Loji rawatan air sisa kemasan logam menggantikan pemanas rendam PTFE 6 kW selepas hanya lima bulan. Pemanas telah dipasang di dalam tangki penyamaan 15,000-liter yang menerima air bilasan daripada garisan penyaduran, fosfat dan anodisasi. Tangki itu mengandungi 3–5% pepejal terampai-logam hidroksida, mendakan kalsium fosfat, dan pasir pembawa. Permukaan pemanas menunjukkan lapisan mendapan yang tebal dan tidak sekata dengan zarah terbenam. Rintangan penebat telah jatuh di bawah 20 MΩ.
Air sisa-pepejal tinggi pada asasnya berbeza daripada mandian penyaduran bersih. Bendalir bukan penyelesaian-ia adalah penggantungan. Zarah pepejal mendap, memendap dan terkumpul pada permukaan yang dipanaskan. Keperluan terma dan mekanikal pada pemanas rendaman PTFE dalam persekitaran ini memerlukan pendekatan reka bentuk yang mengambil kira kepekatan pepejal, taburan saiz zarah, halaju mendap dan kaedah pembersihan yang tersedia di loji.
Mengapa Pepejal Terampai Mengubah Persamaan Pemindahan Haba
Zarah terampai menjejaskan pemindahan haba dalam dua cara. Pertama, mereka meningkatkan kelikatan berkesan cecair, menebal lapisan sempadan terma pada permukaan pemanas. Kedua, mereka mendepositkan terus pada pemanas, membentuk lapisan berliang, tidak sekata yang menambah rintangan haba dan mencipta bintik panas setempat di bawah mendapan yang lebih tebal.
Kadar pemendapan bergantung pada kepekatan zarah, halaju aliran pada pemanas, dan perbezaan suhu antara pemanas dan cecair pukal. Suhu permukaan pemanas yang tinggi meningkatkan pemendapan dengan menggalakkan pemendakan spesies terlarut dan dengan menyebabkan zarah melekat lebih kuat pada permukaan panas.
| Kepekatan Pepejal Terampai | Kelikatan Relatif | Kadar Pemendapan pada Pemanas | Masa untuk Skala 2 mm | Ketumpatan Watt Selamat |
|---|---|---|---|---|
| <0.1% (clean water) | 1.0× | Sangat rendah | >12 bulan | 1.5–2.0 W/cm² |
| 0.5–1.0% (pepejal ringan) | 1.1–1.3× | rendah | 6–10 bulan | 1.2–1.4 W/cm² |
| 2–3% (pepejal sederhana) | 1.3–1.8× | Sederhana | 3–5 bulan | 0.9–1.1 W/cm² |
| 4–6% (pepejal berat) | 1.8–2.5× | tinggi | 6–10 minggu | 0.6–0.8 W/cm² |
Kadar pemendapan daripada tangki rawatan air kumbahan yang menerima penyaduran campuran dan air bilas fosfat
Pemasangan Menegak lwn. Mendatar dalam Perkhidmatan{1}}Pepejal Tinggi
Orientasi pemanas menentukan sama ada pepejal mengendap di permukaan atau menggelongsor. Pemanas yang dipasang secara mendatar memberikan permukaan menghadap ke atas-yang besar di mana zarah terkumpul mengikut graviti. Lapisan deposit tumbuh dari atas ke bawah, dan pengumpulan paling tebal berlaku pada permukaan atas di mana aliran paling lemah.
Pemanas yang dipasang secara menegak menunjukkan keratan-melintang yang lebih kecil. Pepejal yang mendap di bahagian atas bebibir atau pada anggota sokongan mendatar tidak menyaluti permukaan yang dipanaskan sepenuhnya. Permukaan pemanas menegak mengalami pemendapan-terdorong ricih dan bukannya pengendapan graviti. Data medan daripada tangki air sisa menunjukkan bahawa pemanas yang dipasang secara menegak mengumpul 40–60% kurang deposit dalam tempoh operasi yang sama berbanding dengan unit mendatar.
| Orientasi Pemasangan | Pengumpulan Deposit | Kekerapan Pembersihan | Aplikasi Terbaik |
|---|---|---|---|
| Mendatar, menghadap ke atas- | tinggi | Kerap | Tidak disyorkan |
| Mendatar, menghadap ke bawah- | Sederhana | Sederhana | Ruang terhad |
| Menegak, selari dengan aliran | rendah | Jarang-jarang | Kebanyakan aplikasi |
| Menegak, berserenjang dengan aliran | Sederhana | Sederhana | Tangki aliran tinggi- |
Orientasi pemasangan dan kesannya terhadap pengumpulan deposit
Kemasan Permukaan dan Kesan Geometri Pemanas
Permukaan PTFE yang licin dan digilap mengurangkan kekuatan lekatan pepejal termendap. Zarah-zarah yang teguh akan terikat pada permukaan kasar menggelongsor dengan lebih mudah apabila halaju aliran meningkat semasa kitaran pencampuran tangki atau pembersihan. Permukaan digilap memanjangkan selang pembersihan sebanyak 30–50% dalam-perkhidmatan pepejal tinggi berbanding kemasan permukaan standard.
Diameter pemanas juga penting. Sarung berdiameter-yang lebih besar mempunyai nisbah-luas-kepada-permukaan yang lebih rendah, yang mengurangkan jumlah permukaan yang tersedia untuk pemendapan setiap unit kuasa yang dihantar. Tetapi diameter yang lebih besar juga bermakna kurang luas permukaan untuk panjang tertentu, memerlukan pemanas yang lebih panjang atau ketumpatan watt yang lebih tinggi untuk mencapai output yang sama.
Strategi Pergolakan dan Pembersihan untuk Pepejal-Tangki Sarat
Campuran halaju tinggi-berselang-seli adalah lebih berkesan daripada pengadukan tahap-rendah yang berterusan untuk perkhidmatan-pepejal tinggi. Menaikkan halaju aliran pada pemanas secara berkala kepada 0.5–0.8 m/s menyental mendapan yang longgar sebelum ia mengeras menjadi lapisan yang teguh. Ini boleh dicapai dengan pemasa-pendidik terkawal atau pam bancuhan khusus yang dihidupkan selama 5–10 minit setiap jam.
Pembersihan kimia di tempat memerlukan penyelesaian pembersihan yang melarutkan komposisi deposit tertentu. Skala logam hidroksida bertindak balas terhadap asid cair. Mendapan kalsium fosfat memerlukan agen pengkelat atau rendaman asid ringan. Jadual pembersihan berdasarkan penemuan pemeriksaan-bukan kalendar tetap-menghalang mendapan daripada mencapai ketebalan yang mendorong suhu permukaan pemanas ke dalam julat degradasi.
| Kaedah Pembersihan | Keberkesanan pada Logam Hidroksida | Keberkesanan pada Skala Fosfat | Risiko kepada PTFE | Selang Disyorkan |
|---|---|---|---|---|
| Mencairkan peredaran HCl | tinggi | Sederhana | rendah | 4–8 minggu |
| Rendam asid sulfamik | Sederhana | tinggi | rendah | 6–10 minggu |
| kelat EDTA | Sederhana | tinggi | rendah | 8–12 minggu |
| Pancutan air-tinggi | tinggi | Sederhana | Sederhana | 8–12 minggu |
| Memberus mekanikal | tinggi | tinggi | tinggi | Tidak disyorkan |
Cadangan kaedah pembersihan daripada kemudahan rawatan air sisa dengan pemanas rendaman PTFE
Langkah Spesifikasi Praktikal untuk Air Sisa Pepejal{0}}Tinggi
Mulakan dengan pencirian pepejal. Jumlah kepekatan pepejal terampai, taburan saiz zarah, dan komposisi mineral menentukan kadar pemendapan dan kaedah pembersihan yang diperlukan. Analisis gravimetrik mudah dan kajian semula kimia proses huluan menyediakan kebanyakan maklumat yang diperlukan.
Pilih ketumpatan watt daripada kepekatan pepejal sebenar. Untuk pepejal terampai 2–3%, had 0.9–1.1 W/cm² adalah sesuai. Pepejal melebihi 4%, susut kepada 0.6–0.8 W/cm². Nilai ini menganggap pelekap menegak dan pencampuran{10}}berkala tinggi berkala. Pemasangan mendatar memerlukan pengurangan 20-30% lagi.
Tentukan permukaan pemanas yang digilap. Kos tambahan adalah sederhana dan lanjutan dalam selang waktu pembersihan adalah besar. Sahkan bahawa tangki mempunyai kedalaman yang mencukupi untuk pemasangan menegak dengan sekurang-kurangnya 75 mm liputan cecair di atas bahagian yang dipanaskan. Jika kedalaman tidak mencukupi, pertimbangkan beberapa pemanas yang lebih pendek daripada satu unit panjang.
Pasang pemantauan aliran dan potongan-suhu tinggi. Dalam-perkhidmatan pepejal tinggi, penapis yang dipalamkan atau pam pencampur yang gagal boleh menurunkan halaju aliran di bawah ambang selamat dalam beberapa jam. Suis aliran dan had suhu permukaan pemanas 15–20 darjah melebihi suhu operasi biasa memberikan perlindungan terhadap pemanasan lampau yang pantas yang berikutan kehilangan aliran.
Apabila Pemanas Standard Tidak Dapat Menampung Beban Pepejal
Tangki rawatan air sisa dengan kepekatan pepejal yang tinggi dan ruang persisian terhad selalunya tidak dapat menampung pemanas rendaman PTFE standard pada ketumpatan watt yang menghalang kekotoran cepat. Duti 6 kW pada 0.8 W/cm² memerlukan 7,500 cm² permukaan pemanas-lebih daripada satu pemanas yang disediakan dalam dimensi tangki biasa.
Konfigurasi pemanas rendaman PTFE tersuai dengan luas permukaan yang besar, ketumpatan watt yang rendah dan permukaan yang digilap menangani punca kekotoran-pepejal yang berkaitan. Proses spesifikasi memerlukan kepekatan pepejal terampai, ciri zarah, dimensi tangki, kaedah pencampuran, dan watt yang diperlukan. Untuk kemudahan dengan berbilang tangki rawatan air sisa, pendekatan khusus-aplikasi ini mengurangkan deposit-terlalu panas yang berkaitan dan memanjangkan selang antara pembersihan yang diperlukan.
