도금 공장에서는 정기적인 스케일 제거를 위해 4kW PTFE 침지 히터를 사용했습니다. 덮개에는 8개월 동안 사용하면서 1.5mm 두께의 탄산칼슘과 금속 수산화물 침전물이 축적되었습니다. 히터를 묽은 염산으로 세척하고 헹구고 탱크에 되돌려 놓았습니다. 2주 만에 가열-시간은 석회질 제거 전보다 눈에 띄게 길어졌습니다. 히터에 정상적인 전류가 흐르고 있었습니다. 겉은 깨끗해 보였습니다. 그런데 출력이 떨어졌다.
스케일 제거는 절연 침전층을 제거하여 열 전달을 회복시킵니다. 대부분의 경우 석회질을 제거한 히터는 새 것과 같은 성능을 발휘합니다. 그러나 어떤 경우에는 석회질 제거로 인해 다른 문제가 나타나거나 발생합니다.{2}}덮개가 깨끗해 보이더라도 출력이 감소하는 문제입니다.
퇴적물이 저하된 표면을 가리고 있었습니다.
스케일 침전물은 가장 뜨거운 표면에 우선적으로 형성됩니다. 가장 뜨거웠던 피복 부분에는 가장 두꺼운 스케일이 축적되었습니다. 스케일이 제거되면 밑에 있는 PTFE가 노출되고-처음에 증착을 유발한 상승된 온도로 인해 해당 표면이 저하되었을 수 있습니다.
분해는 표면 산화, 미세 균열 또는 폴리머의 매끄러운 마감 손실 등의 형태로 나타날 수 있습니다. 거친 표면은 열 경계층 두께를 증가시켜 증착층 없이도 열 전달을 감소시킵니다. 히터의 전력이 손실된 것은 아니지만 해당 전력을 유체에 효율적으로 전달하는 능력이 손실되었습니다.
| 석회질 제거 전-상태 | 사후-석회 제거 결과 | 열 전달에 미치는 영향 | 행동 |
|---|---|---|---|
| 라이트 스케일, 0.5mm | 매끄러운 표면 | 거의-새것으로 복원됨 | 없음 |
| 보통 규모, 1.0mm | 약간의 변색 | 경미한 감소 | 감시 장치 |
| 헤비 스케일, 1.5mm | 변색, 거칠어짐 | 적당한 감소 | 계획 교체 |
| 매우 무거운 스케일, 2.0mm+ | 금이 가거나 물집이 생겼습니다. | 상당한 감소 | 히터 교체 |
석회질 제거 후-표면 상태 및 열 전달에 미치는 영향
석회질 제거 과정 자체로 인해 표면이 손상될 수 있습니다.
모든 스케일 제거 방법이 PTFE에 부드러운 것은 아닙니다. 스케일을 용해하는 데 사용되는 산은 농도나 온도가 너무 높으면 폴리머를 공격할 수도 있습니다. 10% 및 40도의 염산은 일반적으로 PTFE에 안전합니다. 20% 및 60도 염산은 장기간 노출 시 표면 저하를 일으킬 수 있습니다.
기계적 석회질 제거-스크래핑, 브러싱 또는 연마 패드-는 석회질을 빠르게 제거하지만 PTFE에 흠집을 낼 수 있습니다. 움푹 패인 표면은 향후 증착을 위한 핵 생성 사이트를 생성하고 경계층 두께를 증가시킵니다. 히터는 깨끗하지만 더 이상 매끄럽지 않을 수 있습니다.
고압- 워터 제트는 두꺼운 스케일에 효과적이지만 노즐을 너무 가깝게 잡거나 압력이 너무 높으면 PTFE가 손상될 수 있습니다. 50-70bar의 압력 한계와 최소 150mm의 노즐 거리가 권장됩니다.
스케일 침전물이 표면을 영구적으로 변화시켰을 수 있습니다.
스케일 제거 과정에서 PTFE가 손상되지 않더라도 스케일 자체가 표면 화학을 변경했을 수 있습니다. 칼슘 및 규산염 침전물은 PTFE에 화학적으로 결합되어 산 세척으로 제거되지 않는 얇은 잔류물을 남길 수 있습니다. 이 잔류물은 눈에 보이지 않지만 습윤성과 열 전달에 영향을 미칩니다.
원래 소수성-물을 밀어내는- 표면은 스케일에 장기간 노출되면 친수성이 될 수 있습니다. 친수성 표면은 내열성을 추가하는 얇은 수막 형성을 촉진합니다. 효과는 작지만 시간이 지남에 따라 측정 가능합니다.
히터가 안전 온도 이상으로 작동했을 수 있습니다.
석회질 제거 후 출력 손실이 발생하는 가장 일반적인 이유는 석회질 제거 전에 히터가 안전 피복 온도 이상으로 작동했기 때문입니다. 스케일 층은 외장을 절연하여 온도를 높였습니다. 온도가 상승하면 PTFE의 품질이 저하되어 열 전도성이 감소하고 요소와 유체 사이의 열 저항이 증가합니다.
저하가 눈에 보이지 않을 수도 있습니다. 외장이 손상되지 않은 것처럼 보일 수 있습니다. 그러나 고분자 구조가 바뀌었고 열 전도 능력이 감소했습니다. 히터가 더 이상 원래 사양대로 작동하지 않습니다.
| 작동 조건 | 스케일 제거 전 외장 온도 | 스케일 제거 후 덮개 온도 | PTFE 상태 | 출력 손실 |
|---|---|---|---|---|
| 보통, 가벼운 규모 | 95도 | 90도 | 손대지 않은 | 없음 |
| 높고 중간 정도의 규모 | 110도 | 95도 | 약간의 저하 | 3–5% |
| 높고 무거운 규모 | 125도 | 100도 | 보통 수준의 저하 | 8–12% |
| 과도하고 매우 무거운 스케일 | 140도 + | 105도 + | 심각한 저하 | 15–25% |
도금 탱크의 스케일 제거 후 피복 온도 및 출력 손실
출력 손실이 영구적인지 확인하는 방법
간단한 테스트를 통해 출력 손실이 영구적인 피복 성능 저하로 인한 것인지 일시적인 조건으로 인한 것인지 확인할 수 있습니다. 석회질 제거 직후 가열-시간을 측정하고 이를 동일한 탱크에 있는 동일한 등급의 새 히터를 사용한 가열-시간과 비교합니다.
가열-시간이 새-히터 기준선의 10% 이내이면 히터가 적절하게 작동하는 것입니다. 15~25% 더 길면 PTFE의 성능이 저하되고 히터의 유효 수명이 거의 다 된 것입니다. 25% 이상 길어지면 히터를 교체해야 합니다.
외장 온도 측정은 추가 정보를 제공합니다. 정상 부하 시 외장 온도가 스케일 제거 후 벌크 유체 온도보다 20도 이상 높으면 열 저항이 증가하고 히터가 더 이상 효율적으로 작동하지 않습니다.
스케일 제거 후 출력 손실 방지
가장 효과적인 예방 방법은 스케일 층이 피복 온도를 분해 범위로 올릴 만큼 두꺼워지기 전에 스케일을 제거하는 것입니다. 고정된 달력이 아닌-검사 결과에 따른 정기적인 스케일 제거 일정은-스케일 층을 얇게 유지하고 외장 온도를 안전한 한계 내로 유지합니다.
가장 부드럽고 효과적인 석회질 제거 방법을 사용하면 표면 손상 위험이 줄어듭니다. 적당한 온도에서 희석된 산 순환이 기계적 긁기 또는 고압 분사보다 선호됩니다.-
와트 밀도를 낮추면 외장 온도가 감소하고 스케일 형성과 외장 성능 저하가 느려집니다. 0.9W/cm²로 작동하는 히터는 1.4W/cm²의 히터보다 피복 온도가 10~15도 낮아서 청소 간격이 길어지고 석회질 제거가 필요한 온도-로 인한 성능 저하가 줄어듭니다.
출력 손실이 사양 문제를 나타내는 경우
동일한 탱크에서 스케일 제거 후 반복적으로 출력 손실이 발생하는 것은 히터가 열 한계에 너무 가깝게 작동하고 있음을 나타냅니다. 높은 와트 밀도, 높은 수조 온도 또는 열악한 흐름은 모두 피복 온도 상승 및 분해 가속화에 영향을 미칩니다. 더 낮은 와트 밀도, 개선된 흐름 접근 및 더 큰 표면적을 갖춘 맞춤형 PTFE 침지 히터 구성은 외장 성능 저하 속도를 줄이고 필요한 청소 간격을 연장합니다. 사양 프로세스에는 수조 화학, 작동 온도, 스케일 구성 및 이전 히터의 스케일 제거 이력이 필요합니다.
