Apakah Ketebalan Dinding Sarung Keluli Tahan Karat 316 Maksimum yang Dibenarkan untuk-Aplikasi Pemanasan Stim Bertekanan Rendah pada 130 Darjah Celcius dengan Pulangan Kondensat?

Jurutera proses yang membina pemanas rendaman elektrik untuk-sistem stim tekanan rendah seperti jaket stim, ruang pelembapan dan peralatan pensterilan menghadapi satu set kekangan yang unik dengan kewujudan pengembalian kondensat. Tidak seperti air tulen atau aplikasi wap kering sistem pemulangan kondensat mempunyai campuran air cecair, oksigen terlarut dan biasanya mengesan jumlah asid karbonik daripada karbon dioksida terlarut. Persekitaran agak menghakis kepada keluli tahan karat 316, terutamanya pada-antara muka wap air di mana kecerunan kepekatan oksigen menghasilkan kakisan setempat. Elaun kakisan ditentukan oleh ketebalan dinding sarung 316 dan lebih penting lagi suhu permukaan berbanding dengan suhu tepu wap. Jika suhu permukaan sarung terlalu rendah, ia menggalakkan pembentukan salutan kondensat dan kakisan, tetapi jika ia terlalu tinggi, ia meningkatkan penskalaan dan tegasan haba. Artikel ini mentakrifkan ketebalan dinding maksimum yang dibenarkan untuk 316 sarung dalam perkhidmatan stim pemulangan kondensat berdasarkan kadar kakisan dan pengoptimuman penghantaran haba.

Mekanisme Kakisan dalam Pengembalian Kondensat Stim
Tekanan tepu stim tekanan rendah pada 130 darjah adalah kira-kira 2.7 bar mutlak. Apabila stim bertemu dengan permukaan di bawah suhu tepu, ia menghasilkan kondensat dalam bentuk salutan cecair. Kondensat ini menghilangkan oksigen dan karbon dioksida daripada wap dan dari udara dalam-kebocoran, dan membentuk larutan asid sederhana, dengan pH 4.5 hingga 6.0. 316 keluli tahan karat menunjukkan dalam persekitaran ini kadar kakisan secara umum 0.02–0.08 mm/tahun bergantung pada kandungan oksigen dan kadar penjanaan semula kondensat. Lebih penting lagi, serangan setempat-kakisan pitting dan celah{11}}berlaku dalam garis air di mana sarung menembusi lapisan kondensat. Pembentukan sel kepekatan oksigen boleh mengakibatkan kadar kakisan berhampiran garisan air yang dua hingga lima kali lebih tinggi daripada kadar terendam sepenuhnya. Untuk pemanas hayat reka bentuk lima-tahun, elaun kakisan 0.2–0.4 mm diperlukan untuk kakisan am + 0.3–0.6 mm diperlukan untuk serangan garis air. Sarung 1.0 mm tidak akan mempunyai margin yang mencukupi dan akan berlubang dalam dua hingga tiga tahun. Sarung 1.6 mm memberikan margin yang mencukupi untuk hayat perkhidmatan lima tahun. Walau bagaimanapun, dinding yang lebih tebal boleh membawa kepada suhu permukaan sarung yang lebih tinggi pada ketumpatan watt tertentu, yang boleh menjejaskan kelakuan pemeluwapan.

Pengaruh ketebalan dinding pada pembentukan filem kondensat dan kakisan
Untuk pemanas yang bekerja dalam stim pada 130 darjah, suhu permukaan sarung harus lebih tinggi daripada suhu tepu untuk mengelakkan pembentukan filem kondensat. Keadaan wap kering tanpa air cecair pada sarung diperoleh apabila suhu permukaan 5-10 darjah melebihi tepu. 316 kadar kakisan dalam wap kering adalah sederhana - < 0.01 mm setahun. Kadar kakisan di atas adalah untuk filem kondensat berterusan pada atau di bawah suhu permukaan tepu. Suhu permukaan sarung dikira sebagai suhu wap pukal ditambah kenaikan suhu akibat fluks haba melalui dinding sarung. Dinding yang lebih tebal menambah rintangan konduktif dan seterusnya meningkatkan suhu permukaan untuk ketumpatan watt tertentu. Sarung berdinding tebal sebenarnya boleh menghalang kakisan dengan mengekalkan permukaan kering. Sarung berdinding sempit boleh berjalan lebih sejuk dan menggalakkan serangan kondensat. Pertimbangkan pemanas pada 8 W/cm² dalam stim 130 darjah. Suhu permukaan luar sarung dinding 1.0 mm 316 adalah kira-kira 133 darjah, hanya 3 darjah di atas ketepuan. Keadaan marginal boleh menghasilkan kondensat terputus-putus. Suhu permukaan luar sarung dinding 1.6mm adalah kira-kira 138 darjah - 8 darjah di atas ketepuan, oleh itu terdapat margin selamat untuk operasi kering. Bukan penambahan bahan yang meminimumkan kakisan, tetapi perubahan keadaan permukaan daripada basah kepada kering yang disediakan oleh dinding tebal. Ini adalah pengajaran penting kepada reka bentuk sistem stim: dinding yang lebih besar boleh menjadi baik untuk rintangan kakisan walaupun dalam situasi pemeluwapan.

Ketebalan Dinding Disyorkan untuk Pemulangan Kondensat Perkhidmatan Stim
Jadual berikut menyenaraikan ketebalan dinding sarung yang boleh diterima untuk pemanas rendaman elektrik dalam perkhidmatan stim tekanan rendah dengan pengembalian kondensat. Nilai dikira untuk operasi berterusan, kualiti stim tipikal untuk sistem dandang industri dan jangka hayat perkhidmatan selama 5 tahun.

Suhu Stim Ketumpatan Watt Pengendalian Disyorkan Minimum 316 Ketebalan Dinding Disyorkan Maksimum 316 Ketebalan Dinding Suhu Permukaan Sarung pada Ketebalan Maksimum Jangkaan Kadar Kakisan Mod Kegagalan Dominan 110 darjah (1.4 bar) 6 – 10 W/cm² 1.2 mm 15 –0.2 mm 1.2 mm 2.0 – 1.2 mm 2. 0.10 mm/tahun Kakisan filem kondensat 120 darjah (2.0 bar) 6 – 10 W/cm² 1.2 mm 2.0 mm 125 – 132 darjah 0.03 – 0.08 mm/tahun Peralihan basah/kering 130 darjah (2.7 bar) 6 – 15 W/cm² 6 – 15 W/cm² darjah Di bawah 0.02 mm/tahun (kering) Cy Terma
Sebarang suhu, pemeluwapan sekejap 4 – 8 W/cm² 1.6 mm 2.5 mm Pembolehubah 0.08 – 0.15 mm/tahun (kitaran basah) Pitting garis air
Untuk suhu wap melebihi 140 darjah, suhu permukaan sarung mungkin melebihi 160 darjah pada dinding tebal, yang boleh menghasilkan pengembangan pendidihan dan skala setempat jika zarah terlarut terdapat di dalam air. Dalam keadaan ini, adalah wajar bahawa ketebalan dinding-rendah dalam julat yang ditentukan diperolehi. Untuk suhu wap di bawah 120 darjah adalah sukar untuk mewujudkan keadaan sarung kering dengan sebarang ketebalan dinding praktikal kerana suhu tepu adalah rendah dan kenaikan suhu akibat fluks haba adalah terhad. Dalam-perkhidmatan wap suhu rendah, jurutera harus menerima bahawa akan ada filem kondensat dan oleh itu menentukan ketebalan dinding berdasarkan elaun kakisan dan bukannya operasi kering.

Pengubahsuaian Reka Bentuk untuk Mencapai Operasi Sarung Kering dengan Dinding Nipis
Jika sarung 316 berdinding nipis-di bawah 1.2 mm diperlukan dalam perkhidmatan stim (biasanya untuk tindak balas terma pantas dalam sistem tekanan rendah), tiga perubahan reka bentuk boleh mengakibatkan operasi kering walaupun kenaikan suhu yang lebih rendah. Salah satunya adalah untuk meningkatkan ketumpatan watt. Peningkatan ketumpatan watt daripada 5 W/cm² kepada 10 W/cm² boleh meningkatkan suhu permukaan sarung sekitar 15–20 darjah dan boleh menukar operasi daripada basah kepada kering. Pertukaran{10}}adalah risiko lebih tinggi untuk terlalu panas setempat jika aliran wap dihentikan. Pelarasan kedua adalah untuk menjalankan pemanas dalam mod terputus-putus pada suhu puncak yang lebih tinggi. Pemanas yang berkitar antara 130 darjah dan 180 darjah akan menghabiskan sebahagian besar masanya melebihi suhu tepu, dengan hanya tempoh sentuhan kondensat yang singkat semasa permulaan. Jika pemanas berada dalam keadaan kering dalam beberapa minit, kerosakan kakisan semasa permulaan adalah terhad. Perubahan terakhir ialah pemasangan longkang kondensat untuk mengelakkan air cecair daripada terbentuk di sekeliling pemanas. Sekiranya tiada kondensat berdiri, kadar kakisan dikurangkan dengan banyaknya walaupun permukaannya lembap dengan filem nipis. Bagi kebanyakan sistem stim perindustrian, ketebalan dinding 1.6 mm adalah kompromi yang baik antara elaun kakisan, margin operasi kering dan kekuatan mekanikal. Jurutera perlu menyediakan margin yang diperlukan pada suhu permukaan, selalunya 5–10 darjah di atas ketepuan, dan meminta pengilang untuk menentukan ketebalan dinding dan gabungan ketumpatan watt yang akan memberikan margin ini. Pembekal yang tidak dapat melakukan anggaran ini mungkin tidak menghargai keperluan khas perkhidmatan kondensat stim.