Una linea di fosfatazione ha notato che il serbatoio impiegava più tempo a raggiungere il setpoint ogni mese. La corrente del riscaldatore corrispondeva alla targhetta, il controller richiedeva calore e la superficie del riscaldatore sopra il liquido sembrava pulita. Quando il riscaldatore è stato estratto per l'ispezione, il terzo inferiore della guaina era sepolto sotto uno strato di 25 mm di sedimenti compattati-fanghi di fosfato di ferro, incrostazioni e sabbia di riporto che si erano depositati e consolidati sul fondo del serbatoio.
La copertura dei sedimenti è una causa comune ma spesso trascurata della perdita di potenza del riscaldatore a immersione in PTFE. Lo strato di sedimenti isola la parte inferiore del riscaldatore, intrappolando il calore e costringendo il riscaldatore a diventare più caldo per fornire la stessa potenza. La temperatura superficiale più elevata accelera la degradazione del PTFE e aumenta il consumo di energia.
Come si accumulano i sedimenti nella sezione inferiore del riscaldatore
I sedimenti si depositano per gravità. In un serbatoio con flusso basso vicino al fondo, i sedimenti si accumulano sul pavimento e contro la parte inferiore del riscaldatore. Lo strato di sedimenti cresce verso l'alto man mano che si depositano più solidi.
Lo strato di sedimenti è solitamente più denso e più consolidato delle incrostazioni sulla superficie del riscaldatore. È una miscela di solidi precipitati, prodotti di corrosione e particelle di riporto. La conducibilità termica del sedimento dipende dalla sua composizione e porosità, ma è generalmente inferiore a quella della guaina in PTFE.
| Tipo di sedimento | Fonte tipica | Conducibilità termica | Tasso di deposizione | Tempo di copertura |
|---|---|---|---|---|
| Fosfato di ferro | Reazione di fosfatazione | 0.5–1.0 W/m·K | Alto | 2–6 mesi |
| Idrossido di metallo | Bagno galvanico trascinato-out | 0.2–0.5 W/m·K | Moderare | 4-10 mesi |
| Carbonato di calcio | Acqua dura | 1.0–2.0 W/m·K | Basso-moderato | 6–18 mesi |
| Fango misto | Fonti multiple | 0.3–0.8 W/m·K | Alto | 2–6 mesi |
Tipi di sedimenti e loro caratteristiche di deposizione
Perché il terzo inferiore è più colpito
Il terzo inferiore del riscaldatore è quello più vicino al fondo del serbatoio, dove si depositano i sedimenti. È anche l'area con la velocità del flusso più bassa nella maggior parte dei serbatoi. Il flusso è più forte in superficie, dove si genera l'agitazione, e più debole sul fondo, dove si accumulano i sedimenti.
Lo strato di sedimenti nel terzo inferiore crea una barriera termica. Il calore generato dal riscaldatore deve attraversare lo strato di sedimento prima di raggiungere il fluido sfuso. Il sedimento aggiunge resistenza termica, che aumenta la temperatura superficiale del riscaldatore.
Per un riscaldatore che funziona a 1,2 W/cm², uno strato di sedimento di 25 mm con una conduttività termica di 0,5 W/m·K aggiunge circa 60 gradi di calo di temperatura. La temperatura della superficie del riscaldatore aumenta di tale importo, il che può spingere il PTFE nell'intervallo di degradazione.
L'effetto sulle prestazioni del riscaldatore
Il terzo inferiore del riscaldatore coperto dai sedimenti-fornisce meno calore al bagno. La superficie effettiva del riscaldatore è ridotta. Il riscaldatore deve diventare più caldo per fornire la stessa potenza termica totale e il consumo di energia aumenta.
Il sedimento modifica anche il modello di flusso attorno al riscaldatore. Lo strato di sedimenti potrebbe bloccare i canali di flusso nella parte inferiore del riscaldatore, riducendo la circolazione complessiva e creando zone morte.
Prevenire la copertura dei sedimenti
La prevenzione più efficace è rimuovere il sedimento prima che si accumuli. La pulizia regolare del serbatoio-ogni 3–6 mesi nei-bagni ad alto contenuto di solidi-impedisce allo strato di sedimenti di raggiungere spessori che influiscono sulle prestazioni del riscaldatore.
Migliorare il flusso sul fondo del serbatoio riduce l'accumulo di sedimenti. Un tubo di scarico o eduttore diretto lungo il fondo della vasca mantiene il sedimento in sospensione e ne consente la rimozione mediante filtrazione.
Un riscaldatore montato sopra il fondo del serbatoio-su supporti o staffe-riduce l'area del riscaldatore esposta allo strato di sedimenti. Il sedimento si accumula sul pavimento, ma il riscaldatore è sopra di esso.
| Misura di prevenzione | Effetto sui sedimenti | Attuazione | Costo |
|---|---|---|---|
| Pulizia regolare del serbatoio | Rimuove i sedimenti | Programma di manutenzione | Moderare |
| Spargimento o eduttore dal basso | Mantiene i sedimenti in sospensione | Installazione dell'attrezzatura | Moderare |
| Montaggio riscaldatore rialzato | Evita il contatto con i sedimenti | Progettazione del montaggio | Basso |
| Trappola per fanghi | Raccoglie i sedimenti | Progettazione del serbatoio | Più alto |
Misure di prevenzione per la copertura dei sedimenti dei riscaldatori ad immersione in PTFE
Quando la copertura dei sedimenti indica un problema di progettazione
Un riscaldatore che perde potenza a causa della copertura di sedimenti nonostante la pulizia regolare indica che il design del serbatoio o il montaggio del riscaldatore non sono adatti all'applicazione. Una configurazione personalizzata del riscaldatore a immersione in PTFE con montaggio rialzato, flusso di fondo migliorato e densità di watt inferiore risolve la causa principale della copertura dei sedimenti. Il processo di specifica richiede la chimica del bagno, la velocità di generazione dei solidi, le dimensioni del serbatoio e la potenza richiesta. Per gli impianti con bagni di processo ad alto contenuto di solidi-, questo approccio specifico-per l'applicazione riduce la perdita di output-correlata ai sedimenti e prolunga la durata di servizio del riscaldatore.
