Prattiċi tad-Disinn Li Jnaqqsu r-Rekwiżiti tal-Ħxuna

Diversi miżuri tad-disinn huma disponibbli biex ibaxxu l-ħxuna tal-għant meħtieġa mingħajr ma tiġi kompromessa l-affidabbiltà. L-ewwel, ġestjoni tal-fluss: Hija imposta veloċità minima tal-fluss ta '1.5 m/s biex jiġi evitat staġnar tas-saff tal-konfini u biex jiġu minimizzati r-rati ta' pitting b'fattur ta 'żewġ . 2. Deaerazzjoni: Kutra tan-nitroġenu fuq it-tank ta' espansjoni tnaqqas l-ossiġnu maħlul minn 8 ppm għal inqas minn 0.5 ppm bi tnaqqis notevoli fir-rata ta 'pitting u konsistenti ta' korrużjoni. It-tielet, żieda ta 'inibituri. Il-kromat tas-sodju jew il-molibdat tas-sodju f'200-500 ppm iżid bil-kbir ir-reżistenza għall-pitting u jippermetti tnaqqis fil-ħxuna ta' 0.3-0.5 mm. Ir-raba ', finitura tal-wiċċ. Tubi elettrollustrati għandhom inqas siti ta 'bidu tal-ħofra u rati aktar baxxi ta' tkabbir tal-fossa minn tubi illustrati mekkanikament. Ħajt elettrollustrat ta' 1.8 mm jista' jagħmel aħjar minn ħajt miġbud ta' 2.2 mm.

Konklużjoni: Il-Ħxuna Affidabbli għas-Salmura tal-Klorur tal-Kalċju

Il-ħxuna tal-għant ta '2.0-2.2 mm instabet li hija waħda affidabbli għal ħames snin ħajja tad-disinn ta' 316 SS ċirkolazzjoni heaters f'ċirkostanzi turbolenti, effervexxenti għal 40% salmura tal-klorur tal-kalċju f'90 grad C u pressjoni ta '5 bar. Din il-ħxuna hija kompromess bejn allowance tal-pitting, marġini ta 'korrużjoni uniformi u prestazzjoni termali. Ħitan irqaq minn 1.8 mm x'aktarx li jtaqqbu fi żmien 3 snin. Ħitan eħxen 'il fuq minn 2.5 mm jgħollu t-temperatura tal-għant għal reġjun fejn il-pitting jaċċellera, u r-ritorni jonqsu. L-aktar speċifikazzjoni affidabbli tinkludi mhux biss ħxuna iżda wkoll speċifikazzjonijiet għall-veloċità minima tal-fluss (1.5 m/s), finitura tal-wiċċ (elettropolished), u kontroll tal-ossiġnu maħlul fejn possibbli. L-inġiniera għandhom jindikaw il-ħajja tad-disinn fis-snin u r-reġim tal-fluss meta jiddefinixxu. Dan idawwar id-deċiżjoni tal-ħxuna minn raden għal kalkolu bl-użu ta 'dejta tal-korrużjoni ppubblikata u mudellar termali li jipprovdi prestazzjoni affidabbli fit-tul f'waħda mill-kundizzjonijiet salini l-aktar problematiċi għall-istainless steel 316.