80-120 daraja issiq konsentrlangan natriy asetat eritmasi (20-40%) yordamchi va buferli tizim isitgichlarini bo'yash uchun kvars qobig'ining devor qalinligini qanday o'zgartiradi?

Engil gidroliz bilan boshqariladigan eritilgan kremniyga issiq natriy asetat hujumi

Sodium acetate (CH3COONa) is a common chemical used in the dyeing of textiles (as a pH buffer and auxiliary), food preservation, pharmaceutical manufacture and as a chemical for heating pads (sodium acetate trihydrate). Working temperatures are 80-120°C in dyeing baths, buffer system heaters and evaporators, and standard industrial concentrations are 20-40% by weight in aqueous solution. Quartz immersion heaters are typically selected for sodium acetate service because to the high chemical purity of quartz (precluding the contamination of metal ions that can damage dyeing or pharmaceutical operations) and its exceptional resilience to most salt solutions. However, heated concentrated sodium acetate is slightly corrosive to fused silica, not by direct attack of the salt, but by hydrolysis. The conjugate base of acetic acid (pKa 4.76) is the acetate ion, CH3COO-, which hydrolyzes in water: CH3COO- + H2O CH3COOH + OH-. At higher temperatures this equilibrium is shifted in favor of the formation of hydroxide ions , and the solution becomes somewhat alkaline . A solution of sodium acetate 30% at 25 °C has a pH of about 8.5 to 9.0. At 100°C the pH can rise to 9.5-10.0 due to enhanced hydrolysis and alteration of the dissociation constants. The hydroxide ions formed assault the silica network in the same way as dilute caustic: SiO2 + 2OH- ->SiO3(2-) + H2O. Bundan tashqari, asetat ionlari kremniy bilan komplekslar hosil qilishi mumkin, ammo ular zaifdir. Tekshiruv natriy asetat konsentratsiyasi (20-40%), harorat (80-120 daraja) va eritma pH ning eritilgan kremniyning bir xil korroziya tezligiga ta'sirini baholaydi. To'qimachilikni bo'yash va bufer tizimi isitgichlarida amaliy xizmat ko'rsatish oralig'i (5 000 dan 20 000 soat) uchun zarur bo'lgan kvarts qobig'ining devor qalinligi olinadi va bu yuqori zichlikdagi tuz eritmasida kattaroq devorlarning termal jazosi muhokama qilinadi.

Issiq natriy asetatda eritilgan kremniyning gidroksidi vositachiligida korroziyasi: korroziya kinetikasi

Atsetat gidrolizi natijasida hosil bo'lgan gidroksid ionlari issiq natriy asetatda kvartsning korroziyasiga javobgardir. 25 daraja haroratda gidroliz konstantasi K_h=K_w/K_a=1e-14/1,8e-5=5.6e-10. Natriy asetat uchun pH quyidagicha hisoblanadi. 30% natriy asetat eritmasi ( ~ 3,7 M ) uchun pH 25C da ~ 9.4 . [ OH- ]=sqrt ( K_h * C )=sqrt ( 5.6e-10 * 3.7 ) {{23}e ) 2 sq.=4.55e-5 M pOH=4.34 pH=9.66 K_w 100 daraja haroratda taxminan 5,5e-13 gacha ko'tariladi va sirka kislotasi o'zgarishi uchun K_a (ozgina ko'tariladi), shuning uchun pH odatda 9,5-10,0 gacha ko'tarilgan bo'lsa-da, hisoblash yanada murakkablashadi. PH 9,5–10,0 da OH⁻ konsentratsiyasi 10⁻⁴ dan 10⁻⁵ M gacha, sekin, ammo sezilarli kvarts korroziyasini hosil qilish uchun etarli.

Yuqori tozalikdagi eritilgan kvartsning 30% natriy asetatga 95 gradusda cho'mish sinovi 0,00005-0,0001 mm / soat barqaror korroziya tezligini ko'rsatadi. 120 gradusda (bosim ostida, masalan, bosimli bo'yash mashinasida) tezlik 0,0002-0,0004 mm / soatgacha ko'tariladi. 80 gradusda tezlik soatiga 0,00003 mm dan kam. Aksincha, 0,001 M NaOH (pH 11) 95 gradusda kvartsni 0,005 mm/soat tezlikda korroziyaga olib keladi, bu ikki baravar tezroq. Korroziyaning past darajasi natriy asetat eritmalarida OH⁻ ning past barqaror konsentratsiyasi bilan bog'liq. 95 gradusda 30% natriy asetatdagi 2,0 mm kvarts qobig'i taxminan 25 000 soatlik (2,8 yil) xizmat muddati davomida 0,00008 mm/soat × 25,000 soat=2.0 mm yo'qotadi. 1,5 mm devor 18 750 soat (2,1 yil) beradi. Shuning uchun kvarts issiq natriy asetatda juda barqaror va bir xil korroziya kamdan-kam hollarda hayotni cheklovchi muammo hisoblanadi. 120 graduslik 2,0 mm devor hali ham 5 000 dan 10 000 soatgacha (7 dan 14 oygacha) foydalanish imkonini beradi, bu ko'plab sanoat ilovalari uchun maqbuldir.

Erkin sirka kislotasi (bufer tizimlarida pH sozlash uchun ishlatiladi) korroziya tezligini pasaytiradi. Sirka kislotasi asetatning gidrolizini sekinlashtiradi (umumiy ion ta'siri) va shuning uchun OH⁻ konsentratsiyasini pasaytiradi. pH 7-8 da (masalan, natriy asetat-sirka kislotasi buferida) korroziya tezligi hali ham minimal, 0,00002 mm/soatdan past. Biroq, ifloslanish (masalan, natriy gidroksid bilan) eritmaning ishqoriy bo'lishiga olib keladigan bo'lsa, korroziya tezligi OH- konsentratsiyasiga mutanosib ravishda ortadi. pH 7-9 tampon kvarts chidamliligi uchun juda yaxshi.

Natriy asetatning mahalliy kristallanishi va chuqurlashishi

Natriy asetat suvda juda eriydi (20 daraja haroratda 46 g/100 ml, harorat oshib boradi). Biroq, bug'lanish sharoitida (masalan, suyuqlik yuzasida yoki suyuqlik chizig'idan yuqori qizdirilgan yuzalarda) natriy asetat trihidrat yoki suvsiz tuz sifatida kristallanishi mumkin. Ushbu kristallar kvartsga hujum qilmaydi, lekin kvarts yuzasida qattiq izolyatsion shkala hosil qilishi mumkin. O'lchov issiqlik o'tkazuvchanligini cheklaydi va asosiy kvartsning qizib ketishiga olib keladi, bu esa mahalliy darajada korroziyani kuchaytirishi mumkin (garchi korroziya darajasi allaqachon juda past bo'lsa ham). Eng muhimi shundaki, issiqlik izolyatsiyasi ta'siri issiqlik kuchlanishiga va shkala notekis bo'lsa, kvartsning yorilishiga olib kelishi mumkin. Bundan tashqari, natriy asetat trihidrat 58 darajada eriydi, shuning uchun issiq tizimda kristallar erishi va sovutilganda-qayta kristallanishi mumkin, natijada kvarts yuzasida mexanik kuchlanish paydo bo'ladi. Jilolangan kvarts yuzasi kristallanishni oldini oladi va issiq suv bilan davriy tozalash shkalani eritadi.

Meniskus mintaqasi eng kuchli kristallanish zonasidir. Suv bug'langanda natriy asetat ko'proq konsentratsiyalanadi. Eritma o'ta to'yingan bo'ladi va kristallar paydo bo'ladi. Barqaror suyuqlik darajasi yoki bug 'qalqoni meniskus-qobig'ining shakllanishiga to'sqinlik qiladi. Suyuqlik darajasi o'zgarib turadigan (masalan, mato qo'shganda) bo'yash ilovalarida isitiladigan yuqori qobiq (100 darajadan yuqori) kristallanishni inhibe qiladi, chunki natriy asetat erigan holda qoladi yoki suv qattiq qobiq hosil qilmasdan bug'lanadi.

Devor qalinligining issiq natriy asetat isitgichlarining ishlash muddatiga ta'siri

Yagona korroziya tezligi nisbatan past (0,00005-0,0004 mm/soat) bo'lgani uchun uskunaning 5-10 yillik xizmat qilish muddati uchun zarur bo'lgan korroziya miqdori atigi 0,005-0,04 mm. Demak, devor qalinligi korroziyaga chidamliligi bilan emas, balki mexanik kuch, bosimni ushlab turish (tegishli hollarda) va termal zarba va ishlov berish paytida shikastlanishga chidamliligi bilan belgilanadi. Kvars isitgichlarining standart devor qalinligi (1,5 dan 2,0 mm gacha) natriy asetatdan foydalanish uchun etarli. Devor qalinligini 3,0-4,0 mm gacha oshirish korroziyadan ustunlikni ta'minlamaydi, shunchaki issiqlik qarshiligi va og'irligini oshiradi. Takroriy termal tsikllarni o'z ichiga olgan ilovalar uchun (masalan, isitish moslamasi har kuni isitiladi va sovutiladi, partiyaviy bo'yash mashinalari) qalinroq devorlar termal stressning yorilishiga ko'proq chidamli bo'lishi mumkin, ammo foyda kichik, chunki kvarts allaqachon termal zarbaga ancha chidamli{15}} mm devorlar bosimni ushlab turish talablarini osongina qondiradi (odatda).<10 bar) of pressurized dyeing systems running at 120 o C.

Sirkulyatsiya qiluvchi va yaxshilab filtrlangan natriy asetat eritmasi bo'lgan buferli tizimlar uchun optimal issiqlik o'tkazuvchanligi uchun eng nozik amaliy devor (1,5 mm) tavsiya etiladi.

Natriy asetat eritmalarida devor qalinligini oshirishning termal jazosi

Masalan, 95 gradusdagi 30% natriy asetat eritmalari toza suvdan bir oz pastroq 0,55-0,60 Vt/(m·K) issiqlik o'tkazuvchanligini ko'rsatadi. Zichlik 1,10-1,15 g/sm3, yopishqoqlik 1,0-1,5 cP. Qo'zg'atilgan bo'yash mashinalarida yoki buferli tanklarda konvektiv issiqlik uzatish koeffitsientlari 600-1200 Vt / (m²·K) oralig'ida. 1,5 mm devor uchun R_cond=0.00109 m 2 ·K/Vt; 3,0 mm devor uchun, R_cond=0.00217. R_boundary=0.00125, h=800 Vt/m^2.K. 1,5 mm=0.00234 → U=427 Vt/(m2.K) uchun umumiy qarshilik 3,0 mm uchun=0.00342 → U=292 Vt/(m2.K) 32% ga kamayadi. Bu og'ir jazo. Devorlarni qalinroq qilib qo'ymaslik kerak, chunki bu korroziyadan qo'shimcha himoya qilmaydi. Eng yaxshi devor qalinligi - bu etarli mexanik kuch beradigan minimal, odatda 1,5-2,0 mm.

Ssenariy-Issiq natriy asetat xizmati uchun kvarts niqobi ostida devor qalinligini tanlash matritsasi

Qo'llash stsenariysi va operatsion parametrlari Miqdorli savdo bilan asosiy asoslar-Tavsiya etilgan devor qalinligi
To'qimachilikni bo'yash buferi (30% natriy asetat, 95 daraja, pH 8, uzluksiz sirkulyatsiya, 1 yil xizmat ko'rsatish) 1,5-2,0 mm, standart nav, olov bilan parlatilgan Korroziya darajasi<0.00008 mm/hour → 2.0 mm offers >25 000 soat (2,8 yil). Olov{4}}parda kristallning yopishishini pasaytiradi. U ≈ 450 Vt/(m²·K)
Pressure dyeing machine (120°C, 20% sodium acetate, pH 7.5, batch cycles, 5 bar) 1.5 – 2.0 mm, annealed Rate ~0.0003 mm/hr → 2.0 mm gives >6600 soat (9 oy). Partiyali tsiklli tavlangan kvarts termal stressga chidamli. U ≈ 400 Vt / m 2K.
Natriy asetat bug'latgich (40% konsentratsiya, 105 daraja, kristallanish, haftalik tozalash) 2,0 mm,-chizilgan korroziya ahamiyatsiz. Tozalash vaqtida mexanik kuch uchun ishlatiladigan devor qalinligi. U ≈ 380 Vt/(m²·K)
Buffer system High pH (>Ifloslanishdan 9,5)2,0 mm, monitor pH tezligi 0,001 mm/soatgacha ko'tariladi pH 10. 2.0 mm 2000 soatni beradi. PH ni 9 dan pastgacha nazorat qiling.
Past haroratli natriy asetat (80 daraja, 25%, oziq-ovqat mahsulotlarini qayta ishlash) 1,5 mm, standart daraja Korroziya ahamiyatsiz (<0.00003 mm/hour). The thin wall maximizes the heat transfer. Life >30 000 soat
Issiq natriy asetat isitgichlari uchun qo'shimcha dizayn o'zgarishlari

Devor qalinligi hozir yetarli, ammo kvarts isitgichining ishlash muddatini. 1. pH nazoratini oshirishning uchta usuli qo‘llaniladi: erkin gidroksid kontsentratsiyasi natriy asetat eritmasini pH 7–9 darajasida ushlab turish uchun zarur bo‘lganda ozgina miqdorda sirka kislotasi yoki natriy asetat qo‘shilishi bilan bostiriladi. Qayta aloqadan foydalanadigan pH tekshirgichi korroziyani kuchaytirishi mumkin bo'lgan ishqoriy ekskursiyalarni ham oldini oladi. Ikkinchidan, davriy tozalash: isitgichni issiq deionizatsiyalangan suvga (yoki suyultirilgan sirka kislotasi eritmasiga) 1-2 soat davomida botirish natriy asetat kristallarini eritib yuboradi va issiqlik uzatish samaradorligini tiklaydi. Oylik tozalash protsedurasi shkalaning paydo bo'lishini oldini oladi. Uchinchidan, bug '-kosmik isitish: sirt haroratini 100 darajadan yuqori ushlab turish va yuqori qobiqdagi kristallanishni oldini olish uchun suyuqlik chizig'i ustidagi kvarts qobig'iga iz isitgichi o'rnatiladi. Shu bilan bir qatorda, bug' bilan isitiladigan bug 'qalqonidan foydalanish mumkin. To'rtinchidan, sayqallangan yuza: olovli sayqallangan kvarts yuzasi kristalning yopishishini kamaytiradi va tozalashda har qanday shkala osonroq olib tashlanadi.

Xulosa: Chidamliligiga ishonch bilan issiq natriy asetat uchun kvarts devor qalinligi spetsifikatsiyasi

Kvartsli suv isitgichlari, ayniqsa, ushbu eritmalarning pH 7-9 oralig'ida bir xil korroziya tezligi < 0,0004 mm / soat bo'lgan 80-120 daraja issiq konsentrlangan natriy asetat xizmatiga yaxshi moslangan. 1,5-2,0 mm standart devor qalinligi haroratga qarab 10 000-25 000 soat (1{26}}3 yil) xizmat qilish muddatiga olib keladi. Muvaffaqiyatsizlikda korroziya kichik rol o'ynaydi. Asosiy ta'mirlash muammosi korroziya emas, balki issiqlik uzatish samaradorligini cheklashi mumkin bo'lgan kvars yuzasida natriy asetat kristallarining-to'planishidir. Vaqti-vaqti bilan tozalash, bug '-kosmik isitish va barqaror suyuqlik darajasi kristallanishning eng yaxshi nazoratini ta'minlaydi. Qalinroq devorlar (3,0-4,0 mm) korroziyadan hech qanday foyda keltirmaydi va 30-35% termal xarajatga ega va shuning uchun tavsiya etilmaydi. Bosim ostida ishlaydigan tizimlar yoki termal tsiklga tobe bo'lgan ilovalar uchun 1,5-2,0 mm devorlarga ega bo'lgan tavlangan kvarts ajoyib chidamlilikni ta'minlaydi. Natriy asetat isitgichlariga narxlarni buyurtma qilishda, iltimos, konsentratsiyani, ish haroratini, pH diapazonini, taxminiy kristallanish chastotasini va tozalash tartibini ko'rsating. Bu ishlab chiqaruvchiga to'qimachilikni bo'yash, bufer tizimlari va boshqa natriy asetatni qayta ishlash dasturlarida energiya tejaydigan, uzoq muddatli ishlash uchun eng yaxshi devor qalinligini, odatda 1,5 dan 2,0 mm gacha taklif qilish imkonini beradi.