溶解固体濃度は PTFE 浸漬ヒーターのワット密度制限をどのように変更しますか?

化学プラントでは、9 か月の稼働後にめっき浴の PTFE 浸漬ヒーターを交換しました。同じヒーターモデルは、別の施設の同様のタンクで 4 年間持続しました。違いは溶解固形分濃度でした。失敗した設置では 350 g/L の溶解塩を含む浴を実行しましたが、成功した設置では 120 g/L で実行されました。固形分濃度が高くなると、粘度が増加し、流体の熱伝導率が低下し、安全なワット密度が低下しました。

溶解固体は 2 つの方法で熱伝達に影響を与えます。これらは流体の粘度を増加させ、ヒーター表面の熱境界層を厚くします。また、流体の熱伝導率も低下し、流体を通って熱が移動する速度が低下します。複合的な効果として、任意のワット密度における対流熱伝達係数が低くなり、ヒーターの表面温度が高くなります。

溶解した固体が流体の特性をどのように変化させるか

溶解固体の濃度が増加すると、流体の粘性が高まり、熱伝導性が低下します。粘度の増加は、ほとんどの塩の濃度に対してほぼ直線的です。熱伝導率の低下は小さくなりますが、それでも測定可能です。

300 g/L の溶解塩を含むめっき浴は、同じ温度で水の粘度の 2 ～ 3 倍の粘度を有する場合があります。熱伝導率は 10 ～ 15% 低くなる可能性があります。対流熱伝達係数は両方の特性に依存しますが、水よりも 25 ～ 40% 低い可能性があります。

溶解固形分濃度とその流体特性および安全なワット密度への影響

同じヒーターモデルがハイソリッドで故障する理由

低固形物槽内で 1.2 W/cm² で動作するヒーターの表面温度は、バルク流体より 15 ～ 18 度高い可能性があります。-。高固形物浴内の同じヒーターは、表面温度がバルクより 25 ～ 35 度高い場合があります。表面温度が高くなると、浸透、酸化、スケールの付着が促進されます。

表面温度が高くなると、蒸着の駆動力も増加します。バルク温度で飽和に近い溶解塩は、ヒーター表面での飽和を超える場合があります。それらは表面に析出してスケール層を形成し、これにより熱抵抗が増加し、表面温度がさらに上昇します。

高固形物浴の実用的なワット密度制限-

溶解固形分が 250 g/L を超える浴の場合、安全なワット密度は、適度に撹拌した状態で 0.8 ～ 1.0 W/cm² です。 350 g/L を超える浴の場合、制限は 0.6 ～ 0.8 W/cm² に下がります。これらの値は、ヒーター表面温度の限界が 100 ～ 110 度であることを前提としています。

溶解固形分濃度による安全なワット密度と表面積の要件

溶解固体の測定

溶解固体濃度は、浴のサンプルを蒸発させ、残留物の重量を量ることによって測定できます。測定は動作温度で実行するか、動作温度に補正する必要があります。

導電率計を使用すると、溶解固体を迅速に推定できます。導電率は、ほとんどのめっき浴の濃度と相関します。この関係は、特定の浴の化学薬品に合わせて調整する必要があります。

標準ヒーターがワット密度要件を満たせない場合

-高ワット数の要件があり、周辺スペースが限られているハイソリッドめっき浴では、多くの場合、化学反応が要求する低ワット密度の標準 PTFE 浸漬ヒーターを収容できません。表面積が大きく、ワット密度が低く、流れが最適化された位置を備えたカスタム PTFE 浸漬ヒーター構成により、ワット密度の不一致の根本原因に対処します。{2}}仕様プロセスでは、溶解固形分濃度、動作温度、タンク寸法、流量条件、および必要なワット数が必要です。高固形物槽を備えた施設の場合、この用途固有のアプローチにより、コーティングの劣化が軽減され、ヒーターの耐用年数が延長されます。-