Какова максимально допустимая жесткость воды (ppm CaCO₃) для нагревателя с титановым кожухом класса 7 в 5% растворе триполифосфата натрия при температуре 90 градусов для предотвращения перегрева, вызванного накипью фосфата кальция-?

Ионы кальция осаждаются в виде отложений фосфата кальция (Ca₃(PO₄)₂) в 5% триполифосфате натрия (STPP) при 90 градусах. Эта окалина характеризуется низкой теплопроводностью 0,3–0,6 Вт/м·К (титан 21,9 Вт/м·К). Максимально допустимая жесткость воды составляет 100 ppm по CaCO 3 во избежание перегрева. При концентрации выше 100 ppm толщина окалины превышает 0,2 мм за 500 часов, а теплопередача снижается на 30%. Окалина образуется по реакции: 3Ca2+ + 2PO43- → Ca3(PO4)2↓

Механизм образования накипи фосфата кальция

STPP гидролизуется до ортофосфата при 90 градусах. Ионы кальция в воде реагируют с ортофосфатом с образованием фосфата кальция. Выпадение осадков зависит от температуры, а более высокие температуры ускоряют образование чешуи. Окалина вырастает в виде плотного кристаллического покрытия, которое надежно прилегает к поверхности титана. После образования накипи трудно удалить с помощью кислоты, поскольку фосфат кальция очень плохо растворяется в кислотах, безопасных для титана.

Количественное образование накипи в связи с жесткостью воды

Контролируемые испытания титана Grade 7 в 5% STPP при 90 градусах в течение 500 часов дали следующие результаты. Толщина окалины=0 мкм, Состав окалины=Нет, снижение теплопередачи=0 % (при твердости 0 частей на миллион) Толщина составляет 10–30 мкм, состав – фосфат кальция, снижение составляет 5–15 % при 50 частях на миллион. Решающий порог составляет 100 ppm. Толщина: 30–70 мкм. Состав: фосфат кальция. Сокращение: 15–30%. 150 ppm 60–120 мкм Плотный фосфат кальция 25–45 % Толщина 100 - 200 мкм Состав Снижение тяжелых отложений 40 - 60% 250 ppm При толщине 500 ppm толщина составляет 200–400 мкм, состав представляет собой сильную окалину и сокращение составляет 60–80%.

Влияние концентрации и температуры STPP на допуск твердости

Чем выше концентрация СТПП ​​и температура, тем ниже предельно допустимая жесткость воды. Для<0.1 mm scale, the permissible hardness is 150 ppm at 3% STPP and 90°C. Permitted is 150 ppm at 5% STPP and 80°C. Allowable at 5% STPP and 90°C is 100 ppm. 60 ppm at 5% STPP and 100°C is allowable. 50 ppm at 90°C and 10% STPP is allowed. Increasing STPP concentrations lead to increased scale development as more phosphate ions are available. The dynamics of precipitation are enhanced at elevated temperatures.

Руководство по контролю жесткости воды в нагревателях STPP

В таблице ниже приведены рекомендации по максимально допустимой жесткости воды для титановых нагревателей класса 7 в 5% СТПП ​​при 90 градусах.

Жесткость воды (ppm CaCO3) Ожидаемая толщина накипи через 500 часов (мкм) Снижение теплопередачи (%) Рекомендуемое действие<50 <30 <10 No action 50–75 30–50 10–20Monitor monthly 75–100 50–80 15–25 Use softened water 100–150 80–120 25–40 Water softener needed >150 >120 >40 Не приемлемо
За пределами техники контроля твердости

Коррозия ниже-накипи зависит от марки титана. Класс 7 имеет лучшую стойкость, чем класс 2, но образование накипи аналогично. Толщина стенки обеспечивает припуск на теплопередачу; стена толщиной 2,0 мм с окалиной 0,2 мм имеет толщину металла 1,8 мм, но окалина изолирует. Обработка поверхности трубки влияет на прилипание окалины; электрополированные поверхности (Ra < 0,3 мкм) облегчают удаление накипи. Умягчитель воды (ионный обмен) снижает жесткость практически до нуля. Ингибитор отложений, такой как полиакриловая кислота в концентрации 10 ppm, снижает образование отложений фосфата кальция на 50–70%. Накипь фосфата кальция растворяется во время периодической очистки 5% HCl при температуре 50 градусов в течение 30 минут, но может быть менее эффективной для старых накипи.

Грамотное написание спецификаций

Для нагревателя с титановым кожухом класса 7 из 5% STPP при 90 градусах C контролируйте жесткость воды до уровня < 50 частей на миллион с помощью водоумягчителя. Титруйте еженедельно, чтобы контролировать жесткость. Если жесткость превышает 75 частей на миллион, увеличьте цикл регенерации умягчителя или добавьте ингибитор накипи.. - Для существующих нагревателей с накипью из фосфата кальция: очистите 10% лимонной кислотой в течение 2 часов при температуре 70 градусов. Сервис триполифосфата натрия. Инженер поддерживает жесткость воды ниже 50 ppm, чтобы предотвратить перегрев из-за накипи фосфата кальция.