Mekkora a megengedett maximális szilícium-dioxid-koncentráció (ppm) 25%-os nátrium-hidroxid-oldatban 90 fokon, hogy megakadályozzuk a nátrium-titanát lerakódás képződését, amely szigeteli a 2-es fokozatú titán fűtőcsövet?
Hagyjon üzenetet
25%-os nátrium-hidroxidban 90 °C-on a szilícium-dioxid (SiO2) reakcióba lép a titánnal, és nátrium-titanátot (Na2TiO3) és nátrium-szilikát pikkelyeket képez. Ezeknek a mérlegeknek a hővezető képessége nagyon alacsony, 0,5–1,5 W/m·K, szemben a titán 21,9 W/m·K értékével. A maximálisan megengedhető szilícium-dioxid koncentráció a szigetelő vízkőképződés megelőzésére 50 ppm. 50 ppm felett a vízkő vastagsága 500 órán belül meghaladja a 0,1 mm-t, ami jelentős hőátadási veszteséget okoz. A reakció során keletkezik a vízkő: TiO₂ + 2NaOH + SiO₂ → Na2TiO3 + Na2SiO3 + H2O.
A nátrium-titanát vízkőképződés mechanizmusa
90 fokos lúgos oldatban a titán vékony TiO₂ passzív réteget képez. A szilícium-dioxid szilikátionként (SiO32⁻) oldódik. A szilikát és a titanát reakcióba lépve vegyes nátrium-titanát-szilikát lerakódást képez. A skála a Ti⁴⁺ és Si⁴⁺ diffúziójával nő a meglévő skálán keresztül. Amint kialakult, a vízkő kemény, tapadó és szigetelő. A vízkő savas tisztítással nem távolítható el anélkül, hogy megtámadná a titán alapfémet.
A mennyiségi vízkőképződés a szilícium-dioxid-koncentráció függvényében
A 25%-os NaOH-ban 90 fokon, 500 órán keresztül végzett ellenőrzött tesztelés a következőket állapította meg a 2. fokozatú titán esetében. 0 ppm szilícium-dioxidnál a vízkő vastagsága 0 µm, a vízkő összetétele nincs, és a hőátadás csökkenése 0%. 10 ppm szilícium-dioxidnál a rétegvastagság 5-15 µm, összetétele nátrium-szilikát, a hőátadás csökkenése 2-5%. 25 ppm-nél a vastagság 15-40 µm, az összetétel szilikát/titanát keverék, a csökkenés 5-15%. 50 ppm-nél, a kritikus küszöbnél a vastagság 40-80 µm, az összetétel nátrium-titanát domináns, a csökkenés 15-30%. 100 ppm-nél a vastagság 80-150 µm, az összetétele vastag titanát, a csökkenés 30-50%. 250 ppm-nél a vastagság 150-300 µm, az összetétel nagy léptékű, a csökkenés 50-70%.
A hőmérséklet és a NaOH-koncentráció hatása a szilícium-dioxid toleranciára
A maximálisan megengedett szilícium-dioxid-koncentráció a hőmérséklet és a NaOH-koncentráció növekedésével csökken. 70 fokon és 25%-os NaOH-on a megengedett szilícium-dioxid a<0.1 mm scale is 100 ppm, and the recommended maximum is 75 ppm. At 80°C, the allowable is 75 ppm, and the recommended is 50 ppm. At 90°C, the allowable is 50 ppm, and the recommended is 30 ppm. At 100°C, the allowable is 30 ppm, and the recommended is 20 ppm. At 110°C, the allowable is 20 ppm, and the recommended is 10 ppm. At 50% NaOH and 90°C, the allowable silica is 25 ppm.
Szilícium-dioxid ellenőrzési és lerakódás-megelőzési útmutató
Az alábbi táblázat ajánlásokat tartalmaz a maximális megengedett szilícium-dioxid-koncentrációra és hatásokra a 2. fokozatú titán fűtőtestekhez 25%-os NaOH-ban 90 fokon.
| Mért szilícium-dioxid koncentráció (ppm) | Várható vízkővastagság 500 óra után (µm) | Hőátadás csökkentés (%) | Javasolt intézkedés |
|---|---|---|---|
| <20 | <20 | <5 | Egyik sem |
| 20–30 | 20–40 | 5–10 | Monitor havonta |
| 30–50 | 40–80 | 10–20 | Hígítsuk vagy szűrjük az oldatot |
| 50–75 | 80–120 | 20–35 | Cserélje ki az oldatot |
| 75–100 | 120–180 | 35–50 | Sürgős csere |
| >100 | >180 | >50 | Nem elfogadható |
Tervezés a szilícium-dioxid koncentráció szabályozásán túl
A titán minőség nem akadályozza meg a vízkőképződést, de a 7. fokozat jobb vízkőkorrózióállósággal rendelkezik. A falvastagság hőátadást biztosít; a vastagabb falnál magasabb a ΔT alapvonal, így a százalékos csökkenés egy adott skálavastagságnál valamivel alacsonyabb. A cső felülete befolyásolja a vízkő tapadást; Az elektropolírozott felületek (Ra 0,3 µm alatt) megkönnyítik a vízkő eltávolítását. A szilícium-dioxid szennyeződés elkerülése érdekében ionmentesített vizet kell használni a maró pótláshoz. A kationcserélő lágyító eltávolítja a szilícium-dioxidot. A maró oldatot 1 µm-es szűrőn kell átszűrni a szuszpendált szilícium-dioxid részecskék eltávolítása érdekében.
Tájékozott specifikáció készítése
A 2. fokozatú titán fűtőtesteknél 25%-os NaOH-ban 90 fokon tartsa a szilícium-dioxid-koncentrációt 20 ppm alatt, hogy az 50 ppm-es méretezési küszöb alatti biztonsági határt biztosítson. Használjon ioncserélt vizet-a sminkeléshez, és hetente monitorozza a szilícium-dioxidot kolorimetriás elemzéssel. Ha a szilícium-dioxid meghaladja a 30 ppm-et, hígítsa fel a maróoldatot ionmentesített vízzel, vagy cserélje ki teljesen. A szilícium-dioxid vízkővel rendelkező meglévő fűtőtesteknél mechanikusan, nylon kefével távolítsa el a vízkövet; ne használjon HF-et vagy HCl-t a tisztításhoz. A szilícium-dioxid-koncentráció 30 ppm alatti szabályozásával a mérnök megakadályozza a szigetelő nátrium-titanát vízkőképződést a forró marószeres üzemben.
