Berapa Kesadahan Air Maksimum yang Diijinkan (ppm CaCO₃) untuk Pemanas Selubung Titanium Kelas 7 dalam Larutan Natrium Tripolifosfat 5% pada suhu 90 derajat untuk Mencegah Kerak Kalsium Fosfat-Panas Berlebih yang Dipicu?

Ion kalsium mengendap sebagai kalsium fosfat (Ca₃(PO₄)₂) dalam 5% natrium tripolifosfat (STPP) pada suhu 90 derajat. Skala ini dicirikan oleh konduktivitas termal yang rendah yaitu 0,3–0,6 W/m·K (titanium, 21,9 W/m·K). Kesadahan air maksimum yang diperbolehkan adalah 100 ppm sebagai CaCO 3 untuk menghindari panas berlebih. Ketebalan skala di atas 100 ppm menjadi lebih dari 0,2 mm dalam 500 jam dan perpindahan panas berkurang sebesar 30%. Kerak terbentuk berdasarkan reaksi: 3Ca2+ + 2PO43- → Ca3(PO4)2↓

Mekanisme Pembentukan Skala Kalsium Fosfat

STPP dihidrolisis menjadi ortofosfat pada suhu 90 derajat. Ion kalsium dalam air bereaksi dengan ortofosfat menghasilkan kalsium fosfat. Curah hujan bergantung pada suhu, dan suhu yang lebih tinggi mempercepat produksi timbangan. Kerak tumbuh sebagai lapisan kristal padat yang melekat erat pada permukaan titanium. Setelah terbentuk, kerak akan sulit dihilangkan dengan menggunakan asam, karena kalsium fosfat sedikit larut dalam asam sehingga aman untuk titanium.

Pembentukan Skala Kuantitatif Terkait Kesadahan Air

Pengujian terkontrol titanium Grade 7 dalam STPP 5% pada 90 derajat selama 500 jam telah menghasilkan hasil sebagai berikut. Ketebalan Skala=0 µm, Komposisi Skala=Tidak Ada, Pengurangan Perpindahan Panas=0% (pada Kekerasan 0 ppm) Ketebalan 10-30 µm, komposisinya adalah kalsium fosfat dan penurunannya sebesar 5-15 % pada 50 ppm. Ambang batas krusialnya adalah 100 ppm. Ketebalan: 30–70 mikron. Komposisi: kalsium fosfat. Reduksi: 15–30%. 150 ppm 60-120 µm Kalsium fosfat padat 25-45 % Ketebalan 100 - 200 µm Komposisi Reduksi Skala Besar 40 - 60% 250 ppm Pada 500 ppm, ketebalannya adalah 200–400 µm, komposisinya berskala parah dan reduksinya mencapai 60–80%.

Pengaruh Konsentrasi STPP dan Temperatur terhadap Toleransi Kekerasan

Semakin tinggi konsentrasi STPP dan suhu maka semakin rendah kesadahan air maksimum yang diijinkan. Untuk<0.1 mm scale, the permissible hardness is 150 ppm at 3% STPP and 90°C. Permitted is 150 ppm at 5% STPP and 80°C. Allowable at 5% STPP and 90°C is 100 ppm. 60 ppm at 5% STPP and 100°C is allowable. 50 ppm at 90°C and 10% STPP is allowed. Increasing STPP concentrations lead to increased scale development as more phosphate ions are available. The dynamics of precipitation are enhanced at elevated temperatures.

Panduan Pengendalian Kesadahan Air Pemanas STPP

Tabel di bawah ini menunjukkan rekomendasi kesadahan air maksimum yang diizinkan untuk pemanas titanium Kelas 7 dalam STPP 5% pada 90 derajat.

Kesadahan Air (ppm CaCO3) Ketebalan Kerak yang Diharapkan Setelah 500 jam (µm) Pengurangan Perpindahan Panas (%) Tindakan yang Direkomendasikan<50 <30 <10 No action 50–75 30–50 10–20Monitor monthly 75–100 50–80 15–25 Use softened water 100–150 80–120 25–40 Water softener needed >150 >120 >40 Tidak dapat diterima
Melampaui Rekayasa Kontrol Kekerasan

Korosi dalam skala-dipengaruhi oleh kadar titanium. Kelas 7 memiliki ketahanan yang lebih baik daripada Kelas 2 tetapi pembentukan skalanya serupa. Ketebalan dinding memberikan kelonggaran perpindahan panas; dinding 2,0 mm dengan skala 0,2 mm memiliki logam 1,8 mm, tetapi skala tersebut berisolasi. Lapisan akhir permukaan tabung mempengaruhi adhesi kerak; permukaan yang dipoles secara elektro (Ra <0,3 µm) memungkinkan penghilangan kerak lebih mudah. Pelembut air (pertukaran ion) menurunkan kekerasan hingga hampir nol. Inhibitor kerak seperti asam poliakrilat 10 ppm menurunkan pembentukan kerak kalsium fosfat sebesar 50–70%. Kerak kalsium fosfat akan larut selama pembersihan berkala dengan HCl 5% pada suhu 50 derajat selama 30 menit tetapi mungkin kurang efektif pada kerak yang sudah tua.

Penulisan Spesifikasi yang Berpengetahuan

Untuk pemanas selubung titanium Kelas 7 dalam STPP 5% pada 90 derajat C, kendalikan kesadahan air hingga <50 ppm menggunakan pelembut air. Titrasi setiap minggu untuk memantau kesadahan. Jika kekerasan lebih besar dari 75 ppm, tingkatkan siklus regenerasi pelembut atau tambahkan penghambat kerak. - Untuk pemanas yang ada dengan kerak kalsium fosfat: bersihkan dengan asam sitrat 10% selama 2 jam pada suhu 70 derajat . Layanan natrium tripolifosfat. Insinyur menjaga kesadahan air di bawah 50 ppm untuk mencegah panas berlebih akibat kerak kalsium fosfat.