Dalam Pemanas Elektrik Titanium Digunakan Untuk Menyimpan Buburan Natrium Bikarbonat 20% Pada 60 darjah, Mengapa Pemanas Gagal Lebih Cepat Oleh Lelasan Daripada Kristal Bikarbonat Daripada Oleh Kakisan Elektrokimia?
Tinggalkan pesanan
Dalam buburan natrium bikarbonat (NaHCO₃) 20% pada 60 darjah, hablur bikarbonat memendakan apabila larutan dipanaskan. Kristal ini mempunyai kekerasan Mohs 2.5–3.0, yang sedikit di bawah kekerasan titanium 3.5–4.0. Walau bagaimanapun, dalam keadaan aliran, kristal menyebabkan haus yang melelas. Kadar lelasan 0.2–0.5 mm setahun melebihi kadar kakisan elektrokimia 0.01–0.05 mm setahun dengan faktor 10–20, menjadikan lelasan sebagai mekanisme kegagalan yang dominan. Kristal memberi kesan pada permukaan titanium, secara mekanikal mengeluarkan filem pasif dan logam asas.
Mekanisme Lelasan-Kegagalan yang Didominasi dalam Buburan Bikarbonat
Natrium bikarbonat menghablur apabila suhu meningkat disebabkan oleh keterlarutan terbalik NaHCO₃. Hablur adalah tajam-bermata dan bersudut. Dalam buburan yang mengalir, hablur memberi kesan kepada permukaan pemanas pada halaju 0.5–2 m/s. Setiap hentaman mengeluarkan sejumlah kecil bahan melalui pemotongan-mikro dan pembajakan. Ketiadaan filem pasif (ia terus dikeluarkan) bermakna kakisan elektrokimia menyumbang sedikit kepada jumlah kehilangan bahan. Kadar haus mengikut undang-undang Archard: isipadu haus ∝ (beban × jarak gelongsor)/kekerasan.
Lelasan Kuantitatif lwn Hakisan Elektrokimia
Ujian terkawal dalam buburan 20% NaHCO₃ pada 60 darjah dengan halaju aliran 2 m/s lebih 500 jam telah mewujudkan perkara berikut untuk titanium Gred 2. Kadar kakisan elektrokimia sahaja (dalam larutan bebas zarah-yang bertakung) ialah 0.01–0.05 mm setahun, menyumbang 5–10% kepada kegagalan keseluruhan. Kadar lelasan daripada hentaman kristal ialah 0.15–0.35 mm setahun, menyumbang 60–75% kepada kegagalan keseluruhan. Sinergi kakisan{17}}hakisan (kesan gabungan lelasan dan kakisan) ialah 0.05–0.15 mm setahun, menyumbang 15–30% kepada kegagalan keseluruhan. Jumlah kehilangan bahan ialah 0.25–0.55 mm setahun, dengan lelasan sebagai mekanisme yang dominan.
Pengaruh Kepekatan Pepejal dan Halaju Aliran Terhadap Kadar Lelasan
Kadar lelasan meningkat dengan kepekatan pepejal dan halaju aliran. Pada 10% pepejal dan 1 m/s, kadar lelasan ialah 0.08–0.15 mm setahun, dan jumlah kehilangan bahan ialah 0.12–0.22 mm setahun. Pada 20% pepejal dan 1 m/s, kadar lelasan ialah 0.12–0.25 mm setahun, dan jumlah kerugian ialah 0.18–0.35 mm setahun. Pada 20% pepejal dan 2 m/s, kadar lelasan ialah 0.20–0.40 mm setahun, dan jumlah kerugian ialah 0.25–0.55 mm setahun. Pada 30% pepejal dan 2 m/s, kadar lelasan ialah 0.30–0.55 mm setahun, dan jumlah kerugian ialah 0.40–0.70 mm setahun. Pada 20% pepejal dan 3 m/s, kadar lelasan ialah 0.35–0.65 mm setahun, dan jumlah kerugian ialah 0.45–0.80 mm setahun.
Panduan Perlindungan Lelasan untuk Pemanas Buburan Bikarbonat
Jadual berikut menyediakan cadangan untuk melindungi pemanas titanium Gred 2 dalam buburan natrium bikarbonat 20% pada 60 darjah .
| Keadaan slurry | Halaju Aliran (m/s) | Kadar Lelasan (mm/tahun) | Jumlah Kehilangan Bahan (mm/tahun) | Perlindungan yang Disyorkan | Jangkaan Hayat (dinding 1.5 mm) |
|---|---|---|---|---|---|
| pepejal rendah (<10%) | <1 | 0.08–0.15 | 0.12–0.22 | tiada | 5–8 tahun |
| Pepejal sederhana (10–20%) | <1 | 0.12–0.25 | 0.18–0.35 | salutan timah | 3–5 tahun |
| Pepejal sederhana (10–20%) | 1–2 | 0.20–0.40 | 0.25–0.55 | Lengan pakai boleh diganti | 2–3 tahun |
| Pepejal tinggi (20–30%) | 1–2 | 0.30–0.55 | 0.40–0.70 | Kurangkan halaju + salutan | 1–2 tahun |
| High solids (>20%) | >2 | >0.35 | >0.45 | Proses reka bentuk semula | <1 year |
Kejuruteraan Melangkaui Perlindungan Lelasan
Gred titanium tidak menjejaskan rintangan lelasan dengan ketara; Gred 2, Gred 7, dan Gred 12 mempunyai kekerasan yang sama. Ketebalan dinding menyediakan elaun haus; dinding 2.0 mm dengan lelasan 0.30 mm setahun bertahan selama 6–7 tahun. Salutan titanium nitrida (TiN) yang digunakan oleh pemendapan wap fizikal mempunyai kekerasan 2,000 HV dan mengurangkan lelasan sebanyak 70–80%. Lengan haus boleh diganti yang diperbuat daripada keluli tahan karat atau seramik yang dikeraskan boleh digunakan. Mengurangkan halaju aliran dengan menukar kelajuan pam atau menambah penyekat mengurangkan kadar lelasan. Hidrosiklon boleh mengeluarkan kristal daripada buburan sebelum ia mencapai pemanas.
Membuat Spesifikasi Termaklum
Untuk pemanas elektrik titanium dalam buburan natrium bikarbonat 20% pada 60 darjah, kurangkan halaju aliran di bawah 1 m/s untuk mengekalkan kadar lelasan di bawah 0.15 mm setahun. Jika halaju aliran yang lebih tinggi tidak dapat dielakkan, nyatakan salutan TiN (ketebalan 5 µm) atau lengan haus yang boleh diganti. Untuk pemasangan baharu, reka bentuk tangki dengan ruang pemanas yang berasingan di mana buburan tidak dikitar semula. Semasa operasi, pantau pemanas untuk penipisan menggunakan tolok ketebalan ultrasonik setiap 6 bulan. Jika kadar lelasan melebihi 0.2 mm setahun, pasangkan pelurus aliran atau kurangkan kelajuan pam. Dengan mengawal lelasan sebagai mekanisme kegagalan yang dominan, jurutera memanjangkan hayat perkhidmatan pemanas titanium dalam perkhidmatan buburan natrium bikarbonat.
