W warsztacie galwanicznym zainstalowano grzałkę zanurzeniową z PTFE o mocy 4 kW w celu rutynowego odkamieniania. W ciągu ośmiu miesięcy użytkowania w osłonie zgromadziła się 1,5 mm warstwa osadów węglanu wapnia i wodorotlenku metalu. Grzejnik wyczyszczono rozcieńczonym kwasem solnym, przepłukano i zawrócono do zbiornika. W ciągu dwóch tygodni czas nagrzewania-wydłużył się zauważalnie dłużej niż przed odkamienianiem. Grzejnik pobierał normalny prąd. Pochwa wyglądała na czystą. Jednak produkcja spadła.
Odkamienianie przywraca wymianę ciepła poprzez usunięcie izolacyjnej warstwy osadu. W większości przypadków odkamieniony grzejnik działa jak nowy. Jednak w niektórych przypadkach odkamienianie ujawnia lub powoduje inny problem,-który zmniejsza moc wyjściową, mimo że osłona wydaje się czysta.
Depozyt maskował zniszczoną powierzchnię
Osady kamienia tworzą się przede wszystkim na najgorętszych powierzchniach. W obszarach powłoki, które były najgorętsze, zgromadziła się najgrubsza łuska. Po usunięciu kamienia odsłonięty jest znajdujący się pod nim PTFE-, a powierzchnia mogła ulec zniszczeniu pod wpływem podwyższonych temperatur, które przede wszystkim spowodowały osadzanie się kamienia.
Degradacja może przybierać formę utleniania powierzchni, mikropęknięć lub utraty gładkiego wykończenia polimeru. Chropowata powierzchnia zwiększa grubość termicznej warstwy granicznej, zmniejszając przenoszenie ciepła nawet bez warstwy osadu. Grzejnik nie stracił mocy, ale utracił zdolność efektywnego przekazywania tej mocy do płynu.
| Warunki wstępne-odkamieniania | Wynik po-odkamienianiu | Wpływ na przenoszenie ciepła | Działanie |
|---|---|---|---|
| Skala jasna, 0,5 mm | Gładka powierzchnia | Przywrócony do stanu prawie-nowego | Nic |
| Skala umiarkowana, 1,0 mm | Lekkie odbarwienie | Niewielka redukcja | Monitor |
| Skala gruba, 1,5 mm | Odbarwiony, szorstki | Umiarkowana redukcja | Zaplanuj wymianę |
| Bardzo ciężka skala, 2,0 mm+ | Pęknięty lub pokryty pęcherzami | Znacząca redukcja | Wymień grzejnik |
Stan powierzchni po-odkamienianiu i jego wpływ na przenoszenie ciepła
Sam proces odkamieniania może uszkodzić powierzchnię
Nie wszystkie metody odkamieniania są delikatne dla PTFE. Kwas użyty do rozpuszczenia kamienia może również zaatakować polimer, jeśli stężenie lub temperatura są zbyt wysokie. Kwas solny o stężeniu 10% i temperaturze 40 stopni jest ogólnie bezpieczny dla PTFE. Kwas solny w stężeniu 20% i 60 stopniach może powodować degradację powierzchni w wyniku długotrwałego narażenia.
Mechaniczne odkamienianie-skrobanie, szczotkowanie lub podkładki ścierne-szybko usuwa kamień, ale może porysować PTFE. Żłobiona powierzchnia tworzy miejsca zarodkowania dla przyszłego osadzania i zwiększa grubość warstwy granicznej. Grzejnik może być czysty, ale nie jest już gładki.
Strumień wody pod wysokim-ciśnieniem jest skuteczny w przypadku grubych zgorzeli, ale może uszkodzić PTFE, jeśli dysza będzie trzymana zbyt blisko lub ciśnienie będzie zbyt wysokie. Zalecane jest ciśnienie graniczne 50–70 barów i odległość między dyszami co najmniej 150 mm.
Osady kamienia mogły trwale zmienić powierzchnię
Nawet jeśli proces odkamieniania nie uszkodzi PTFE, sam kamień mógł zmienić skład chemiczny powierzchni. Osady wapnia i krzemianu mogą wiązać się chemicznie z PTFE, pozostawiając cienką warstwę, której nie usunie czyszczenie kwasem. Pozostałość ta nie jest widoczna, ale wpływa na zwilżalność i przenoszenie ciepła.
Powierzchnia, która pierwotnie była hydrofobowa-odpychająca wodę-, może stać się hydrofilowa po długotrwałym narażeniu na kamień. Hydrofilowa powierzchnia sprzyja tworzeniu cienkiego filmu wodnego, który zwiększa odporność termiczną. Efekt jest niewielki, ale mierzalny w czasie.
Grzejnik mógł pracować powyżej bezpiecznej temperatury
Najczęstszą przyczyną utraty mocy po odkamienianiu jest to, że przed odkamienianiem grzejnik działał powyżej bezpiecznej temperatury płaszcza. Warstwa łuski izolowała powłokę, podnosząc jej temperaturę. Podwyższona temperatura spowodowała degradację PTFE, zmniejszając jego przewodność cieplną i zwiększając opór cieplny pomiędzy elementem a płynem.
Degradacja może nie być widoczna. Osłona może wyglądać na nienaruszoną. Ale struktura polimeru uległa zmianie, a jego zdolność do przewodzenia ciepła spadła. Grzejnik nie działa już zgodnie z pierwotną specyfikacją.
| Warunki pracy | Temperatura osłony przed odkamienianiem | Temperatura osłony po odkamienianiu | Stan PTFE | Strata wyjściowa |
|---|---|---|---|---|
| Normalna, jasna skala | 95 stopni | 90 stopni | Nienaruszony | Nic |
| Podwyższona, umiarkowana skala | 110 stopni | 95 stopni | Niewielka degradacja | 3–5% |
| Wysoka, ciężka skala | 125 stopni | 100 stopni | Umiarkowana degradacja | 8–12% |
| Nadmierna, bardzo ciężka skala | 140 stopni + | 105 stopni + | Poważna degradacja | 15–25% |
Temperatura płaszcza i strata mocy po odkamienianiu w zbiornikach galwanicznych
Jak stwierdzić, czy utrata mocy wyjściowej jest trwała
Prosty test może określić, czy utrata mocy jest spowodowana trwałą degradacją powłoki, czy też stanem przejściowym. Zmierz-czas nagrzewania bezpośrednio po odkamienianiu i porównaj go z czasem-nagrzewania przy użyciu nowego grzejnika o tej samej mocy i w tym samym zbiorniku.
Jeśli czas-nagrzewania nie przekracza 10% wartości bazowej nowego-grzejnika, działanie grzejnika jest zadowalające. Jeśli jest o 15–25% dłuższy, oznacza to, że PTFE uległ degradacji i okres użytkowania grzejnika dobiega końca. Jeżeli jest ona dłuższa o więcej niż 25%, należy wymienić grzałkę.
Pomiar temperatury płaszcza dostarcza dodatkowych informacji. Jeśli temperatura osłony przy normalnym obciążeniu jest o więcej niż 20 stopni wyższa od temperatury płynu w masie po odkamienianiu, opór cieplny wzrósł i grzejnik nie działa już wydajnie.
Zapobieganie utracie wydajności po odkamienianiu
Najbardziej skuteczną metodą zapobiegania jest odkamienianie, zanim warstwa kamienia stanie się wystarczająco gruba, aby podnieść temperaturę osłony do zakresu degradacji. Regularny harmonogram odkamieniania oparty na wynikach kontroli,-a nie ustalonym kalendarzu-utrzymuje cienką warstwę kamienia i temperaturę osłony w bezpiecznych granicach.
Stosowanie najłagodniejszej i skutecznej metody odkamieniania zmniejsza ryzyko uszkodzenia powierzchni. Preferowana jest cyrkulacja rozcieńczonego kwasu w umiarkowanej temperaturze zamiast mechanicznego skrobania lub natryskiwania pod wysokim-ciśnieniem.
Obniżenie gęstości watów zmniejsza temperaturę powłoki i spowalnia zarówno tworzenie się kamienia, jak i degradację powłoki. Grzejnik pracujący z mocą 0,9 W/cm² ma temperaturę powłoki o 10–15 stopni niższą niż 1,4 W/cm², co wydłuża okres między czyszczeniami i zmniejsza degradację-pod wpływem temperatury, która powoduje konieczność usuwania kamienia.
Gdy utrata sygnału wyjściowego sygnalizuje problem ze specyfikacją
Powtarzająca się utrata mocy po odkamienianiu w tym samym zbiorniku oznacza, że grzejnik pracuje zbyt blisko granicy termicznej. Wysoka gęstość mocy, wysoka temperatura kąpieli lub słaby przepływ przyczyniają się do podwyższonej temperatury płaszcza i przyspieszonej degradacji. Niestandardowa konfiguracja grzałki zanurzeniowej z PTFE o niższej gęstości mocy, lepszym dostępie przepływu i większej powierzchni zmniejsza tempo degradacji osłony i wydłuża odstępy między wymaganymi czyszczeniami. Proces specyfikacji wymaga składu chemicznego kąpieli, temperatury roboczej, składu kamienia i historii odkamieniania poprzednich grzejników.
