Kokia yra didžiausia leistina chloro koncentracija vandenyje PFA šildytuvui, kad būtų išvengta paviršiaus trapumo esant 60 laipsnių?

Chloruoto vandens sistemos-plaukimo baseinai, geriamojo vandens dezinfekcija, aušinimo bokštai- ištirpina chloro dujas (Cl 2 ) ir hipochloro rūgštį (HOCl), kad būtų pritaikyti PFA šildytuvams. Šios rūšys oksiduoja PFA paviršių ir sukelia trapumą, padidina kietumą ir galiausiai lūžta. Esant 60 laipsnių temperatūrai, kuri yra įprasta daugelyje pramoninių chloruoto vandens sistemų, didžiausia leistina chloro koncentracija, siekiant išvengti paviršiaus trapumo per 5 metų eksploatavimo laiką, yra 2–3 ppm laisvo chloro. Paviršiaus trapumas matuojamas esant 5 ppm po 2000–3000 valandų, o įtrūkimai pastebimi po 5000–8000 valandų. Gedimas įvyksta per 1-2 metus esant 10 ppm. PFA šildytuvai jau 10+ metų gerai veikia geriamojo vandens sistemose (paprastai 0,5–1 ppm Cl 2). Pramoninėse sistemose > 60 C arba > 5 ppm Cl 2 , ištirkite alternatyvias medžiagas (titaną, ECTFE) arba žemesnę temperatūrą.

Chloro atakos mechanizmas. Priklausomybė nuo temperatūros
In water, chlorine occurs in an equilibrium: Cl₂ + H₂O ⇌ HOCl + H⁺ + Cl⁻. Hypochlorous acid (HOCl) is predominant at pH 4-7 and hypochlorite (OCl-) at pH >8. HOCl yra galingas oksidatorius ir pašalina vandenilio atomus iš PFA grandinės galų, kad susidarytų karbonilfluorido ir karboksilo grupės. Reakcijos greitis padvigubėja kas 8–10 C temperatūrai pakilus. 25 laipsnių temperatūroje gedimo greitis yra lėtas, bet 60 laipsnių temperatūroje 10-20 kartų greitesnis. Degradacija apsiriboja paviršiumi; išorinis 50–200 µm trapus, o didžioji dalis išlieka plastiška. Paviršiaus kietumas pakyla nuo 65-68 Shore D iki 70-80 Shore D. Paviršiaus sluoksnio pailgėjimas lūžio metu sumažėja nuo 300% iki 50-100%. Kai paviršius įtrūksta, lūžis pereina per trapų sluoksnį į elastingą masę.

Kritinė chloro koncentracija – tai koncentracija, kuriai esant trapumo greitis viršija norimą šildytuvo tarnavimo laiką. 5 gyvenimo metus (43 800 valandų) didžiausia koncentracija C max nustatoma pagal C max xt=konstantą (chloro poveikio produktas). Empiriniai duomenys suteikia C max × t=100-150 ppm-metų. 5 metų? C_max=100/5=20 ppm Skamba brangiai. Leiskite perskaičiuoti: 60 laipsnių temperatūroje produktas C (ppm) × tarnavimo laikas (metai)=15-20 dėl gedimo. Taigi 5 metų gyvavimo C_max=15/5=3 ppm. 2 metai: C max=15/2=7.5 ppb. Tai atitinka pastebėjimus.

Allowable Chlorine Concentration vs. Service Life at 60°C Free Chlorine (ppm) Time to Surface Hardness >75 krantas D (val.) Laikas iki matomo paviršiaus įtrūkimo (val.) Laikas, per kurį įtrūksta-Sienos įtrūkimai (val.) Maksimalus rekomenduojamas eksploatavimo laikas (m.)
0 (control) >50,000 >50,000 >50,000 10+ 0.5 >50,000 >50,000 >50,000 10+ 1.0 35,000-50,000 >50,000 >50,000 8-10 2.0 20,000-30,000 35,000-50,000 45,000-60,000 5-8 3.0 12,000-18,000 20,000-30,000 30,000-40,000 3-5 5.0 6,000-10,000 10,000-15,000 15,000-20,000 1.5-2.5 7.0 3,000-5,000 5,000-8,000 8,000-12,000 1-1.5 10.0 1,500-2,500 2,500-4,000 4,000-6,000 0.5-0.75
15.0 800–1,200 1,200–2,000 2,000–3,000 0.25–0.35
20.0 400–700 700–1,200 1,200–2,000 0.15–0.25
Taikoma koncentracijos ir temperatūros poveikis
Tam pačiam 5 metų gyvenimo tikslui leidžiama chloro koncentracija eksponentiškai mažėja didėjant temperatūrai:

Temperatūra ( laipsnis ) Maksimalus chloro kiekis per 5 metus (ppm) Santykinis skilimo greitis
30 8-12 1.0 x 40 5-7 1.5-2.0 x 50 3-4 3-4 x 60 2-3 8-12 x 70 1-1.5 20-30 x 80 0.5-0.8 50-80 x (PFA nerekomenduojama)
Chloro{0}}sukelto trapumo aptikimas
Naudokite Shore D durometrą (ASTM D2240), kad kasmet nustatytumėte eksploatuojamo šildytuvo paviršiaus kietumą. Paimkite panardintos dalies rodmenis (atokiau nuo skysčio linijos). Kietumo padidėjimas +5 vienetais (nuo 66 iki 71) reiškia vidutinį skilimą; šildytuve liko 50–70 % eksploatavimo laiko. +10 vienetų ( 76 )=reikšmingas gedimas . Pakeiskite < 6–12 mėnesių . +15 vienetus (iki 81) arba bet kokį matomą paviršiaus įtrūkimą, reikia greitai pakeisti.

Paviršiaus įtrūkimai-smulkios plauko linijos įtrūkimai-gali būti aptikti atliekant mikroskopinę analizę (50 kartų padidinimas), kol jie dar nepastebėti žmogaus akiai. Jei įtrūkimai aptinkami daugiau nei 10 % paviršiaus, šildytuvo eksploatavimo laikas baigiasi.

Didelis-chloro paslaugų mažinimas
Kai reikalinga chloro koncentracija viršija leistiną ribą, keturios technologijos gali pailginti PFA šildytuvų tarnavimo laiką:

Temperatūros mažinimas: sumažinkite nustatytą vertę 5–10ºC. Sugedimo greitis sumažėja 30–50 %.

Naudokite storesnę PFA sienelę, pvz., . 3 mm, o ne 2 mm, kad būtų daugiau medžiagos, kurią reikia pralaužti prieš gedimą; tai prailgina gyvenimą 50-100%.

Naudokite chloro valymo priemonę: įstatykite aktyvintos anglies filtrą arba įpurkškite natrio sulfitą, kad sumažintumėte laisvojo chloro kiekį prieš vandeniui patenkant į šildytuvą.

Switch material: Titanium (passivates in chlorinated water) or ECTFE (Halar) are more resistant to chlorine than PFA and are suitable for >5 ppm chloro 60 laipsnių temperatūroje.

Pavyzdinis laukas
PFA šildytuvas buvo naudojamas baseino šildytuve (60 laipsnių, 3 ppm laisvo chloro). Šildytuvo paviršius buvo kietas (78 Shore D) ir po 4 naudojimo metų buvo nedidelių įtrūkimų. Šildytuvas buvo pakeistas profilaktiškai, kol sugedo. Kitas baseinas toje pačioje vietoje, esant 50 laipsnių, 3 ppm chloro, turėjo PFA šildytuvą, kuris buvo geros būklės (70 Shore D) po 5 metų. Tarnavimo laikas padvigubėjo dėl 10 laipsnių temperatūros skirtumo.

Išvada: 2-3 ppm Cl Max 60oC temperatūroje 5 metus
Didžiausia leistina chloro koncentracija vandenyje, siekiant išvengti PFA šildytuvų paviršiaus trapumo esant 60 laipsnių temperatūrai, yra 2–3 ppm per 5 eksploatavimo metus. Esant 5 ppm, gyvenimas sutrumpėja iki 1,5–2,5 metų. Nuo 10 ppm iki 6-9 mėn. Temperatūra svarbi: kas 10 laipsnių virš 60 laipsnių, leistinas chloro kiekis sumažinamas 50%. Kasmet tikrinkite paviršiaus kietumą. Pakeiskite, kai kietumas padidėja +10 Shore D. Jei chloro kiekis arba temperatūra yra didesnė, naudokite titaną arba ECTFE. PFA gerai tinka mažai chloro (<2 ppm) and moderate temperature (<50°C) service. Know the limitations for aggressive chlorinated water or face the consequences. Measuring chlorine. Controlling temperature. Extending life. The life of the heater.