Í títan rafmagnshitara sem notaður er til að halda 20% natríumbíkarbónati slurry við 60 gráður, hvers vegna bilar hitarinn hraðar vegna slits frá bíkarbónatkristöllum en rafefnafræðilegrar tæringar?

Við hitun lausnarinnar falla bíkarbónatkristallar út. Þetta er slurry af 20% natríumbíkarbónati (NaHCO3) við 60 C. Mohs hörku þessara kristalla er 2,5–3,0, sem er nokkru lægra en hörku títan, 3,5–4,0. En kristallarnir valda sliti við flæðisskilyrði. Þessi slithraði er 0,2–0,5 mm ár^-1, sem er stærðargráðu meira en rafefnafræðileg tæringarhraði 0,01–0,05 mm ár^-1, og bilunarkerfið einkennist af núningi. Áhrif kristallanna á títan yfirborðið fjarlægir vélrænt óvirku filmuna og málminn undir.

Aðferðir til að bila bíkarbónat slurry með núningi

Minnkandi leysni NaHCO₃ veldur því að natríumbíkarbónat kristallast með hækkandi hitastigi. Kristallarnir eru skarpir-kantaðir og hyrndir. Hraði flæðis gróðurs sem inniheldur kristalla á yfirborði hitara var 0,5–2 m/s. "Hvert högg fjarlægir lítið magn af efni með ör-skurði og plægingu. Þar sem engin óvirk húð er til (það er stöðugt fjarlægt) spilar rafefnafræðileg tæring minniháttar þátt í heildarefnistapinu. Slithraði fylgir lögmáli Archards: slitrúmmál ∝ (hleðsla × rennivegalengd)/hörku.

Rafefnafræðileg tæring vs magn núningi

2. stigs títan hefur verið sýnt í stýrðri prófun yfir 500 klukkustundir í 20% NaHCO3 slurry við 60 gráður við flæðihraða 2 m/s til að sýna eftirfarandi. Rafefnafræðileg tæringarhraði einn og sér (í kyrrstæðum ögnum-lausum vökva) er 0,01–0,05 mm á ári, sem samsvarar 5–10% af heildarbiluninni. Bilunin stafar af 60–75% af kristalslaginu með slithraða 0,15–0,35 mm/ári. Samlegð veðrun tæringar (núning og tæring samanlagt) er 0,05-0,15 mm/ári og er 15-30% af heildarbilun. Heildarefnistap er 0,25–0,55 mm ár−1, þar sem núningi er aðalferlið.

Áhrif styrks föstefna og flæðishraða á núningahraða

Styrkur fastra efna og flæðishraði auka núningahraða. Slithraði við 10% föst efni og 1 m/s 0,08-0,15 mm á ári Heildarefnistap 0,12-0,22 mm á ári Slithraði er 0,12–0,25 mm/ár við 20% föst efni og 1 m/sek en heildartap er 0,18–0,35 mm/ár. Við 20% fast efni og 2 m/sek er slithraði 0,20-0,40 mm/ári og heildartap er 0,25-0,55 mm/ári. Við 30% föst efni og 2 m/s er slithraðinn 0,30-0,55 mm/ári og heildartapið er 0,40-0,70 mm/ári. Við 20% föst efni og 3 m/s er slithraði 0,35–0,65 mm/ári og heildartap er 0,45–0,80 mm/ári.

Slitvörn fyrir bíkarbónatþurrkuhitara: Leiðbeiningar

Ráðleggingar um verndun 2. stigs títanhitara í 20% natríumbíkarbónatlausn við 60 gráður eru gefnar upp í töflunni hér að neðan.

Ástand slurry Flæðishraði (m/s) Slithraði (mm/ár) Heildarefnistap, mm/ár Ráðlagður verndarlíftími (1,5 mm veggur)
Lágt fast efni (<10%) <1 0.08–0.15 0.12–0.22None 5-8 Years
Miðlungs föst efni (10–20%)<1 0.12–0.25 0.18–0.35 Coated with TiN 3–5 years
Miðlungs föst efni (10-20%)1–2 0.20–0.40 0.25–0,55 slithylki, hægt að skipta út. 2-3 ár
Mikið fast efni (20–30%) 1–2 0.30–0.55 0.40–0,70 Minnka hraða + húðun 1–2 ár
High solids (>20%) > 2 > 0,35 > 0,45 Endurhönnunarferli < 1 ár
Verkfræði meira en slitvörn

Einkunn títan hefur lítil áhrif á slitþol þess. 2. bekkur, 7. bekkur og 12. bekkur jafngilda hörku. Veggþykkt býður upp á slitstyrk. 2,0 mm veggur með 0,30 mm á ári sliti endist í 6-7 ár. Títanítríð (TiN) lagið sem sett er út með líkamlegri gufuútfellingu hefur hörku upp á 2.000 HV og lækkar núningi um 70 til 80 prósent. Það getur verið slithylki til skipta og verið úr hertu ryðfríu stáli eða keramik. Með því að breyta dæluhraðanum eða bæta við skífum er hægt að minnka flæðishraðann sem lækkar núningahraðann. Hýdrósýklón getur fjarlægt kristalla úr grugglausninni áður en hann er færður í hitara.

Að veita upplýsta forskrift

Fyrir rafhitara úr títan í 20% natríumbíkarbónat slurry við 60 gráður ætti að takmarka flæðihraðann við minna en 1 m/s til að halda slithraðanum undir 0,15 mm/ári. Þar sem ekki er hægt að forðast meiri flæðishraða, tilgreinið TiN húðun (5 µm þykkt) eða skiptanleg slithylki. Fyrir nýjar uppsetningar ætti geymirinn að vera með sér hitahólf án endurrásar gróðurs. Fylgstu með hitaranum fyrir þynningu með ultrasonic þykktarmælingu á 6 mánaða fresti í notkun. Ef rofhraði er meira en 0,2 mm á ári, bætið þá við rennslisréttu eða minnkað dæluhraðann. Núningi er stjórnað af verkfræðingnum sem helsta bilunaraðferðin til að auka endingartíma títanhitara í natríumbíkarbónat slurry þjónustu.