한 화학 공장에서는 9개월의 서비스 이후 도금조의 PTFE 침지 히터를 교체했습니다. 동일한 히터 모델이 다른 시설의 유사한 탱크에서 4년 동안 지속되었습니다. 차이점은 용존 고형물 농도였습니다. 실패한 설치에서는 350g/L의 용해된 염이 있는 욕조를 실행한 반면, 성공적인 설치에서는 120g/L에서 실행했습니다. 고형분 농도가 높을수록 점도가 증가하고 유체의 열전도도가 감소하여 안전한 와트 밀도가 낮아졌습니다.
용해된 고체는 두 가지 방식으로 열 전달에 영향을 미칩니다. 이는 유체의 점도를 증가시켜 히터 표면의 열 경계층을 두껍게 만듭니다. 또한 유체의 열전도도를 감소시켜 열이 유체를 통해 이동하는 속도를 낮춥니다. 결합된 효과는 주어진 와트 밀도에 대해 더 낮은 대류 열 전달 계수와 더 높은 히터 표면 온도입니다.
용해된 고체가 유체 특성을 변경하는 방법
용존 고형물 농도가 증가하면 유체의 점성이 높아지고 열 전도성이 낮아집니다. 점도 증가는 대부분의 염의 농도에 따라 대략 선형입니다. 열전도율 감소는 더 작지만 여전히 측정 가능합니다.
300g/L의 염이 용해된 도금조는 같은 온도에서 물의 점도가 2~3배일 수 있습니다. 열전도율은 10~15% 더 낮을 수 있습니다. 두 특성에 따라 달라지는 대류 열전달 계수는 물보다 25~40% 낮을 수 있습니다.
| 용해된 고체 | 상대점도 | 상대 열전도율 | 대류 계수 대 물 | 안전한 와트 밀도 |
|---|---|---|---|---|
| <50 g/L | 1.0–1.1× | 0.98–1.0× | 0.9–1.0× | 1.4~1.6W/cm² |
| 50–150 g/L | 1.1–1.4× | 0.95–0.98× | 0.75–0.90× | 1.2~1.4W/cm² |
| 150–250 g/L | 1.4–1.8× | 0.92–0.95× | 0.60–0.75× | 1.0~1.2W/cm² |
| 250–350 g/L | 1.8–2.5× | 0.88–0.92× | 0.45–0.60× | 0.8~1.0W/cm² |
| >350 g/L | >2.5× | <0.88× | <0.45× | 0.6~0.8W/cm² |
용해된 고형물 농도와 유체 특성 및 안전한 와트 밀도에 미치는 영향
동일한 히터 모델이 고형분 함량에서 실패하는 이유
저-고체 수조에서 1.2W/cm²로 작동하는 히터는 벌크 유체보다 표면 온도가 15~18도 더 높을 수 있습니다. 고-고형 수조에 있는 동일한 히터는 벌크보다 표면 온도가 25~35도 더 높을 수 있습니다. 표면 온도가 높을수록 침투, 산화 및 스케일 침전이 가속화됩니다.
표면 온도가 높을수록 증착의 추진력도 증가합니다. 벌크 온도에서 거의 포화 상태인 용해된 염은 히터 표면에서 포화 상태를 초과할 수 있습니다. 그들은 표면에 침전되어 열 저항을 추가하고 표면 온도를 더욱 높이는 스케일 층을 형성합니다.
고-고체 수조에 대한 실제적인 와트 밀도 제한
용존 고형물이 250g/L 이상인 욕조의 경우, 적당히 교반된 조건에서 안전한 와트 밀도는 0.8~1.0W/cm²입니다. 350g/L를 초과하는 수조의 경우 한도는 0.6~0.8W/cm²로 떨어집니다. 이 값은 히터 표면 온도 제한이 100~110도라고 가정합니다.
| 용해된 고체 | 온도 | 안전한 와트 밀도 | 5kW의 표면적 | 예상 서비스 수명 |
|---|---|---|---|---|
| <100 g/L | 60도 | 1.4W/cm² | 3,571cm² | 4~6년 |
| 100–200 g/L | 60도 | 1.2W/cm² | 4,167cm² | 3~4년 |
| 200–300 g/L | 60도 | 1.0W/cm² | 5,000cm² | 2~3년 |
| 300–400 g/L | 60도 | 0.8W/cm² | 6,250cm² | 18~30개월 |
| >400 g/L | 60도 | 0.6W/cm² | 8,333cm² | 12~24개월 |
용존 고형물 농도에 따른 안전한 와트 밀도 및 표면적 요구 사항
용해된 고체 측정
용해된 고형물 농도는 수조의 샘플을 증발시키고 잔류물의 무게를 측정하여 측정할 수 있습니다. 측정은 작동 온도에서 수행되거나 작동 온도로 수정되어야 합니다.
전도도 측정기는 용존 고형물의 신속한 추정치를 제공합니다. 전도도는 대부분의 도금조의 농도와 상관관계가 있습니다. 특정 수조 화학에 맞게 관계를 보정해야 합니다.
표준 히터가 와트 밀도 요구 사항을 충족할 수 없는 경우
높은 전력 요구 사항과 제한된 주변 공간을 가진 고{0}}고형분 도금조는 화학에서 요구하는 낮은 와트 밀도의 표준 PTFE 침지 히터를 수용할 수 없는 경우가 많습니다. 넓은 표면적, 낮은 와트 밀도 및 흐름-최적화된 위치를 갖춘 맞춤형 PTFE 침지 히터 구성은 와트 밀도 불일치의 근본 원인을 해결합니다. 사양 프로세스에는 용존 고형물 농도, 작동 온도, 탱크 크기, 흐름 조건 및 필요한 전력량이 필요합니다. 고형물 수조가 있는 시설의 경우-이 애플리케이션별 접근 방식은 코팅 품질 저하를 줄이고 히터 서비스 수명을 연장합니다.
