Koks yra tinkamas atsparumo užsiteršimui koeficientas (Rf), kurį reikia pridėti prie titano šildytuvo, kai kieto vandens tiekimo konstrukciją reikia keisti nuo 25 laipsnių iki 85 laipsnių?

Proceso inžinierius, kuris padidina titano panardinamąjį šildytuvą kietam vandeniui (didelis kalcio ir magnio kiekis) 85 laipsnių temperatūroje, turi turėti tinkamą atsparumo užsiteršimui koeficientą (Rf), kad būtų atsižvelgta į nuosėdų susikaupimą ant šildytuvo paviršiaus. Kylant vandens temperatūrai, ant titano paviršiaus nusėda nuosėdos, daugiausia sudarytos iš kalcio karbonato (CaCO₃) ir kalcio sulfato (CaSO₂), sudarydamos izoliacinį sluoksnį, kuris sumažina šilumos perdavimą ir padidina apvalkalo temperatūrą. Reikalinga Rf vertė priklauso nuo vandens kietumo, maksimalios temperatūros ir numatomo valymo dažnumo. Atsparumo užsiteršimui koeficientas, rekomenduojamas tipiškam kietam vandeniui (200–300 ppm CaCO₃ ekvivalentas), pašildytam nuo 25 laipsnių iki 85 laipsnių, yra 0,0005–0,0010 m²·K/W, o tai atitinka šildytuvo paviršiaus ploto padidinimą 5–10 %, kad būtų išlaikyta galia per eksploatavimo laiką tarp valymo.

Nuosėdų nusodinimo ant titano kietame vandenyje mechanizmas
Kalcio karbonato tirpumas mažėja didėjant temperatūrai. Tai žinoma kaip atvirkštinis tirpumas. Kaitinant kietą vandenį nuo 25 laipsnių iki 85 laipsnių, CaCO 3 tirpumas sumažėja maždaug 50%. Papildomas kalcio kiekis nusėda tiesiai ant titano šildytuvo paviršiaus ir sudaro kietą, tvirtą nuosėdų sluoksnį. Kalcio karbonato nuosėdų šilumos laidumas yra apie 2.0 - 2.5 W/m . K, kuris yra daug mažesnis nei titano 7,5 W/m. K. Net plona nuosėdų danga pasižymi dideliu atsparumu karščiui. 0,2 mm storio apnašų sluoksnis (Rf=0.0002/2,2≈0,00009 m2·K/W) esant pastoviai galiai pakelia šildytuvo paviršiaus temperatūrą 5–10 laipsnių ir skatina papildomo apnašų susidarymą.

Kieto vandens tiekimui reguliariai valant (kas mėnesį arba kas ketvirtį) pakanka vidutinės 0,0005 m²·K/W Rf. Jei valymas yra nedažnas (rečiau nei kartą per metus), Rf turėtų būti padidintas iki 0,0010–0,0015 m²·K/W.

Reikiamo atsparumo užsiteršimui kiekybinis įvertinimas pagal vandens kietumą ir temperatūrą
Vandens kietumas (ppm CaCO3) Maksimali temperatūra ( laipsnis ) Numatomas skalės storis po 6 mėnesių (mm) Apskaičiuotasis Rf (m²·K/W) Rekomenduojamas projektinis Rf Reikalingas paviršiaus plotas Padidėjimas 50–100 (minkštas) 85 < 0,05 < 0,00002,0,0,001,0,001 (vidutinis) 85 0.05–0.10 0.00002–0.00005 0.0002 2% 150–250 (sunkus) 85 0.10–0.25 0.00005–0.00011 0.0005 5% 250–350 (labai sunkus) 85 0.25-0.50 0.00011-0.00023 0.0010 10% 350–500 (sunku) > 150,0 > 1 0,00045 Nerekomenduojama Naudokite suminkštintą vandenį
Naudojant, kai vandens temperatūra viršija 85 laipsnius (pvz., . 95 laipsnis), mastelio keitimo greitis yra 2–3 kartus didesnis. Jei paleidžiama aukštesnėje nei 90 C temperatūroje, Rf turėtų būti padvigubintas pagal nurodytą kietumą. Tais atvejais, kai vandens temperatūra žemesnė (60–70 laipsnių), nuosėdos labai sumažėja, o Rf vertės gali sumažėti per pusę.

Scenarijus{0}}Pagrįstas Rf pasirinkimo pagal valymo dažnį vadovas
Vandens kietumas ir maksimali temperatūra Numatomas valymo dažnisDesign Rf (m2K/W) Rekomenduojama priežastis
Kietas (200 ppm), 85 laipsniai Kas mėnesį (valymas rūgštimi) 0,0003-0,0005 Nuosėdos pašalinamos prieš susiformuojant sunkiam sluoksniui. Reikalingas minimalus per didelis dydis.
Kietas (200 ppm), 85 laipsniai Kas ketvirtį 0,0008–0,0010 Valyti reikia, kai skalės storis 0,3–0,5 mm. Tai per didelis 10% kompensavimas.
Kietas (200 ppm), 85oC Kasmet > 0,0020 (nerealu) Mastelis > 1 mm. Šildytuvas bus per karštas. Naudokite švelnų vandenį arba automatinį plovimą.
Labai kietas (350 ppm), 85 laipsniai Kas mėnesį 0,0010-0,0015 Norint greitai pašalinti mastelį, net valant kas mėnesį reikia padidinti 15 % dydį.
Labai kietas (350 ppm) 70 laipsnių Kas ketvirtis 0,0008-0,0010 Žemesnė temperatūra sumažina mastelio susidarymo greitį. Panašus į kietą 85 laipsnių vandenį.
Bet koks kietumas naudojant cheminį apdorojimą (anti{0}}apnašas) Kintamasis Sumažinti Rf 50 % Anti-skalantai neleidžia vystytis kristalams ir sumažina apnašų storį.
Atsparumo užsiteršimui koeficiento taikymas inžinerijoje
Titano šildytuvui kietame vandenyje reikalingas paviršiaus plotas yra A_required=Q / (U × ΔT_logmean), kur U yra bendras šilumos perdavimo koeficientas, įskaitant Rf: 1/U=1/h_water + (t_ti / k_ti) + Rf + 1/h_steam (arba kitas šilumos šaltinis). Pavyzdžiui, jei Q=10 kW, bazinis lygis U=2,000 W/m2.K (švarus be užteršimo), ΔT=30 laipsnis, tada A_bazinis lygis=10,000 / (2000 x 30)=0.167 m2. Rf=0.0010 m2K/W. 1/Naujas=1/2000 + 0.0010=0.0005 + 0.0010=0.0015 Naujas=667 W/m2K. Areq=10000/667 × 30=0.500 m2, tris kartus didesnis už bazinį plotą. Šis didelis padidėjimas paaiškina, kodėl kieto vandens tiekimas labai padidina šildytuvo dydį.

Kitas būdas padidinti paviršiaus plotą: sumažinti vatų tankį. 0,5 m2 šildytuvas toks pat kaip 10 kW šildytuvas, bet esant 5 W/cm2, daug mažesnis už įprastą kritinį šilumos srauto lygį, todėl stabilus su masto raida. Sumontavus svarstykles, šildytuvo apvalkalo temperatūra augs, tačiau mažas pradinis vatų tankis suteikia saugumo ribą.

Išvada Rekomenduojamas Rf: 0,0005-0,0010 85 laipsnių kietam vandeniui
For hard water service (200–350 ppm CaCO₃) at 85°C, the correct fouling resistance to add for scaling up the design of a titanium heater is 0.0005–0.0010 m²·K/W, depending on the cleaning frequency. This Rf corresponds to an expected scale thickness of 0.1-0.5 mm between cleanings and necessitates an increase in the heater surface area of 5-15% over a clean-water design. For excessively hard water (>350 ppm) arba aukštesnėje nei 90 laipsnių temperatūroje, Rf reikalavimas yra > 0,0015 ir rekomenduojamas suminkštintas vanduo arba reguliaresnis valymas. Nurodant titano šildytuvą bet kokiam kieto vandens naudojimui, tiekėjui turėtų būti nurodytas vandens kietumas (ppm CaCO 3 ), maksimali darbo temperatūra ir numatomas valymo intervalas, kad būtų galima tiksliai pasirinkti Rf ir nustatyti tinkamą šildytuvo dydį, kad šiluminis efektyvumas būtų išlaikytas per numatytą tarnavimo laiką.