%2 Magnezyum Safsızlığı ile 100 derecede %30 Kalsiyum Klorür Tuzlu Suda Çalışan Titanyum Isı Çubuğu için, Tercihli Magnezyum Hidroksit Kireçlenmesini Önlemek İçin İzin Verilen Maksimum Su Sertliği (CaCO₃ olarak) Nedir?

%2 magnezyum safsızlığına (MgCl2 olarak) sahip %30 kalsiyum klorür (CaCl2) tuzlu su içinde 100 derecede, magnezyum hidroksit (Mg(OH)2) pulları tercihen kalsiyum karbonat veya kalsiyum sülfat üzerinde çökelir. Magnezyum hidroksitin yüksek sıcaklıklarda çözünürlüğü özellikle düşüktür ve titanyum ısıtıcı yüzeyleri üzerinde sert, yapışkan bir tabaka oluşturur. Terazinin termal iletkenliği düşüktür (1-2 W/mK) ve bu da yerel aşırı ısınmaya neden olur. Magnezyum hidroksitin tercihli kireçlenmesini önlemek için izin verilen toplam sertlik (CaCO3 olarak) 200 ppm'dir. Bu ayarda ölçek kalınlığı 500 saatte 0,2 mm olur ve ısı transferi %30–50 oranında azalır.

Tercihli Magnezyum Hidroksit Kireç Oluşumu Mekanizması

At high temperature brine Mg2+ hydrolysis: Mg2+ + 2H2O ->Mg(OH)2 + 2H+. Bu reaksiyon endotermiktir ve sıcaklık ne kadar yüksek olursa o kadar hızlı ilerler. Suyun azaltılması, ısıtılmış titanyum yüzeyindeki yerel pH'ı yükseltir ve Mg(OH)2'nin çökelmesini artırır. Kalsiyum iyonları, kalsiyum karbonat ve kalsiyum sülfat tortusunu çökeltir ancak bunlar daha az yapışkandır ve daha kolay uzaklaştırılabilir. Su sertliği 200 ppm'den fazlaysa, kireç %2 magnezyum safsızlığına rağmen esas olarak Mg(OH)2'den oluşur. ölçek genişledikçe plaka-gibi kristaller birbirine kenetlenerek sert bir katman oluşturur.

Su sertliğine karşı kantitatif oluşum ölçeği

Sentetik tuzlu suda (%30 CaCl2, %2 MgCl2, 100 derece) 500 saat boyunca değişen toplam sertlikle (ppm CaCO3 olarak ifade edilir) yapılan kontrollü testler aşağıdakileri ortaya koymuştur. Ölçek kalınlığı 10-30 µm Minimum Mg(OH)2 içeren kireç kalsiyum karbonat Giderme asitle yıkamayla elde edilebilir Isı transferinde azalma %5-15 Sertlik < 100 ppm 100–200 ppm sertlikte ölçek kalınlığı 30–70 µm, kireç karbonat ve Mg(OH)₂ karışımından oluşur, çıkarma fırçalama artı asitle yapılır ve ısı transferinde azalma %15–30'dur. 200-300 ppm Kritik eşik Pul kalınlığı 60-120 µm Pul tipi Mg(OH)2 baskın, yüksek yapışma Temizleme Mekanik kazıma Isı transferinde azalma %25-45 300–500 ppm sertlikte pul kalınlığı 100–200 µm, sert magnezyum hidroksittir, çıkarılması çok zordur, ısı iletimindeki azalma %40–60'tır. Konsantrasyon 500 ppm'nin üzerindeyse, tufal kalınlığı 200 μm'den fazla ise ciddi tufalleşme meydana gelir ve ısı transferindeki azalma %60'tan fazla olur.

Magnezyum Konsantrasyonunun ve Sıcaklığın Sertlik Toleransına Etkisi

İzin verilen maksimum su sertliği, magnezyum konsantrasyonunun artmasıyla azalır. 0,1 mm ölçek ve %1 magnezyum safsızlığı için kabul edilebilir sertlik 300 ppm'dir. İzin verilen sertlik %2 magnezyumda 200 ppm'ye düşer. %3 magnezyumda izin verilen sertlik 150 ppm'ye düşer. %5 magnezyumda izin verilen sertlik yalnızca 80 ppm'dir. Sıcaklık aynı zamanda eşiği de etkiler; %2 magnezyumda izin verilen sertlik 80 derecede 350 ppm'dir. 100 derece C'de izin verilen sertlik 200 ppm'dir. 120 ppm, basınç altında 120 Derece C'de normal sertliktir. 140 derecede izin verilen sertlik 80 ppm'dir.

Magnezyum-Kirlenmiş Kalsiyum Klorür Tuzlu Suda Su Sertliğinin Kontrolü: Bir Kılavuz

Aşağıdaki tablo, 100 derecede %2 magnezyum safsızlığına sahip %30 CaCl2 tuzlu su için önerilen maksimum kabul edilebilir su sertliğini gösterir. Öneriler istenen kireç kalınlığına ve temizleme sıklığına dayanmaktadır.

500 Saat Sonra İstenen Kireç Kalınlığı (μm) İzin Verilen Maksimum Su Sertliği (ppm CaCO₃) Kireç Bileşimi Önerilen Temizleme Yöntemi<30 (low scaling) <100 Calcium carbonate Acid cleaning (5% HCl) 30–70 (moderate) 100–200 Mixed carbonate/Mg(OH)₂ Acid + brushing 70–120 (high) 200–250 Mg(OH)₂ dominant Mechanical scraping >120 (severe) >250 Sert Mg(OH)₂ Tavsiye edilmez Su Sertliği Kontrolünün Ötesinde Mühendislik

Titanyum kalitesinin pul oluşumu üzerinde çok az etkisi vardır; yine de 7. Derece, düşük-ölçekli korozyona karşı üstün bir direnç sergiler. Duvar kalınlığı ısı transferine izin verir; 0,3 mm ölçeğe sahip 2,0 mm duvar azaltılmış ancak yine de kullanılabilir ısı iletimi. Elektro-parlatılmış yüzeyler (Ra < 0,3 µm) kireç yapışmasını en aza indirir ve temizlemeyi kolaylaştırır. Poliakrilatlar ve fosfonatlar, kalsiyum karbonat için etkili kireç önleyicilerdir ancak magnezyum hidroksit için çok etkili değildir. Daha yüksek pH, Mg(OH)₂ çökelmesini hızlandırdığından, tuzlu suyun pH'ı 7,5'in altında tutulmalıdır. 50 derecede 2 saat boyunca %5 hidroklorik asit ile periyodik asit temizliği, kalsiyum karbonat tortusunu çözebilir, ancak Mg(OH) 2 kolayca çözünmez.

İyi-bilgiye dayalı bir spesifikasyon oluşturmak

Titanyum ısı çubuğu için magnezyum hidroksitin tercihli ölçeklenmesini önlemek amacıyla suyun genel sertliği, %2 magnezyum safsızlığı ile 100 derecede %30 kalsiyum klorür tuzlu su içinde 100 ppm'den az olmalıdır. Tuzlu su hazırlamak için yumuşatılmış su kullanın-. Titrasyon yoluyla sertliği haftalık olarak kontrol edin. Sertlik 200 ppm'nin üzerindeyse, hizmete dönmeden önce kireçle pH'ı 9,5'e yükselterek magnezyumu çökeltin ve filtreleyin. Mg(OH)2 ölçekli mevcut ısıtıcılar için, 70 derecede 4 saat boyunca %10 sitrik asit kullanın ve ardından mekanik fırçalayın. Yapışkan magnezyum hidroksit tortusu, ısı transferini azaltacak ve su sertliğini 200 ppm'in altında kontrol ederek bölgesel aşırı ısınmaya neden olacak şekilde oluşturulmamıştır.