উচ্চ তাপমাত্রায় ঘনীভূত নাইট্রিক অ্যাসিডের নিমজ্জিত উত্তাপের জন্য, কীভাবে টিউবের বাহ্যিক পৃষ্ঠের সমাপ্তি (Ra মান) স্কেলিং প্রবণতা পরিবর্তন করে?

চরম তাপমাত্রায় (80-110 ডিগ্রি) ঘনীভূত নাইট্রিক অ্যাসিড (65% HNO₃ এর চেয়ে বেশি বা সমান) একটি দ্রুত অক্সিডাইজিং দ্রবণ যা সর্বাধিক সাধারণ ধাতুগুলিকে ধ্বংস করে-তবুও এটি টাইটানিয়াম নিমজ্জন উনানগুলির জন্য বিশেষ সমস্যা সৃষ্টি করে৷ এই পরিবেশে টাইটানিয়ামের একটি বিস্তৃত, স্থিতিশীল প্যাসিভ আবরণ (অক্সিডাইজিং অ্যাসিডে 10 এনএম পর্যন্ত) এর কারণে ব্যতিক্রমী জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে। অপারেশনের মৌলিক চ্যালেঞ্জ হল স্কেলিং, জারা নয়। উচ্চ তাপমাত্রা এবং ঘনত্বে, নাইট্রোজেন অক্সাইড (NOₓ) এবং জল দিতে নাইট্রিক অ্যাসিড সামান্য পচে যায়। ট্যাঙ্কের দেয়াল বা প্রসেস স্ট্রিম থেকে বের হওয়া ট্রেস ধাতব আয়নগুলির সাথে, ভাঙ্গন পণ্যগুলি অদ্রবণীয় নাইট্রেট সল্ট তৈরি করে যা হিটারের পৃষ্ঠে জমা হয়। টাইটানিয়াম টিউবের বাহ্যিক পৃষ্ঠের ফিনিসটি Ra মান হিসাবে পরিমাপ করা হয় (পাটিগণিত গড় রুক্ষতা) অবিলম্বে এই স্কেলগুলির নিউক্লিয়েশন, আনুগত্য এবং অপসারণের হারকে পরিবর্তন করে এবং এইভাবে দীর্ঘমেয়াদী হিটার দক্ষতার জন্য একটি উল্লেখযোগ্য ডিজাইন প্যারামিটার।

পৃষ্ঠের রুক্ষতা: স্কেলের নিউক্লিয়েশন এবং বৃদ্ধির উপর প্রভাব

নিমজ্জিত হিটারে স্কেল ডিপোজিশন ক্লাসিক্যাল নিউক্লিয়েশন তত্ত্ব অনুসরণ করে। মসৃণ পৃষ্ঠতল (Ra <0.4 মিমি) ভিন্ন ভিন্ন নিউক্লিয়েশনের জন্য কম শক্তির অবস্থান প্রদান করে। ইলেক্ট্রোপলিশড বা আচারযুক্ত টাইটানিয়াম টিউবে নাইট্রেট লবণের স্ফটিককরণের জন্য আবেশের সময় অনেক বেশি। যেখানে নিউক্লিয়াস মসৃণ পৃষ্ঠ তৈরি করে সেখানে দুর্বল যান্ত্রিক ইন্টারলকিং অফার করে তাই স্কেলগুলি পাতলা থাকে এবং মৃদু প্রবাহ বা মাঝে মাঝে পরিষ্কারের মাধ্যমে সরানো যায়। অন্যদিকে, যেমন-আঁকানো বা গ্রিট-বিস্ফোরিত ফিনিশগুলি হল রুক্ষ পৃষ্ঠ (Ra > 1.6 µm) এবং এতে মাইক্রো-গহ্বর, চূড়া এবং উপত্যকা রয়েছে। এই বৈশিষ্ট্যগুলি অনুকূল নিউক্লিয়েশন সাইট হিসাবে কাজ করে যেখানে সুপারস্যাচুরেটেড নাইট্রেট আয়নগুলি গরম নল পৃষ্ঠের স্থানীয় বাষ্পীভবনের মাধ্যমে ঘনীভূত হয়। রুক্ষ পৃষ্ঠের আঁশগুলি দ্রুত বৃদ্ধি পায়, আরও ভালভাবে সংযুক্ত হয় এবং নিবিড় যান্ত্রিক পরিষ্কার ছাড়া অপসারণ করা কঠিন যা টাইটানিয়াম প্যাসিভ আবরণের ক্ষতির ঝুঁকি রাখে।

হিটার পারফরম্যান্সে স্কেলিং এর অপারেশনাল ফলাফল

স্কেলিং এর প্রধান প্রভাব হল তাপ প্রতিরোধের বৃদ্ধি। 0.2 মিমি মিশ্রিত নাইট্রেট লবণের একটি আবরণ (তাপ পরিবাহিতা $\\ প্রায় $ 1-2 W/m$\\cdot$K) পরিষ্কার টাইটানিয়ামের তুলনায় তাপ স্থানান্তর 40-60% সীমিত করতে পারে ($\\prox$ 21.9 W/m$\\cdot$K)। তারপর হিটার কন্ট্রোলার টিউবের ত্বকের তাপমাত্রা বৃদ্ধি করে সামঞ্জস্য করে যা নাইট্রেট ভাঙ্গন এবং স্কেল উত্পাদনকে আরও ত্বরান্বিত করে। এটি একটি পলাতক ইতিবাচক প্রতিক্রিয়া লুপ। 95 ডিগ্রী ঘনীভূত নাইট্রিক অ্যাসিড পরিষেবার ক্ষেত্রের তদন্তগুলি পরামর্শ দেয় যে Ra=2.0 µm সহ একটি টিউবে প্রায় 300 ঘন্টার মধ্যে এবং Ra{13}} µm সহ একটি সমতুল্য টিউবে 1200 ঘন্টার বেশি সময়ে ক্রিটিক্যাল স্কেল পুরুত্ব (30% পাওয়ার লস) অর্জন করা হয়। উপরন্তু, অসম স্কেল বন্টন স্থানীয় গরম স্থানের কারণ যেখানে টাইটানিয়াম প্যাসিভ আবরণ প্রকৃতপক্ষে উপকারীভাবে বৃদ্ধি পেতে পারে; আরও বিপজ্জনকভাবে, স্কেল স্প্যালিং ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম কণা বহন করতে পারে যা অন্তর্নিহিত নলকে ক্ষতিগ্রস্ত করে।

ট্রেড-অফ: স্কেল রেজিস্ট্যান্স বনাম অন্যান্য ডিজাইন লক্ষ্য

নীচের টেবিলটি নাইট্রিক অ্যাসিডের ঘনত্ব, তাপমাত্রা এবং পরিষ্কারের পদ্ধতির উপর ভিত্তি করে টাইটানিয়াম হিটার পৃষ্ঠের ফিনিস নির্বাচন করার জন্য একটি নির্দেশিকা।

Service Condition & Operational Priority of Nitric AcidRecommended Surface Finish (Ra) Core Rationale & Modification of Scaling Tendency 65–70 % HNO₃, 80–90 °C, constant flow (>0.5 m/s) 0.6–0.8 µm (যান্ত্রিকভাবে পালিশ করা) মাঝারি মসৃণতা, নিউক্লিয়েশন সাইটগুলি হ্রাস পেয়েছে। প্রবাহ আলগা দাঁড়িপাল্লা চালাতে সাহায্য করে। সামান্য অতিরিক্ত উত্পাদন খরচ গ্রহণ করে
90-98% HNO3, 95-110 ডিগ্রী, স্থির বা কম প্রবাহ ট্যাঙ্কগুলি 0.3 µm (ইলেক্ট্রোপলিশড) এর চেয়ে কম বা সমান (ইলেক্ট্রোপলিশড) সর্বোচ্চ স্কেল প্রতিরোধ, একটি আবশ্যক। ইলেক্ট্রোপলিশিং ইম্বেডেড লোহার কণাগুলিকেও নির্মূল করে যা পিটিং সৃষ্টি করতে পারে। দীর্ঘ রান-টাইম উচ্চতর প্রাথমিক খরচের জন্য তৈরি করে।
উচ্চ দ্রবীভূত কঠিন পদার্থ (Fe3+, Cr3+) 65% HNO3, ঘন ঘন অ্যাসিড প্রতিস্থাপন 1.0 থেকে 1.2 µm (যেমন টানা তারপর প্যাসিভেটেড) রুক্ষ ফিনিস সহ্য করা হয় (সংক্ষিপ্ত স্নান জীবন, স্কেল বিল্ড আপ পুনরায় সেট করতে প্রায়শই পরিষ্কার করা)। সমাপ্তি পৃষ্ঠ কম খরচ. একটি কঠোর পরিচ্ছন্নতার ব্যবস্থা রাখা আবশ্যক.
নাইট্রিক অ্যাসিড পর্যায়ক্রমিক জল ধুয়ে (থার্মাল সাইক্লিং) 0.4-0.6 µm (আচার এবং ডিয়োনাইজড-জল ধুয়ে) পিলিং স্মাট দূর করে এবং একটি রাসায়নিকভাবে পরিষ্কার, তুলনামূলকভাবে মসৃণ পৃষ্ঠ দেয়। স্প্যালিং স্কেলের জন্য সম্ভাব্য তাপীয় শক সহ চক্রাকার অপারেশনের জন্য সর্বোত্তম আপস
ইঞ্জিনিয়ারিং বিয়ন্ড সারফেস ফিনিশ (EBSF)

Surface finish is not independent of the nitric acid water content. In concentrated acid (>85%) দ্রবণটি আক্রমনাত্মকভাবে অক্সিডাইজ করছে এবং একটি উচ্চতর প্যাসিভ ফিল্ম ধরে রাখে কিন্তু স্কেলিং প্রবণতা আসলে বেড়ে যায় কারণ নাইট্রেট লবণ কম দ্রবণীয়। 70% এর নিচে HNO₃ ঘনত্বের জন্য অ্যাসিড আরও হ্রাস পায় এবং সাধারণ ক্ষয়ের ঝুঁকি বৃদ্ধি পায়, তাই প্যাসিভ ফিল্মের গুণমান অগ্রাধিকার-স্কেলিং গৌণ হয়ে যায়। নাইট্রিক অ্যাসিডের জন্য প্রাচীরের বেধ সাধারণত যান্ত্রিক শক্তির জন্য 1.0-1.2 মিমি হতে নির্বাচিত হয় এবং এই নির্বাচন স্কেলের উপর নির্ভর করে না। যাইহোক, একটি পাতলা দেয়ালে একটি মসৃণ ফিনিস (0.8 মিমি) একটি মোটা দেয়ালে (1.5 মিমি) রুক্ষ ফিনিশের চেয়ে বেশি সময় ধরে থাকবে যখন স্কেল-অত্যধিক উত্তাপের প্রধান ব্যর্থতা মোড।

একটি শিক্ষিত স্পেসিফিকেশন তৈরি করা

আপনি যদি উচ্চ তাপমাত্রায় ঘনীভূত নাইট্রিক অ্যাসিডের জন্য একটি টাইটানিয়াম নিমজ্জন হিটার নির্দিষ্ট করছেন, তাহলে প্রদানকারীর কাছ থেকে পৃষ্ঠের রুক্ষতা ডেটা (প্রোফিলোমিটার থেকে রা মান) পান। দীর্ঘ একটানা রানের প্রয়োজনের অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য, ইলেক্ট্রোপলিশড বা আচারযুক্ত ফিনিশগুলি নির্দিষ্ট করুন৷ নিম্ন তাপমাত্রা বা উচ্চ প্রবাহ ব্যবস্থার জন্য, যান্ত্রিকভাবে পালিশ করা টিউবিং একটি খরচ-কার্যকর আপস। সর্বদা পৃষ্ঠের ফিনিস এবং একটি উপযুক্ত পরিচ্ছন্নতার পরিকল্পনা উল্লেখ করুন - হালকা অ্যাসিড ধুয়ে ফেলা বা মৃদু যান্ত্রিক মোছা - এটি গুরুতর বেধে পৌঁছানোর আগে স্কেল দূর করতে। নকশা প্রকৌশলী পৃষ্ঠের ফিনিশের উপর জোর দিয়ে স্কেলিং প্রবণতাকে সরাসরি প্রভাবিত করতে পারে, যার ফলে এই গুরুতর অক্সিডাইজিং পরিষেবাতে অনুমানযোগ্য হিটারের জীবন এবং ধ্রুবক তাপ স্থানান্তর হয়।