Kronični glavobol EN Plating Lines
Brezelektrično nikljanje predstavlja edinstveno agresivno okolje za potopne grelnike. Za razliko od elektrolitskih procesov kemija kopeli sama spontano odloži kovino na katero koli katalitično površino. Ta avtokatalitska lastnost naredi izmenjevalnik toplote udeleženca v reakciji galvanizacije in ne pasivnega opazovalca.
Nadzorniki proizvodnje v delavnicah EN in lastnih linijah poročajo o istem vzorcu. Novi grelniki iz nerjavečega jekla delujejo ustrezno tri do šest mesecev. Učinkovitost prenosa toplote se nato začne zmanjševati. Nadzor temperature kopeli postane nereden. Po pregledu je na površini tuljave groba, siva-kovinska prevleka, ki je s kemičnim odstranjevanjem ni mogoče v celoti odstraniti.
Ta pojav, znan kot plošča{0}}out, sčasoma zahteva zamenjavo grelca. Ponavljajoči se cikel nakupa, odstranjevanja plošč, odstranjevanja in zamenjave predstavlja enega največjih posamičnih stroškov vzdrževanja pri brezelektričnih postopkih niklja.
Mehanizem za-izhod plošče na kovinskih površinah
Brezelektrične raztopine niklja vsebujejo nikljev sulfat, redukcijsko sredstvo natrijev hipofosfit, kompleksne kisline in stabilizatorje. Kopel deluje pri 85-92 stopinjah, blizu vrelišča. Pri teh temperaturah hipofosfit oksidira, da sprosti elektrone, ki reducirajo nikljeve ione v kovinski nikelj.
Površina izmenjevalnika toplote iz nerjavečega jekla, ki je električno prevodna in katalitična, zagotavlja idealen substrat za to redukcijsko reakcijo. Tudi pri pasivizaciji kovinska površina vsebuje mikroskopska aktivna mesta. Ko se začne nukleacija niklja, nanesena plast katalizira nadaljnje odlaganje. Avtokatalitični cikel se pospeši, dokler ni celotna potopljena površina prekrita.
Prevlečena plast povzroča vse večje operativne težave. Toplotna prevodnost postopoma slabša, ko se plast z nizko-fosforjevo nikljem debeli. Regulatorji temperature se odzovejo s povečanjem pretoka pare, kar še dodatno zviša temperaturo stene in pospeši stopnjo nanosa v destruktivni povratni zanki. Sčasoma grelec ne more vzdrževati nastavljene vrednosti kopeli niti pri polnem pretoku pare.
Tabela 1: Plo-obnašanje različnih grelnih materialov v kadeh EN
| Material grelnika | Površinska katalitična aktivnost | Plo-začetni čas | Čistivost | Življenjska doba (EN Bath) |
|---|---|---|---|---|
| SS 316L | Visoka (prevodna) | 2-4 tedne | Potreben je trak HNO₃ | 3-6 mesecev |
| Titan | Zmerno | 4-6 tednov | HNO₃ trak s tveganjem HF | 4-8 mesecev |
| Kvarc | Noben | Brez tablice{0}} | Samo mehansko čiščenje | Zlom-omejen |
| PTFE | Brez (-neprevodno) | Brez tablice{0}} | Samo izpiranje | nedoločen |
Podatki iz poročil storitev na terenu v kopeli s srednje-fosforjem EN pri 88 stopinjah.
Zakaj PTFE prekine avtokatalitični cikel
PTFE je neprevoden fluoropolimer s površinsko energijo med najnižjimi med vsemi trdnimi materiali. Dve temeljni lastnosti preprečujeta, da bi plošča-niklja izpadla.
Prvič, površina je električno izolirna. Brezelektrično nanašanje niklja zahteva prenos elektronov na površini substrata. PTFE s skoraj-neskončno površinsko upornostjo ne more sodelovati pri redoks reakciji. Za redukcijo nikljevih ionov na površini fluoropolimera ne obstaja katalitična pot.
Drugič, izredno nizka površinska energija preprečuje močan oprijem, tudi če bi se mikroskopski delci niklja oblikovali v razsuti raztopini in odnesli na površino cevi. Takšni delci, če obstajajo, se med običajnim mešanjem kopeli izperejo, namesto da tvorijo adhezivno nukleacijsko plast.
Izkušnje s terena potrjujejo laboratorijske napovedi. PTFE potopne tuljave, pridobljene po 18 mesecih neprekinjenega servisiranja EN kopeli, ne kažejo merljivega povečanja teže in nobene spremembe hrapavosti površine. Zmogljivost prenosa toplote ostaja enaka stanju, kot je-vgrajen. Odprava občasnega odstranjevanja odpravlja vzdrževalno delo in tok nevarnih odpadkov, povezanih s čiščenjem z dušikovo kislino.
Toplotna zasnova za EN kopeli
Brezelektrične nikljeve kopeli zahtevajo natančen nadzor temperature v območju ±1 stopinje za enakomerno vsebnost fosforja in stopnjo nanosa. PTFE potopni grelniki izpolnjujejo to zahtevo z ustreznimi izračuni velikosti.
Čeprav je koeficient toplotnega prenosa tuljave iz PTFE nižji od koeficienta čiste kovine, ostane stabilen skozi celotno življenjsko dobo. Nasprotno pa ima kovinska tuljava koeficient, ki nenehno pada od plošče-ven. PTFE tuljava zagotavlja dosledno toplotno moč od prvega dne skozi leta delovanja.
PTFE potopni grelnik za 5.000-litrsko EN kopel, ki deluje pri 88 stopinjah, ogrevano z nasičeno paro pri 4 barih, običajno zahteva 28-32 kvadratnih metrov površine za prenos toplote. To je doseženo s konfiguracijo mreže z več prehodi z uporabo tankostenskih cevi OD 10 mm.
Podatki s terena iz ustanove za obdelavo delovnih mest
Delavnica Midwest EN, ki upravlja s šestimi 3800-litrskimi rezervoarji, je dokumentirala zgodovino menjave grelnikov v petih letih pred in po pretvorbi v PTFE.
Pri tuljavah iz nerjavečega jekla je bilo treba vsak rezervoar v povprečju zamenjati grelnik vsake štiri mesece. Med zamenjavami so operaterji izvajali-odstranjevanje dušikove kisline in situ vsakih šest tednov. Vsak dogodek odstranjevanja je ustvaril koncentrirano odpadno kislino, ki jo je bilo treba-odstraniti izven kraja. Skupni letni stroški vzdrževanja,-povezani z grelnikom, na rezervoar so dosegli 22.000 USD, vključno z delom, materiali, odlaganjem odpadkov in izpadi proizvodnje.
Delavnica je poskusno predelala dva rezervoarja v PTFE potopne grelnike. Po 22 mesecih neprekinjenega delovanja so PTFE tuljave pokazale, da ničelna plošča-ni. Učinkovitost prenosa toplote je ostala stabilna. Edino opravljeno vzdrževanje je bil letni vizualni pregled in izpiranje z vodo. Letni stroški vzdrževanja grelnika na rezervoar so padli pod 600 USD.
Operativni vidiki
Pretvorba v PTFE potopno ogrevanje zahteva pozornost do nekaj delovnih podrobnosti.
Parni kondenzat mora prosto odtekati iz tuljave. Ujeti kondenzat zmanjša učinkovito območje prenosa toplote in lahko povzroči lovljenje temperature s strani nadzornega sistema. Primerno dimenzionirane parne zapore in ustrezen naklon povratne cevi kondenzata preprečita to stanje.
Struktura PTFE tuljave zahteva nežno ravnanje med čiščenjem kopeli ali vzdrževanjem anode. Čeprav je material v EN kemiji kemično neuničljiv, lahko ostra kovinska orodja mehansko poškodujejo cevje. Usposabljanje vzdrževalca za ravnanje s fluoropolimeri odpravi to tveganje.
Povzetek
Brezelektrične kopeli iz niklja uničijo kovinske potopne grelnike z avtokatalitsko ploščo-ven. Prevodna, katalitična kovinska površina sodeluje pri reakciji nanosa. Ko nikelj nastane, progresivno kopičenje poslabša toplotno zmogljivost, dokler grelnik ne odpove.
PTFE potopni izmenjevalniki toplote prekinejo ta krog na ravni materialov. Ne{1}}prevodnost preprečuje prenos elektronov. Nizka površinska energija preprečuje oprijem. Rezultat je grelnik, ki neomejeno deluje v kopeli EN brez-ven plošče, odstranjevanja ali poslabšanja delovanja.
Za postopke prevleke EN, ki ocenjujejo trajne rešitve za kronično okvaro grelnika, je mogoče zagotoviti inženirsko analizo ob predložitvi dimenzij rezervoarja, trenutnih specifikacij grelnika, delovne temperature kopeli in razpoložljivega tlaka pare. Analiza določa konfiguracijo tuljave iz PTFE, ki zagotavlja enakovredno ali izboljšano toplotno zmogljivost brez vzdrževanja plošč-.
