У 20% раствору натријум хлорида (НаЦл) на 60–90 степени, ПФА грејач поквари 3 пута брже него у слаткој води под идентичном густином у ватима (нпр. 3 В/цм²). Примарни механизам није хемијски напад на ПФА - да сол не реагује са флуорополимерима -, већ убрзана пермеација и корозија соли- изазива промене у физичким својствима воде. Со повећава површински напон воде, смањујући квашење површине ПФА; мехурићи дуже пријањају, стварајући локална жаришта. Сол такође повећава јонску проводљивост, тако да када ПФА на крају развије микропукотине, струја цурења је већа и корозија металног језгра је бржа (хлоридно питинг). Што је најважније, со повећава елевацију тачке кључања, тако да иста густина у ватима изазива снажније локално кључање у сланој води него у слаткој води, оштећујући ПФА кроз кавитацију и термални шок. Комбинација ових ефеката смањује животни век грејача са 10.000–15.000 сати у слаткој води на 3.000–5.000 сати у 20% сланој води на 80 степени.
Механизам: Повишење тачке кључања и локално прегревање
На атмосферском притиску, слатка вода кључа на 100 степени. ПФА грејач на 3 В/цм² у слаткој води има температуру површине од 105–110 степени - лаганог кључања, стабилан режим кључања језгри. У 20% НаЦл раствору, тачка кључања је повишена на приближно 105 степени на 1 бар. Исти грејач од 3 В/цм² сада има температуру површине од 115–120 степени - и 10 степени већи ΔТ. Коефицијент преноса топлоте у сланом раствору је 20-30% мањи јер већи вискозитет и површински напон потискују нуклеацију мехурића. ПФА ради топлије, убрзавајући деградацију (пропусност се удвостручује на сваких 10-15 степени). Топлија површина такође подстиче кристализацију соли (скалирање), што додатно изолује грејач.
Поређење животног века грејача: свежа вода наспрам. 20% слане воде (80 степени, 3 В/цм², 2 мм зид)
| Параметар | Фресх Ватер | 20% НаЦл слани раствор | Разлика |
|---|---|---|---|
| Тачка кључања на 1 бар | 100 степени | 105 степени | +5 степен |
| Температура површине ПФА на 3 В/цм² | 105–110 степени | 115–120 степени | +10 степен |
| Коефицијент преноса топлоте х (В/м²·К) | 800–1,200 | 600–900 | –25% |
| Стабилност кључања језгра | Стабилно | Повремено (лепљење мехурића) | Још горе |
| Склоност кашљању соли | Ниједан | Умерено (бели депозит) | Проблем |
| Брзина пропусности воде (релативна) | 1.0x | 2.0–2.5x | Брже |
| Време до корозије језгра (сати) | 10,000–15,000 | 3,000–5,000 | 3× брже |
| Режим грешке | Уједначено проређивање | Питтинг + скала + пукотина | Микед |
Зашто хлорид убрзава корозију језгра након пуцања омотача
Када ПФА омотач на крају развије микропукотине или рупице (након 3.000–5.000 сати), слана вода долази у контакт са металним језгром (Инцолои или титанијум). Хлоридни јони (Цл⁻) су веома агресивни према већини метала. Инцолои 825 трпи точку корозије у врућим растворима хлорида. Титанијум је отпорнији, али није имун (корозија пукотина на високој температури). Метално језгро брзо кородира, стварајући металне хлориде који се шире и даље пуцају на ПФА, изазивајући квар на земљи. У слаткој води, иста повреда би изазвала спорију корозију (недеље до месеци). У саламури, квар се јавља у данима до недељама.
Разлике у физичким својствима
| Власништво на 80 степени | Фресх Ватер | 20% НаЦл | Утицај на грејач |
|---|---|---|---|
| вискозитет (цП) | 0.35 | 0.45–0.50 | Мање х, виша температура површине |
| Површински напон (мН/м) | 62 | 72–75 | Мехурићи се лепе, жаришта |
| Топлотна проводљивост (В/м·К) | 0.67 | 0.58–0.62 | Нешто ниже х |
| Специфична топлота (Ј/кг·К) | 4,200 | 3,400 | Већи пораст температуре по кВ |
| Тачка кључања (степен) | 100 | 105 | Виша површинска темп |
| Електрична проводљивост (µС/цм) | 50 | 200,000 | Већа струја цурења након прекида |
Ублажавање за слану услугу
Да бисте продужили живот ПФА грејача у 20% сланој води:
Смањите густину ватаод 3 В/цм² до 2 В/цм². Ово снижава температуру површине на 100–105 степени (испод тачке кључања слане воде), елиминишући кључање.
Користите дебљи ПФА(зид од 3 мм) како би се обезбедило више материјала за продирање и уклањање каменца.
Додајте рециркулацијску пумпу to increase flow velocity (>0,5 м/с) за уклањање мехурића и спречавање лепљења каменца.
Користите језгро од титанијума(не Инцолои) да се одупре хлоридним удубљењима након пуцања омотача.
Инсталирајте инхибитор каменца(полифосфат) или чишћење периодичном киселином за уклањање наслага соли.
Пример поља
Фабрика за прераду морских плодова користила је ПФА грејаче у 20% сланој води на 75 степени. Грејачи су отказивали сваких 8-10 месеци (2.500 сати). Постројење је смањило густину у ватима са 3,5 В/цм² на 2,2 В/цм² уградњом дужих грејача (исте укупне снаге). Температура површине је пала са 118 степени на 102 степена (испод кључања). Век трајања грејача је повећан на 30–36 месеци (10.000 сати). Биљка је такође додала недељни циклус испирања слатком водом да би растворила наслаге соли. Трошкови већих грејача (200 УСД по јединици) су надокнађени за 6 месеци кроз смањене замене.
Закључак: расол убрзава неуспех 3× због повишења тачке кључања и напада хлорида
ПФА грејач који ради при истој густини вати у 20% сланој води квари 3 пута брже него у слаткој води јер виша тачка кључања слане воде (105 степени у односу на . 100 степен) подиже површинску температуру ПФА за 10 степени, убрзавајући пропусност и подстичући стварање соли. Хлоридни јони изазивају брзо рушење металног језгра када се омотач пробије. Да бисте постигли упоредив животни век у сланој води, смањите густину у ватима за 30–40% (одржавајте температуру површине испод 100 степени), користите дебљи ПФА, додајте рециркулацију и одредите језгра од титанијума. Расол није слатка вода. Третирајте га с поштовањем. Смањите снагу, охладите површину, продужите животни век. Со не напада ПФА - већ мења воду. Разумети физику, прилагодити дизајн. Кипући слани раствор је убица грејача. Зауставите кључање, зауставите неуспех.
