Een fosfateringsleiding merkte dat het elke maand langer duurde voordat de tank het instelpunt bereikte. De verwarmingsstroom kwam overeen met het typeplaatje, de controller vroeg om warmte en het verwarmingsoppervlak boven de vloeistof zag er schoon uit. Toen de verwarmer voor inspectie werd uitgetrokken, werd het onderste derde deel van de mantel begraven onder een laag van 25 mm samengeperst sediment, -ijzerfosfaatslib, kalkaanslag en meegesleept gruis dat zich op de tankbodem had afgezet en geconsolideerd.
Sedimentbedekking is een veel voorkomende, maar vaak over het hoofd geziene oorzaak van vermogensverlies door PTFE-dompelverwarmers. De sedimentlaag isoleert het onderste gedeelte van de verwarming, houdt de warmte vast en dwingt de verwarming om heter te worden om dezelfde output te leveren. De hogere oppervlaktetemperatuur versnelt de afbraak van PTFE en verhoogt het energieverbruik.
Hoe sediment zich ophoopt op het onderste verwarmingsgedeelte
Sediment bezinkt door zwaartekracht. In een tank met een laag debiet nabij de bodem hoopt het sediment zich op de vloer en tegen het onderste gedeelte van de verwarmer op. De sedimentlaag groeit naar boven naarmate er meer vaste stoffen bezinken.
De sedimentlaag is gewoonlijk dichter en steviger dan kalkaanslag op het verwarmingsoppervlak. Het is een mengsel van neergeslagen vaste stoffen, corrosieproducten en overgedragen deeltjes. De thermische geleidbaarheid van het sediment hangt af van de samenstelling en porositeit, maar is over het algemeen lager dan die van de PTFE-mantel.
| Sedimenttype | Typische bron | Thermische geleidbaarheid | Afzettingspercentage | Dekkingstijd |
|---|---|---|---|---|
| IJzerfosfaat | Fosfaterende reactie | 0.5–1.0 W/m·K | Hoog | 2–6 maanden |
| Metaalhydroxide | Bad slepen-uit | 0.2–0.5 W/m·K | Gematigd | 4–10 maanden |
| Calciumcarbonaat | Hard water | 1.0–2.0 W/m·K | Laag-matig | 6–18 maanden |
| Gemengd slib | Meerdere bronnen | 0.3–0.8 W/m·K | Hoog | 2–6 maanden |
Sedimenttypen en hun depositiekarakteristieken
Waarom het onderste derde deel het meest getroffen wordt
Het onderste derde deel van de verwarmer bevindt zich het dichtst bij de tankbodem, waar het sediment bezinkt. Het is ook het gebied met de laagste stroomsnelheid in de meeste tanks. De stroming is het sterkst aan de oppervlakte, waar de onrust ontstaat, en het zwakst aan de onderkant, waar het sediment zich ophoopt.
De sedimentlaag op het onderste derde deel creëert een thermische barrière. De door de verwarmer gegenereerde warmte moet de sedimentlaag passeren voordat deze de bulkvloeistof bereikt. Het sediment voegt thermische weerstand toe, waardoor de oppervlaktetemperatuur van de verwarmer stijgt.
Voor een verwarming die werkt op 1,2 W/cm² zorgt een sedimentlaag van 25 mm met een thermische geleidbaarheid van 0,5 W/m·K voor een temperatuurdaling van ongeveer 60 graden. De oppervlaktetemperatuur van de verwarmer stijgt met die hoeveelheid, waardoor de PTFE in het degradatiebereik kan komen.
Het effect op de prestaties van de verwarming
Het met sediment-bedekte onderste derde deel van de verwarming draagt minder warmte bij aan het bad. Het effectieve oppervlak van de verwarmer wordt verminderd. De verwarming moet heter worden om dezelfde totale warmteafgifte te leveren, waardoor het energieverbruik toeneemt.
Het sediment verandert ook het stromingspatroon rond de verwarmer. De sedimentlaag kan de stromingskanalen aan de onderkant van de verwarmer blokkeren, waardoor de algehele circulatie wordt verminderd en dode zones ontstaan.
Voorkomen van sedimentbedekking
De meest effectieve preventie is het verwijderen van het sediment voordat het zich ophoopt. Regelmatige tankreiniging-elke 3-6 maanden in baden met een hoog-vastestofgehalte-voorkomt dat de sedimentlaag een dikte bereikt die de prestaties van de verwarmer beïnvloedt.
Het verbeteren van de stroming op de bodem van de tank vermindert de ophoping van sediment. Een sproeipijp of eductor die langs de tankbodem is gericht, houdt het sediment in suspensie en zorgt ervoor dat het door filtratie kan worden verwijderd.
Een verwarming die boven de tankvloer is gemonteerd-op afstandhouders of beugels-verkleint het oppervlak van de verwarming dat wordt blootgesteld aan de sedimentlaag. Het bezinksel hoopt zich op op de vloer, maar de verwarming zit erboven.
| Preventiemaatregel | Effect op sediment | Uitvoering | Kosten |
|---|---|---|---|
| Regelmatige tankreiniging | Verwijdert sediment | Onderhoudsschema | Gematigd |
| Bodembesprenkeling of eductor | Houdt sediment gesuspendeerd | Installatie van apparatuur | Gematigd |
| Verhoogde montage van de verwarming | Vermijdt contact met sediment | Montage ontwerp | Laag |
| Slibvanger | Verzamelt sediment | Tankontwerp | Hoger |
Preventiemaatregelen voor sedimentbedekking van PTFE-dompelaars
Wanneer sedimentbedekking een ontwerpprobleem aangeeft
Een verwarmer die ondanks regelmatige reiniging rendement verliest door bezinksel, geeft aan dat het tankontwerp of de montage van de verwarmer niet geschikt is voor de toepassing. Een op maat gemaakte PTFE-dompelverwarmerconfiguratie met een verhoogde montage, verbeterde bodemstroming en een lagere wattdichtheid pakt de hoofdoorzaak van sedimentbedekking aan. Het specificatieproces vereist de badchemie, de snelheid van de vorming van vaste stoffen, de tankafmetingen en het vereiste wattage. Voor installaties met procesbaden met een hoog-gehalte aan vaste stoffen vermindert deze toepassing-specifieke aanpak sediment-gerelateerd productieverlies en verlengt de levensduur van de verwarming.
