인산칼슘 스케일-유발된 과열을 방지하기 위해 90도에서 5% 트리폴리인산나트륨 용액의 7등급 티타늄 외장 히터에 허용되는 최대 물 경도(ppm CaCO₃)는 얼마입니까?

칼슘 이온은 90도에서 5% 트리폴리인산나트륨(STPP)에서 인산칼슘(Ca₃(PO₄)₂) 스케일로 침전됩니다. 이 스케일은 0.3~0.6 W/m·K(티타늄, 21.9 W/m·K)의 낮은 열전도도를 특징으로 합니다. 과열을 방지하기 위해 허용되는 최대 물 경도는 CaCO 3 기준으로 100ppm입니다. 100ppm을 초과하는 스케일 두께는 500시간 동안 0.2mm 이상이며 열 전달은 30% 감소합니다. 3Ca2+ + 2PO43- → Ca3(PO4)2↓ 반응에 따라 스케일이 형성됩니다.

인산칼슘 스케일 형성 메커니즘

STPP는 90도에서 오르토인산염으로 가수분해됩니다. 물 속의 칼슘 이온은 오르토인산염과 반응하여 인산칼슘을 생성합니다. 강수량은 온도에 따라 달라지며, 온도가 높을수록 스케일 생성이 가속화됩니다. 스케일은 티타늄 표면에 단단히 부착되는 조밀한 결정 코팅으로 성장합니다. 인산칼슘은 티타늄에 안전한 산에 거의 용해되지 않기 때문에 한번 발생하면 산을 사용하여 스케일을 제거하기가 어렵습니다.

물의 경도와 관련된 정량적 규모 형성

5% STPP의 7등급 티타늄을 90도에서 500시간 동안 제어 테스트한 결과 다음과 같은 결과가 나왔습니다. 스케일 두께=0 µm, 스케일 구성=없음, 열 전달 감소=0%(0ppm 경도에서) 두께는 10-30 µm, 구성은 인산칼슘이고 감소는 50ppm에서 5-15%입니다. 중요한 임계값은 100ppm입니다. 두께: 30~70μm. 구성: 인산칼슘. 감소율: 15~30%. 150ppm 60~120μm 고밀도 인산칼슘 25~45% 두께 100 - 200μm 구성 무거운 스케일 감소 40 - 60% 250ppm 500ppm 두께는 200~400μm, 구성은 심각한 스케일이고 감소율은 60~80%입니다.

경도 공차에 대한 STPP 농도 및 온도의 영향

STPP의 농도와 온도가 높을수록 최대 허용 물 경도는 낮아집니다. 을 위한<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.

STPP 히터 물 경도 제어 안내

아래 표는 90도에서 5% STPP의 7등급 티타늄 히터에 허용되는 최대 물 경도에 대한 권장 사항을 보여줍니다.

물 경도(ppm CaCO3) 500시간 후 예상 스케일 두께(μm) 열 전달 감소(%)권장 조치<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 허용되지 않음
경도 제어 공학을 넘어서

규모가 작은 부식은-티타늄 등급의 영향을 받습니다. 7등급은 2등급보다 저항성이 더 우수하지만 스케일 형성은 유사합니다. 벽 두께는 열 전달 허용량을 제공합니다. 0.2mm 스케일의 2.0mm 벽에는 1.8mm의 금속이 있지만 스케일은 절연되어 있습니다. 튜브 표면의 마감은 스케일 접착에 영향을 미칩니다. 전해연마 표면(Ra < 0.3 µm)으로 스케일을 더 쉽게 제거할 수 있습니다. 연수기(이온 교환)는 경도를 거의 0으로 낮춥니다. 10ppm 폴리아크릴산과 같은 스케일 억제제는 인산칼슘 스케일 발생을 50~70% 감소시킵니다. 인산칼슘 스케일은 5% HCl을 사용하여 50도에서 30분간 정기적으로 세척하는 동안 용해되지만 오래된 스케일에서는 효과가 떨어질 수 있습니다.

지식이 풍부한 사양 작성

90°C에서 5% STPP의 7등급 티타늄 외장 히터의 경우 연수기를 사용하여 물 경도를 < 50ppm으로 제어합니다. 매주 적정하여 경도를 모니터링합니다. 경도가 75ppm보다 큰 경우 연화제의 재생 주기를 늘리거나 스케일 방지제를 추가합니다.. - 인산칼슘 스케일이 있는 기존 히터의 경우: 70도에서 2시간 동안 10% 구연산으로 청소합니다. 트리폴리인산나트륨 서비스. 엔지니어는 인산칼슘 스케일로 인한 과열을 방지하기 위해 물 경도를 50ppm 미만으로 유지합니다.