नौ महीने की सेवा के बाद एक रासायनिक संयंत्र ने प्लेटिंग बाथ में पीटीएफई विसर्जन हीटर को बदल दिया। एक ही हीटर मॉडल एक अलग सुविधा में समान टैंक में चार साल तक चला था। अंतर घुले हुए ठोस पदार्थों की सांद्रता का था। असफल इंस्टालेशन में 350 ग्राम/लीटर घुलित लवण के साथ स्नान चला, जबकि सफल इंस्टालेशन 120 ग्राम/लीटर पर चला। उच्च ठोस सांद्रता ने चिपचिपाहट बढ़ा दी थी और तरल पदार्थ की तापीय चालकता कम कर दी थी, जिससे सुरक्षित वाट घनत्व कम हो गया था।
घुले हुए ठोस पदार्थ ऊष्मा स्थानांतरण को दो तरह से प्रभावित करते हैं। वे द्रव की चिपचिपाहट को बढ़ाते हैं, जो हीटर की सतह पर थर्मल सीमा परत को मोटा कर देता है। वे द्रव की तापीय चालकता को भी कम करते हैं, जिससे द्रव के माध्यम से ऊष्मा प्रवाहित होने की दर कम हो जाती है। संयुक्त प्रभाव किसी भी वाट घनत्व के लिए कम संवहन गर्मी हस्तांतरण गुणांक और एक उच्च हीटर सतह तापमान है।
कैसे घुले हुए ठोस पदार्थ द्रव के गुणों को बदलते हैं
जैसे-जैसे घुले हुए ठोस पदार्थों की सांद्रता बढ़ती है, द्रव अधिक चिपचिपा और कम तापीय प्रवाहकीय हो जाता है। अधिकांश लवणों की सांद्रता के साथ चिपचिपाहट में वृद्धि मोटे तौर पर रैखिक होती है। तापीय चालकता में कमी कम है लेकिन फिर भी मापने योग्य है।
300 ग्राम/लीटर घुले हुए नमक वाले एक प्लेटिंग बाथ में समान तापमान पर पानी की चिपचिपाहट दो से तीन गुना हो सकती है। तापीय चालकता 10-15% कम हो सकती है। संवहन ताप अंतरण गुणांक, जो दोनों गुणों पर निर्भर करता है, पानी से 25-40% कम हो सकता है।
| घुले हुए ठोस पदार्थ | सापेक्ष श्यानता | सापेक्ष तापीय चालकता | संवहन गुणांक बनाम जल | सुरक्षित वाट घनत्व |
|---|---|---|---|---|
| <50 g/L | 1.0–1.1× | 0.98–1.0× | 0.9–1.0× | 1.4-1.6 डब्ल्यू/सेमी² |
| 50–150 g/L | 1.1–1.4× | 0.95–0.98× | 0.75–0.90× | 1.2-1.4 डब्ल्यू/सेमी² |
| 150–250 g/L | 1.4–1.8× | 0.92–0.95× | 0.60–0.75× | 1.0-1.2 डब्ल्यू/सेमी² |
| 250–350 g/L | 1.8–2.5× | 0.88–0.92× | 0.45–0.60× | 0.8-1.0 डब्लू/सेमी² |
| >350 g/L | >2.5× | <0.88× | <0.45× | 0.6–0.8 डब्लू/सेमी² |
घुले हुए ठोस पदार्थों की सांद्रता और द्रव गुणों और सुरक्षित वाट घनत्व पर इसका प्रभाव
समान हीटर मॉडल उच्च ठोस पदार्थों पर विफल क्यों होता है?
एक हीटर जो कम ठोस स्नान में 1.2 डब्लू/सेमी² पर चलता है, उसकी सतह का तापमान थोक तरल पदार्थ से 15-18 डिग्री अधिक हो सकता है। उच्च ठोस स्नान में एक ही हीटर की सतह का तापमान थोक से 25-35 डिग्री अधिक हो सकता है। उच्च सतह का तापमान पारगमन, ऑक्सीकरण और स्केल जमाव को तेज करता है।
उच्च सतह तापमान भी जमाव के लिए प्रेरक शक्ति को बढ़ाता है। घुले हुए लवण जो थोक तापमान पर संतृप्ति के करीब होते हैं, हीटर की सतह पर संतृप्ति से अधिक हो सकते हैं। वे सतह पर जमा हो जाते हैं, एक स्केल परत बनाते हैं जो थर्मल प्रतिरोध जोड़ता है और सतह के तापमान को और बढ़ा देता है।
उच्च -ठोस स्नान के लिए व्यावहारिक वाट घनत्व सीमाएँ
250 ग्राम/लीटर से ऊपर घुलनशील ठोस पदार्थों वाले स्नान के लिए, मध्यम उत्तेजित स्थितियों में सुरक्षित वाट घनत्व 0.8-1.0 डब्ल्यू/सेमी² है। 350 ग्राम/लीटर से ऊपर के स्नान के लिए, सीमा घटकर 0.6-0.8 W/cm² हो जाती है। ये मान हीटर की सतह की तापमान सीमा 100-110 डिग्री मानते हैं।
| घुले हुए ठोस पदार्थ | तापमान | सुरक्षित वाट घनत्व | 5 किलोवाट के लिए सतह क्षेत्र | अपेक्षित सेवा जीवन |
|---|---|---|---|---|
| <100 g/L | 60 डिग्री | 1.4 डब्ल्यू/सेमी² | 3,571 सेमी² | 4-6 वर्ष |
| 100–200 g/L | 60 डिग्री | 1.2 डब्ल्यू/सेमी² | 4,167 सेमी² | 3-4 साल |
| 200–300 g/L | 60 डिग्री | 1.0 डब्लू/सेमी² | 5,000 सेमी² | 2-3 साल |
| 300–400 g/L | 60 डिग्री | 0.8 डब्ल्यू/सेमी² | 6,250 सेमी² | 18-30 महीने |
| >400 g/L | 60 डिग्री | 0.6 डब्ल्यू/सेमी² | 8,333 सेमी² | 12-24 महीने |
घुलनशील ठोस सांद्रता द्वारा सुरक्षित वाट घनत्व और सतह क्षेत्र की आवश्यकताएं
घुले हुए ठोस पदार्थों को मापना
घुले हुए ठोस पदार्थों की सांद्रता को स्नान के एक नमूने को वाष्पित करके और अवशेषों का वजन करके मापा जा सकता है। माप ऑपरेटिंग तापमान पर किया जाना चाहिए या ऑपरेटिंग तापमान पर सही किया जाना चाहिए।
एक चालकता मीटर घुले हुए ठोस पदार्थों का त्वरित अनुमान प्रदान करता है। चालकता अधिकांश चढ़ाना स्नान के लिए एकाग्रता से संबंधित है। विशिष्ट स्नान रसायन विज्ञान के लिए संबंध को अंशांकित किया जाना चाहिए।
जब मानक हीटर वाट घनत्व की आवश्यकता को पूरा नहीं कर सकते
उच्च वाट क्षमता आवश्यकताओं और सीमित परिधीय स्थान के साथ उच्च - ठोस चढ़ाना स्नान अक्सर रसायन शास्त्र की मांग के अनुसार कम वाट घनत्व पर मानक पीटीएफई विसर्जन हीटर को समायोजित नहीं कर सकते हैं। बड़े सतह क्षेत्र, कम वाट घनत्व और प्रवाह अनुकूलित स्थिति के साथ एक कस्टम पीटीएफई इमर्शन हीटर कॉन्फ़िगरेशन वाट घनत्व बेमेल के मूल कारण को संबोधित करता है। विनिर्देशन प्रक्रिया के लिए विघटित ठोस सांद्रता, ऑपरेटिंग तापमान, टैंक आयाम, प्रवाह की स्थिति और आवश्यक वाट क्षमता की आवश्यकता होती है। उच्च ठोस स्नान सुविधाओं के लिए, यह अनुप्रयोग विशिष्ट दृष्टिकोण कोटिंग के क्षरण को कम करता है और हीटर सेवा जीवन को बढ़ाता है।
