Kolikšna je največja dovoljena trdota vode (kot CaCO₃), da se prepreči prednostno nabiranje vodnega kamna magnezijevega hidroksida, za titanovo toplotno palico, ki deluje v slanici s 30 % kalcijevega klorida pri 100 stopinjah z nečistočo magnezija 2 %?

Pri 100 stopinjah v slanici s 30 % kalcijevega klorida (CaCl 2 ) z 2 % nečistoč magnezija (kot MgCl 2 ) se luske magnezijevega hidroksida (Mg(OH) 2 ) prednostno oborijo nad kalcijevim karbonatom ali kalcijevim sulfatom. Magnezijev hidroksid je še posebej slabo topen pri povišanih temperaturah in na površinah titanovega grelnika tvori trd oprijem. Vodni kamen ima nizko toplotno prevodnost (1-2 W/mK), kar povzroči lokalno pregrevanje. Celotna trdota (kot CaCO3), ki je dovoljena za preprečevanje prednostnega nabiranja vodnega kamna magnezijevega hidroksida, je 200 ppm. Pri tej nastavitvi je debelina skale 0,2 mm v 500 urah, prenos toplote pa se zmanjša za 30–50 %.

Prednostni mehanizem za nastanek vodnega kamna magnezijevega hidroksida

At high temperature brine Mg2+ hydrolysis: Mg2+ + 2H2O ->Mg(OH)2 + 2H+. Ta reakcija je endotermna in višja kot je temperatura, hitreje poteka. Zmanjšanje vode spodbuja lokalni pH na segreti površini titana, kar pospešuje obarjanje Mg(OH)2. Kalcijevi ioni obarjajo obloge kalcijevega karbonata in kalcijevega sulfata, vendar se ti manj oprimejo in jih je lažje odstraniti. Če je trdota vode večja od 200 ppm, je vodni kamen v glavnem sestavljen iz Mg(OH)2 tudi z 2 % nečistoč magnezija. ko se lestvica razširi, se plošča-podobni kristali združijo in ustvarijo trdno plast.

Kvantitativna lestvica tvorbe v primerjavi s trdoto vode

Kontrolirano testiranje v sintetični slanici (30 % CaCl2, 2 % MgCl2, 100 stopinj) več kot 500 ur z različno skupno trdoto (izraženo kot ppm CaCO3) je pokazalo naslednje. Debelina luske 10–30 µm Kalcijev karbonat z minimalno količino Mg(OH) 2 Odstranitev je možna s spiranjem s kislino Zmanjšanje prenosa toplote 5–15 % Trdota < 100 ppm Pri trdoti 100–200 ppm je debelina lestvice 30–70 µm, lestvica je mešanica karbonata in Mg(OH)₂, odstranitev s ščetkanjem plus kisline in zmanjšanje prenosa toplote je 15–30 %. 200-300 ppm Kritični prag Debelina luskine 60–120 µm Vrsta luskine Prevladuje Mg(OH)2, visoka oprijemljivost Odstranjevanje Mehansko strganje Zmanjšanje prenosa toplote 25–45 % Pri trdoti 300–500 ppm je debelina luskine 100–200 µm, je trda magnezijev hidroksid, ga je zelo težko odstraniti, zmanjšanje prenosa toplote je 40–60 %. Če je koncentracija nad 500 ppm, je debelina luske večja od 200 μm, pride do močnega luščenja in zmanjšanje prenosa toplote je več kot 60 %.

Vpliv koncentracije magnezija in temperature na toleranco trdote

Največja dovoljena trdota vode se zmanjšuje z večanjem koncentracije magnezija. Za lestvico 0,1 mm in 1 % nečistoče magnezija je sprejemljiva trdota 300 ppm. Dovoljena trdota se zniža na 200 ppm pri 2% magnezija. Pri 3 % magnezija se dovoljena trdota zmanjša na 150 ppm. Pri 5 % magnezija je dovoljena trdota le 80 ppm. Temperatura vpliva tudi na mejno vrednost z dovoljeno trdoto pri 2 % magnezija, ki znaša 350 ppm pri 80 stopinjah. Dovoljena trdota pri 100 stopinjah C je 200 ppm. 120 ppm je v redu trdota pri 120 stopinjah C pod pritiskom. Dovoljena trdota pri 140 stopinjah je 80 ppm.

Nadzor trdote vode v magnezijevi-kontaminirani soli s kalcijevim kloridom: vodnik

Naslednja tabela prikazuje priporočeno največjo sprejemljivo trdoto vode za 30 % slanico CaCl2 z 2 % nečistoč magnezija pri 100 stopinjah. Priporočila temeljijo na želeni debelini luske in pogostosti čiščenja.

Želena debelina vodnega kamna po 500 urah (µm) Največja dovoljena trdota vode (ppm CaCO₃) Sestava vodnega kamna Priporočena metoda čiščenja<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 Trdi Mg(OH)₂ Ni priporočljivo Inženiring, ki presega nadzor trdote vode

Razred titana ima majhen vpliv na razvoj lestvice; kljub temu ima razred 7 vrhunsko odpornost proti-koroziji z vodnim kamnom. Debelina stene nudi dodatek za prenos toplote; 2,0 mm stena z 0,3 mm skale ima zmanjšan, a še vedno uporaben prenos toplote. Elektropolirane površine (Ra < 0,3 µm) zmanjšajo oprijem vodnega kamna in olajšajo odstranjevanje. Poliakrilati in fosfonati so učinkoviti zaviralci vodnega kamna za kalcijev karbonat, niso pa zelo učinkoviti za magnezijev hidroksid. pH slanice naj bo pod 7,5, saj višji pH pospeši obarjanje Mg(OH)₂. Periodično čiščenje s 5 % klorovodikovo kislino pri 50 stopinjah 2 uri lahko raztopi kalcijev karbonatni kamen, vendar Mg(OH) 2 ni zlahka raztopljen.

Izdelava-dobro informirane specifikacije

Celotna trdota vode mora biti manjša od 100 ppm v 30-odstotni raztopini kalcijevega klorida pri 100 stopinjah z 2-odstotno nečistočo magnezija, da se izognemo prednostnemu nabiranju magnezijevega hidroksida za titanovo grelno palico. Za pripravo-slanice uporabite zmehčano vodo. Trdoto preverite tedensko s titracijo. Če je trdota nad 200 ppm, oborite magnezij tako, da povišate pH na 9,5 z apnom in filtrirate, preden ponovno uporabite. Za obstoječe grelnike z vodnim kamnom Mg(OH)2 uporabite 10 % citronsko kislino pri 70 stopinjah 4 ure, čemur sledi mehansko krtačenje. Sprijeti vodni kamen magnezijevega hidroksida se ne oblikuje, da bi zmanjšal prenos toplote in povzročil lokalno pregrevanje z uravnavanjem trdote vode na manj kot 200 ppm.