Stagnacija mehurčkov je univerzalna skrita nevarnost korozije v potopljenih fermentacijskih ogrevalnih sistemih. Ko površina grelne cevi segreje medij, se raztopljeni plin izloči in tvori drobne mehurčke, ki se zberejo na najvišji točki snopa cevi in tvorijo neprekinjen zračni film. Okolje s pomanjkanjem-kisika pod zračnim filmom uniči površinsko proti{3}}korozijsko zaščitno plast in povzroči lokalno dolgotrajno -pod-korozijo usedlin. Različni proti{7}}korozijski ogrevalni materiali imajo različno toleranco za poškodbe zaradi zadrževanja mehurčkov, različen pa je tudi optimalni naklon namestitve za izpušne mehurčke. Ta članek analizira tveganja korozije, ki jih povzroča pokritost z zračnim filmom na grelnikih iz nerjavečega jekla 316L, čistega titana, kvarca in PFA, ter predlaga ciljne standarde načrtovanja kota namestitve za vsak material.
Grelne cevi iz nerjavečega jekla 316L so najbolj občutljive na dolgotrajno-korozijo zaradi stagnacije mehurčkov. -S kromom bogat pasivni film se ne more učinkovito sam-popravljati v območjih-zračnega filma, kjer primanjkuje kisika. Tudi kratkotrajna- neprekinjena pokritost z mehurčki bo povzročila mat razbarvanje, kloridni ioni v fermentacijskem mediju pa hitro razjedajo poškodovan film in tvorijo globoke luknjaste jamice. Območja zvarov na zgornjem loku vodoravnih cevi iz nerjavečega jekla postanejo koncentrirane korozijske točke, ki lahko predrejo steno cevi v enem letu pod -delovnimi pogoji visoke korozije. Za popolno izpraznitev mehurčkov je prepovedana vodoravna namestitev grelnih snopov iz nerjavečega jekla; najmanjši naklonski kot je nadzorovan pri 12 stopinjah, pri čemer je vstopni konec tekočine nižji in izpušni konec višji. V kombinaciji z zasnovo pregrade za kroženje toka pretok tekočine nenehno čisti zgornjo površino cevi, da razbije preostale drobne zračne mehurčke in prepreči kopičenje statičnega plinskega filma.
Grelne cevi iz čistega titana imajo močnejšo proti-korozijsko toleranco za občasno pokritost z mehurčki zahvaljujoč pasivnemu -TiO₂ filmu, ki se samopopravlja. Kratkotrajno-pomanjkanje kisika bo povzročilo le rahlo beljenje titanove površine, popolno zračno izpiranje med čiščenjem CIP pa lahko obnovi kompakten zaščitni film. Vendar pa bo dolgoročno{5}}stabilno zadrževanje mehurčkov še vedno upočasnilo regeneracijo filma in postopoma oblikovalo lokalne korozijske napake, zlasti če so v mediju sledovi fluorida. Priporočen naklon namestitve za titanove cevi je 8 stopinj do 10 stopinj, kar uravnoteži enakomerno izmenjavo toplote in samodejno praznjenje mehurčkov. Pri snopih cevi iz titana z velikim{10}}premerom so pomožne majhne odvodne cevi razporejene na najvišji točki grelnega sklopa za zbiranje in odvajanje velikih mehurčkov, kar dodatno skrajša čas pokrivanja zračnega filma na steni cevi.
Kvarčne proti{0}}korozijske grelne cevi niso izpostavljene elektrokemični koroziji zaradi stagnacije mehurčkov, vendar plinski film resno zmanjša učinkovitost prenosa toplote in prinaša skrita tveganja toplotnega stresa. Nizka toplotna prevodnost kremenčevega stekla vodi do očitne temperaturne razlike med steno cevi, prekrito z zračnim filmom, in potopljenim delom. Ponavljajoč se vpliv temperaturnih razlik povzroči kumulativne notranje mikrorazpoke, kar pospeši nevarnost poka stekla. Medtem statični mehurčki izolirajo čistilno tekočino med CIP cikli, pri čemer na zgornji površini cevi ostanejo ostanki sladkorne umazanije, ki se trdno oprime, ko kremenčevo površino razjeda alkalija. Kvarčne grelne cevi imajo večji nagnjeni kot več kot 15 stopinj, kvarčne cevi z majhnim-premerom pa so nameščene z navpično nagibno postavitvijo, da se zagotovi brez mrtvega kota za kopičenje mehurčkov in enakomerno čiščenje tekočine po celotni stekleni površini.
Grelniki s prevleko iz PFA se soočajo z dvojno nevarnostjo stagnacije mehurčkov: zmanjšana učinkovitost izmenjave toplote in lokalno pregrevanje, ki pospešuje staranje prevleke. Zračni film tvori dodatno toplotno pregrado na površini fluoroplastike, s čimer dvigne dejansko temperaturo osnovne kovine prevleke daleč nad nastavljeno temperaturo medija. Dolgotrajno-lokalno pregrevanje povzroči, da prevleka PFA izgubi prožnost, zaradi česar nastajajo mikrorazpoke in mehurji pod hladno-vročimi izmeničnimi cikli. Ko se mehurčki zberejo na praskah na površini prevleke, se korozivni medij neprestano infiltrira, da rjavi notranji substrat iz ogljikovega jekla. Optimalni kot namestitve za grelnike PFA je 10 stopinj –13 stopinj, obtočne črpalke z visokim-pretokom pa se ujemajo tako, da okrepijo čiščenje-pretoka in preprečujejo, da bi se statični mehurčki dolgotrajno oprijemali-površine-površine fluoroplastike z nizko energijo.
V celotni zasnovi ogrevalnega sistema je treba namestitveni kot prilagoditi glede na material grelne cevi namesto sprejetja enotne vodoravne postavitve. Avtomatski izpušni ventili so nameščeni na najvišji točki vseh nagnjenih grelnih snopov za redno odvajanje agregiranega plina, kar dodatno zmanjšuje tveganje korozije zaradi stagnacije mehurčkov. Dnevni patruljni pregled se osredotoča na zgornji lok cevnega snopa, da bi opazil nenormalno razbarvanje in nabiranje umazanije ter presodil, ali namestitveni kot ustreza zahtevam izpušnih plinov.
Če povzamemo, zračni film zaradi stagnacije mehurčkov povzroči različne stopnje poškodb štirih proti-korozijskih grelnih cevi: nerjaveče jeklo hitro ustvari prodorne luknjice, titan trpi za počasno pasivno razgradnjo filma, kremen kopiči razpoke zaradi toplotnih obremenitev, prevleka iz PFA pa se postara in nastane mehurje zaradi lokalnega pregrevanja. Oblikovanje diferenciranih standardov nagnjenega vgradnega kota za vsak material lahko bistveno odpravi pokritost s statično plinsko plastjo, stabilizira zmogljivost izmenjave toplote in podaljša življenjsko dobo opreme za fermentacijsko ogrevanje proti-koroziji.
