آن لایه سرسخت و گچی که روی بخاری غوطهوری شما ایجاد میشود، نه تنها زشت نیست. این یک دزد است راندمان را از بین می برد، هزینه های انرژی را بالا می برد و در نهایت باعث گرم شدن بیش از حد و از کار افتادن بخاری می شود. این پوسته پوسته شدن نتیجه مستقیم تعامل بین گرما، شیمی آب و خود بخاری کارتریج است و آنچه را که باید یک جزء قابل اعتماد باشد به یک سردرد مکرر در مخازن صنعتی، بویلرها یا مخازن فرآوری تبدیل می کند.
هنگامی که مواد معدنی موجود در آب، عمدتاً کربناتهای کلسیم و منیزیم، با افزایش دمای آب رسوب میکنند، رسوب ایجاد میشود. این مواد معدنی که به عنوان رسوبات آب سخت شناخته می شوند، در دماهای بالاتر کمتر محلول می شوند و به سطوح داغ مانند غلاف بخاری کارتریجی می چسبند. هرچه سطحی که با آن تماس می گیرند گرمتر باشد، سریعتر و سخت تر می چسبند و پوسته ای تشکیل می دهند که می تواند در طول زمان ضخامت میلی متری داشته باشد. در عمل، این فرآیند در سیستمهایی با محتوای مواد معدنی بالا، مانند آبهای زیرزمینی تصفیهنشده یا آبهای فرآیند بازیافتی، که در آنها حتی گرمایش متوسط میتواند باعث تجمع سریع شود، تسریع مییابد. سپس لایه رسوب به عنوان یک عایق قدرتمند عمل می کند و گرما را درون بخاری به دام می اندازد. اکنون، سیمپیچ مقاومت داخلی-معمولاً سیم نیکل{6}}سیم کروم فشرده شده در اکسید منیزیم-در اتلاف انرژی در مایع تلاش میکند، که باعث میشود دمای داخل از حد طراحی خارج شود و منجر به فرسودگی سیمپیچ یا پارگی غلاف شود.
یک عامل کلیدی که اغلب نادیده گرفته می شود، چگالی توان بخاری کارتریج است که تعیین می کند چقدر گرما روی سطح غلاف متمرکز شود. تراکم بالا که بر حسب وات بر سانتی متر مربع (W/cm²) یا در هر اینچ مربع (W/in²) بیان می شود، نقاط داغ سوزان را ایجاد می کند که پوسته پوسته شدن را تشدید می کند. برای مثال، یک بخاری فشرده با فشار 10 وات بر سانتیمتر مربع یا بیشتر ممکن است برای گرم کردن سریع-کارآمد به نظر برسد، اما در مایعات{4}غنی{4} معدنی، با ایجاد حبابهای بخار موضعی در جوش-و فروپاشی و رسوب بیشتر مواد جامد، مشکل ایجاد میکند. بر اساس مشاهدات از کارخانه های فرآوری مواد غذایی و شیمیایی، که کیفیت آب در آنها متفاوت است، انتخاب چگالی در محدوده 5-7 وات بر سانتی متر مربع تعادل ایجاد می کند: برای گرم کردن موثر بدون گرم شدن بیش از حد غلاف کافی است، و اجازه می دهد مواد همرفتی بهتری برای انتقال مواد معدنی قبل از ته نشین شدن آنها وجود داشته باشد.
نبرد با مقیاس در دو جبهه انجام می شود. ابتدا، در صورت امکان، از طریق سیستمهای نرمکننده یا تصفیه که یونهای کلسیم و منیزیم را حذف یا متصل میکنند، شیمی آب را مدیریت کنید، اغلب با استفاده از رزینهای تبادل یونی یا افزودنیهای شیمیایی مانند پلیفسفاتها. در عملیاتهای مقیاس بزرگ، تصفیه اسمز معکوس میتواند کل جامدات محلول را تا 95% کاهش دهد، به طور چشمگیری تشکیل رسوب را کند میکند. با این حال، همه تنظیمات اجازه چنین مداخلاتی را نمی دهند، به ویژه در برنامه های کاربردی از راه دور یا حساس به هزینه{5}}.
دوم، و اغلب به طور مستقیم تحت کنترل، انتخاب و عملکرد خود بخاری است. انتخاب بخاری کارتریجی که با چگالی توان کمتر و مناسبتر برای کیفیت آب طراحی شده باشد، بسیار مهم است-هدف برای آن نقطه شیرین 5-7 وات بر سانتیمتر مربع برای متعادل نگه داشتن دمای غلاف، معمولاً زیر 200 درجه در آب، کاهش درایو ترمودینامیکی برای بارندگی بسیار مهم است. اندازه نیز مهم است: یک بخاری با قطر بلندتر یا بزرگتر، وات را در منطقه بیشتری پخش می کند و به طور طبیعی چگالی را کاهش می دهد بدون اینکه کل خروجی را به خطر بیندازد. به عنوان مثال، در مخازن نفت یا مخازن خنککننده، این رویکرد نه تنها از رسوب، بلکه از تخریب سیال مانند ترکخوردگی در هیدروکربنها نیز جلوگیری میکند.
مواد نقش اساسی در مقاومت در برابر چسبندگی دارند. در حالی که فولاد ضد زنگ 304 رایج و مقرون به صرفه است، عملکرد آن در آب سخت به دلیل ایجاد حفره بالقوه کاهش می یابد. ارتقاء به فولاد ضد زنگ 321، تثبیت شده با تیتانیوم برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی، طول عمر بهتری را در محیط های خفیف تهاجمی ارائه می دهد، زیرا در برابر چرخه های حرارتی مکرر بدون تضعیف بین دانه ای مقاومت می کند. برای آبهای شدیداً سخت یا قلیایی، غلافهای Incoloy-نیکل-آلیاژهای آهن-کروم-با مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون تا 900 درجه برتری دارند و سطح صافتر آنها از هستهزایی اولیه مواد معدنی جلوگیری میکند. غلاف های مسی، اگر از نظر شیمیایی سازگار باشند و مستعد خوردگی گالوانیکی نباشند، رسانایی حرارتی عالی را ارائه می دهند، اما برای جلوگیری از شسته شدن در شرایط اسیدی، نیاز به تطبیق دقیق دارند. در حقیقت، هیچ ماده ای پوسته پوسته شدن را به طور کامل از بین نمی برد، اما انتخاب ماده ای که با pH مایع و مشخصات معدنی آن همخوانی داشته باشد، می تواند میزان تجمع را به نصف کاهش دهد.
تعمیر و نگهداری برای شکستن چرخه غیرقابل مذاکره-است. رسوب زدایی برنامه ریزی شده منظم، بر اساس نرخ تجمع مشاهده شده-شاید هر سه ماه یکبار در-مناطق با سختی بالا-به مراتب ارزانتر از تعویض بخاری اضطراری و از دست رفتن تولید است. تکنیک ها از مسواک زدن مکانیکی برای رسوبات سبک تا خیساندن شیمیایی با اسید سیتریک یا رسوب زداهای اختصاصی که کربنات ها را بدون آسیب رساندن به غلاف حل می کنند، متغیر است. برای سیستمهای حیاتی، طرحهایی را در نظر بگیرید که حذف آسان برای تمیز کردن را تسهیل میکنند، مانند بخاریهای کارتریجی فلنجی یا رزوهدار که بدون جدا کردن مخزن به بیرون میلغزند. ابزارهای نظارتی مانند رساناییسنجهای درون خطی سطوح مواد معدنی را در زمان واقعی ردیابی میکنند و قبل از ضخیم شدن مقیاس، هشدارها را ایجاد میکنند. بر اساس دادههای عملیاتی از تأسیسات تولیدی، ترکیب پمپهای همزن یا گردش، انتقال حرارت را افزایش داده و ذرات را شستشو میدهد و چسبندگی را کاهش میدهد.
استراتژیهای اضافی شامل عملیات در نقاط تنظیم پایینتر در صورت امکان است، زیرا هر 10 درجه کاهش در دمای غلاف میتواند به طور قابل توجهی سینتیک بارش را کاهش دهد. در سناریوهایی با منابع آب متغیر، آزمایشهای دورهای سختی (اندازهگیری شده بر حسب ppm) به تنظیماتی مانند کاهش قدرت در فصول اوج معدنی کمک میکند. برخی از بخاری های کارتریجی پیشرفته دارای وات توزیع شده هستند و گرما را به دور از انتهای غوطه ور متمرکز می کنند تا از نقاط حساس موضعی مستعد پوسته پوسته شدن جلوگیری شود.
در اصل، مقداری پوسته پوسته شدن در آب سخت اجتناب ناپذیر است، اما می توان میزان آن را به طور موثر مدیریت کرد. با درک اینکه دمای سطح بخاری یک متغیر کلیدی است، انتخاب های آگاهانه در مورد وات، اندازه، چگالی و مواد، عمر مفید را به طور قابل توجهی افزایش می دهد، اغلب از ماه ها تا سال ها. پیکربندی های سفارشی، متناسب با خواص مایع خاص و دینامیک جریان، دوام و کارایی را در زمینه های صنعتی متنوع بهینه می کند.
