เหตุใดเครื่องทำความร้อน PFA ที่ติดตั้งในแนวนอนจึงพัฒนาวงแหวนการกัดกร่อนเฉพาะจุดได้เร็วกว่าเครื่องในแนวตั้ง

เครื่องทำความร้อน PFA แนวนอนในการชุบและถังเคมีมักจะได้รับวงแหวนการกัดกร่อนเฉพาะจุด-แถบเส้นรอบวงของการเปลี่ยนสี การแตกร้าว หรือตะกรัน-ที่อัตรา 2–5 เท่าของหน่วยแนวตั้งภายใต้การใช้งานที่เหมือนกัน สาเหตุหลักคือการแบ่งชั้นการไหลและการกักฟองอากาศ ในแนวนอน ฟองไอน้ำที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวด้านบนจะลอยขึ้นในแนวตั้ง แต่ถูกฮีตเตอร์ปิดกั้น ฟองอากาศจะรวมตัวกันที่ด้านบนของเครื่องทำความร้อนทำให้เกิดชั้นไออย่างต่อเนื่องเพื่อเป็นฉนวน PFA ทำให้อุณหภูมิบริเวณดังกล่าวสูงขึ้น 20–40 องศา แถบที่ให้ความร้อนนี้จะเร่งการโจมตีด้วยสารเคมี การเจาะทะลุ และการเกิดตะกรัน ในตำแหน่งแนวตั้ง ฟองอากาศจะไหลบนพื้นผิวเครื่องทำความร้อนได้ง่ายโดยไม่เกิดการสะสม ส่งผลให้เปลือกทั้งหมดเปียกและทำให้เย็นลง ขอแนะนำอย่างยิ่งให้ติดตั้งในแนวตั้งสำหรับบริการใดๆ ที่เกิดการเดือด การปล่อยก๊าซ หรือการเกิดฟอง

กลไกการสะสมฟองบนเครื่องทำความร้อนแนวนอน
การทำงานของเครื่องทำความร้อน PFA แนวนอนในของเหลวทำให้เกิดฟองไอที่ข้อบกพร่องที่พื้นผิวเนื่องจากฟลักซ์ความร้อน ฟองอากาศขยายตัว หลุดออก และเริ่มลอยอยู่เหนือ สำหรับเครื่องทำความร้อนแนวตั้ง ฟองอากาศที่เพิ่มขึ้นจะเลื่อนไปเหนือพื้นผิวและกวาดชั้นขอบเขตและเพิ่มการถ่ายเทความร้อน ฟองอากาศที่ลอยขึ้นมาจากครึ่งล่างของเครื่องทำความร้อนแนวนอนกระทบกับครึ่งบน ส่วนบนเป็นโซนรวบรวมฟองอากาศที่รวมตัวกันเป็นทากขนาดใหญ่ ฟองที่รวมตัวกันจะประกอบเป็นชั้นไอที่ไม่ต่อเนื่องซึ่งครอบคลุมพื้นผิวด้านบนประมาณ 10–30% ในเวลาใดก็ได้ ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนสำหรับชั้นไอคือ 50–200 W/m^2 K (เทียบกับ 1,000-5,000 W/m^2 K สำหรับของเหลว) ส่งผลให้อุณหภูมิพื้นผิว PFA ใต้ฟองเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว อุณหภูมิพื้นผิวปกติของเครื่องทำความร้อน 3 วัตต์/ซม. 2 ในน้ำ 80 องศาอยู่ที่ 95–100 องศา สำหรับการไหลของความร้อนที่เท่ากัน แผ่นปิดไออาจเพิ่มพื้นผิวเป็นระหว่าง 150 ถึง 220 องศา ซึ่งอยู่ภายในช่วงการสลายตัวของ PFA

แถบร้อนที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นจะก่อให้เกิดวงแหวนของการเสื่อมสภาพที่เพิ่มขึ้น PFA จะเป็นสีเหลือง จากนั้นจะเป็นสีน้ำตาล และเกิดรอยแตกขนาดเล็ก ในน้ำกระด้าง ตะกรันจะถูกตกตะกอนเป็นพิเศษที่แถบร้อน ทำให้เกิดวงแหวนสีขาว สเกลเป็นฉนวนมากขึ้น อุณหภูมิก็สูงขึ้น ซึ่งเป็นวงจรความล้มเหลวที่เร่งขึ้นเอง- เครื่องทำความร้อนแนวตั้งสามารถอยู่ได้นานหลายปีโดยไม่มีวงแหวนเหล่านี้ แต่เครื่องทำความร้อนแนวนอนจะอยู่ได้ภายใน 3 ถึง 12 เดือน

การแบ่งชั้นการไหลสำหรับบริการที่ไม่{0}}ต้องเดือด
เครื่องทำความร้อนแนวนอนแม้ว่าจะไม่ได้ต้มก็ตามก็อาจมีการแบ่งชั้นการไหลเช่นกัน กระแสการพาความร้อนตามธรรมชาติจะเคลื่อนตัวขึ้นในแนวตั้ง เครื่องทำความร้อนถูกจัดวางในแนวตั้งกับการไหลเพื่อสร้างชั้นขอบเขตที่เป็นเนื้อเดียวกัน เครื่องทำความร้อนแนวนอนเป็นทรงกระบอกซึ่งตั้งฉากกับการไหลขึ้น ของเหลวเย็นสดจะถูกสัมผัสทางต้นน้ำ (ด้านล่าง) ด้านท้ายน้ำ (ด้านบน) อาบอยู่ในของเหลวที่ให้ความร้อน-ซึ่งลอยขึ้นมาจากด้านล่าง พื้นผิวด้านบนจะอุ่นกว่าพื้นผิวด้านล่าง 5–15 องศาที่ตำแหน่งแนวแกนเดียวกัน ความแตกต่างของอุณหภูมิรอบเส้นรอบวงมีขนาดเล็กพอที่จะหลีกเลี่ยงการก่อตัวของฟองไอ แต่สูงพอที่จะเร่งการโจมตีทางเคมี ด้านบนของเครื่องทำความร้อนแนวนอนที่มี HCl 20% ที่ 90 องศา เห็นอุณหภูมิที่มีประสิทธิภาพ 95-100 องศา ในขณะที่ด้านล่างเห็น 90 องศา อัตราการซึมผ่านเป็นสองเท่าทุกๆ 10–15 องศา ดังนั้นด้านบนจะกัดกร่อนเร็วขึ้น 2–3 เท่า สิ่งที่ดีที่สุดพัฒนาการทำให้ผอมบางและการแตกร้าวที่ต้องการประมาณ 5,000 ชั่วโมง

ข้อมูลความล้มเหลวเชิงเปรียบเทียบ
Heater Orientation Service Condition Time to First Visible Corrosion Ring (hours) Surface Temperature Variation (°C) Failure Mode Relative Life Vertical Boiling water, 100°C, 3 W/cm2 >5,000 ±3 องศา (ตามแนวแกน) การบ่มสม่ำเสมอ 2.0× น้ำเดือดในแนวนอน, 100 องศา , 3 วัตต์/ซม.2 500-1,200 +20-40 องศา (แถบด้านบน) เส้นรอบวงรอยแตก 0.3-0.5×
Vertical Non-boiling 20% HCl, 90°C >8,000 ±2 องศา การซึมผ่านช้า 1.5× แนวนอน ไม่-เดือด 20% HCl, 90 องศา 2,000–4,000 +5–15 องศา (ด้านบน) การแตกร้าวของพื้นผิวด้านบน 0.6–0.8×
Vertical Hard water (300 ppm), 80°C >10,000 ±3 องศา สเกลช้า 2.0×
น้ำกระด้างแนวนอน (300 ppm), 80 องศา 1,500-3,000 +20–30 องศา (วงแหวนสเกล) แถบสเกลเฉพาะจุด 0.3–0.5×
ถังกวนแนวตั้ง (การหมุนเวียนแบบบังคับ) ไม่มี (การวางแนวไม่สำคัญมาก) ±2 องศา ขึ้นอยู่กับการไหล 1.0× (เส้นพื้นฐาน)
Horizontal Agitated tank (forced flow) N/A ±3–5°C Acceptable if flow >0.5 m/s 0.9×
การบรรเทาผลกระทบสำหรับการติดตั้งในแนวนอน
หากจำเป็นต้องติดตั้งในแนวนอน (ถังตื้น พื้นที่จำกัด) แนวทางสามประการจะช่วยลดการก่อตัวของวงแหวนกัดกร่อน:

Increase flow velocity: Use recirculation pump or agitator to get >0.5 เมตร/วินาที ข้ามเครื่องทำความร้อน การไหลแบบบังคับจะยับยั้งการสร้างฟอง อุณหภูมิบน-ล่างต่างกัน 3-5 องศา

หมุนเครื่องทำความร้อนทุกๆ สามเดือน ทำเครื่องหมายด้านบนของเครื่องทำความร้อน ณ เวลาติดตั้ง หมุน 90 องศาหรือ 180 องศาทุกๆ 3 เดือนเพื่อให้เห็นพื้นผิวใหม่ด้านบน กระจายการกัดกร่อนอย่างสม่ำเสมอเพื่อยืดอายุการใช้งาน 2-3 เท่า

ความหนาแน่นของวัตต์ต่ำ: ทำงานที่น้อยกว่าหรือเท่ากับ 2 วัตต์/ซม. 2 เพื่อรักษาอุณหภูมิพื้นผิว<95°C even with vapour patches, avoiding boiling at the interface.

ใช้เครื่องทำความร้อนแบบครีบ พื้นที่ผิวที่ขยายออก (ครีบ) จะแยกวิถีของฟองอากาศและอำนวยความสะดวกในการผสม ดังนั้นจึงลดจุดร้อนในท้องถิ่นลง

ฟิลด์ตัวอย่าง
เนื่องจากข้อจำกัดด้านพื้นที่ โรงงานตกแต่งผิวโลหะจึงถูกบังคับให้ใช้เครื่องทำความร้อน PFA แนวนอนในถังชุบนิกเกิลแบบตื้น (ลึก 300 มม.) เครื่องทำความร้อนพัฒนาแถบเส้นรอบวงสีน้ำตาลหลังจากผ่านไป 3 เดือน และแตกที่แถบหลังจากผ่านไป 6-8 เดือน โรงงานย้ายไปใช้เครื่องทำความร้อนแนวตั้ง (ความลึกของถังเพียงพอจริงๆ ความเชื่อก่อนหน้านี้ไม่เป็นความจริง) เครื่องทำความร้อนแนวตั้งไม่ได้รัดไว้ ใช้งานได้ 4+ ปี นอกจากนี้ ปั๊มหมุนเวียนแบบธรรมดายังรวมอยู่ในถังที่ไม่สามารถวางแนวตั้งได้ ส่งผลให้อายุการใช้งานของเครื่องทำความร้อนแนวนอนเพิ่มขึ้นจาก 8 เดือนเป็น 2 ปี

สรุป: การวางแนวในแนวตั้งช่วยลดวงแหวนการกัดกร่อน
เครื่องทำความร้อน PFA แนวนอนมีความอ่อนไหวต่อวงแหวนการกัดกร่อนเฉพาะจุดมากกว่า เนื่องจากการเกิดฟองบนพื้นผิวด้านบน (ในการต้ม) และการแบ่งชั้นการไหล (ในการไม่-ทำการเดือด) ในอัตรา 2-5× ของหน่วยแนวตั้ง พื้นผิวด้านบนร้อนขึ้น 5-40 องศา ช่วยให้สารเคมีถูกโจมตี ทะลุทะลวง และสะสมตะกรันได้สะดวก ระบุการวางแนวแนวตั้งสำหรับการติดตั้งใหม่ หากจำเป็นต้องติดตั้งในแนวนอน ให้พิจารณาการไหลแบบบังคับ การหมุนเครื่องทำความร้อนแบบหมุนสี่รอบ ลดความหนาแน่นของวัตต์ หรือการออกแบบแบบครีบ เครื่องทำความร้อนแนวตั้งเป็นมาตรฐานสำหรับอายุการใช้งานที่ยาวนาน เครื่องทำความร้อนแนวนอนเป็นการประนีประนอมและต้องมีการบรรเทาผลกระทบ เมื่อมีที่ว่างให้ไปในแนวตั้ง งบประมาณการบำรุงรักษาของคุณจะทำให้คุณประทับใจ