একটি জিওথার্মাল ব্রাইন হিটারে (2000 পিপিএম ক্লোরাইড, পিএইচ 5, 150 ডিগ্রি), টাইটানিয়াম শীথে ক্যালসিয়াম সালফেটের স্কেলিং কীভাবে 5-বছরের ডিজাইন জীবনের জন্য প্রয়োজনীয় প্রাচীরের বেধকে পরিবর্তন করে?
একটি বার্তা রেখে যান
জিওথার্মাল ব্রাইন স্কেলিং করার জন্য টাইটানিয়াম হিটার ডিজাইনে বেসিক ট্রেডঅফ
150 ডিগ্রিতে থাকা জিওথার্মাল ব্রাইনে প্রচুর পরিমাণে ক্যালসিয়াম এবং সালফেট আয়ন থাকে। CaSO4, ক্যালসিয়াম সালফেট। ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে CaSO4 এর দ্রবণীয়তা হ্রাস পায় এবং এটি উত্তপ্ত পৃষ্ঠের স্কেল হিসাবে অবক্ষয় হয়। এই স্কেলটি একটি টাইটানিয়াম নিমজ্জন হিটারের অন্তরক স্তর। 5 বছরের নকশা জীবনের জন্য প্রয়োজনীয় প্রাচীর বেধ শুধুমাত্র জারা ভাতা কিন্তু অভ্যন্তরীণ অবক্ষয় বৃদ্ধি স্কেলিং ওয়ার্মিং বিবেচনা করা আবশ্যক. একটি মোটা প্রাচীর প্রথমে আরও গরম হবে এবং তাই দ্রুত স্কেল করা হবে যেখানে একটি পাতলা প্রাচীর শীতল হবে তবে ক্ষয় কম হতে দেবে। এই কাজটি 150 ডিগ্রীতে জিওথার্মাল ব্রিনে 5 বছর বেঁচে থাকার জন্য প্রাচীরের বেধের উপর ক্যালসিয়াম সালফেট স্কেলিং এর প্রভাব মূল্যায়ন করে।
যান্ত্রিক অখণ্ডতার উপর প্রভাব: অতিরিক্ত গরম হওয়ার স্কেল
ক্যালসিয়াম সালফেট স্কেলের তাপ পরিবাহিতা প্রায় 1.2 W/m·K, যা টাইটানিয়াম (17 W/m·K) থেকে 15 গুণ কম। মাত্র 0.5 মিমি পুরুত্বের একটি স্কেল স্তর ΔT_scale=q × t_scale / k_scale এর তাপীয় প্রতিরোধের পরিচয় দেয়। বাইরের টাইটানিয়াম পৃষ্ঠে একটি 0.5 মিমি স্কেলের আমানত 2.0 W/cm2 (জিওথার্মাল হিটারের সাধারণ) তাপ প্রবাহের জন্য 8.3 ডিগ্রি তাপমাত্রা বৃদ্ধি করে। উত্তপ্ত পৃষ্ঠ স্কেলের পরবর্তী বৃষ্টিপাতের গতি বাড়ায়, একটি ইতিবাচক প্রতিক্রিয়া লুপ। ক্ষয় ছিদ্র থেকে অভ্যন্তরীণ ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইড নিরোধক অতিরিক্ত উত্তাপে{16}} মূল ব্যর্থতার প্রক্রিয়াটি পরিবর্তিত হয়। অভ্যন্তরীণ প্রাচীরের তাপমাত্রা দীর্ঘ সময়ের জন্য 350 ডিগ্রির বেশি থাকলে, MgO নিরোধক ভেঙে যাবে। এটি বৈদ্যুতিক ফুটো এবং হিটারের ব্যর্থতার কারণ হবে। টাইটানিয়াম প্রাচীরের বেধ বৃদ্ধির সাথে সাথে (অর্থাৎ বেসলাইন পৃষ্ঠের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়), অতিরিক্ত উত্তাপের আগে সহনীয় স্কেল পুরুত্ব হ্রাস পায়, অর্থাৎ আরও ঘন ঘন পরিষ্কার করা বা কম তাপ প্রবাহের প্রয়োজন হয়।
থার্মাল পারফরমেন্সের উপর প্রভাব: বেস সারফেস টেম্পারেচার এবং স্কেল রেট
ক্যালসিয়াম সালফেট স্কেল উৎপাদনের হার হল পৃষ্ঠের তাপমাত্রার সাথে একটি আরহেনিয়াস সংযোগ। 150 ডিগ্রি ব্রাইনে 2.0 W/cm2 টাইটানিয়ামের 1.0 মিমি প্রাচীরের জন্য বাইরের পৃষ্ঠের তাপমাত্রা প্রায় 157 ডিগ্রি (ΔTcond=1.2 ডিগ্রি , ΔTconv ধরে নেওয়া হয় h=2000 W/m2K=10 ডিগ্রি)। 1.8 মিমি প্রাচীরের জন্য বাইরের পৃষ্ঠটি 160 ডিগ্রিতে পৌঁছেছে। এই 3 ডিগ্রী পার্থক্য স্কেল জমা করার হারের প্রায় 20% বৃদ্ধির সাথে মিলে যায়। আরও গুরুত্বপূর্ণ, তবে, বৃহত্তর বেসলাইন তাপমাত্রার অর্থ হল একটি পাতলা স্কেল স্তর অতিরিক্ত উত্তাপের সূত্রপাত করে। t_scale_max=(350 ডিগ্রি - T_surface - ΔT_cond - ΔT_conv) * k_scale/q অভ্যন্তরীণ প্রাচীর 350 ডিগ্রি পৌঁছানোর আগে এটি স্কেলের সর্বাধিক বেধ। 1.0 মিমি (T_surface=157 ডিগ্রী), t_scale_max~2.3 মিমি একটি প্রাচীরের জন্য। 1.8 মিমি (T_surface=160 ডিগ্রী), t_scale_max ≈ 2.0mm এর একটি প্রাচীর বেধের জন্য। পার্থক্যটি সামান্য, তবে মোটা প্রাচীরটি 20% দ্রুত স্কেল করে, তাই সমালোচনামূলক স্কেলের পুরুত্বে পৌঁছানোর সময় ~30% কম।
ট্রেডঅফ সংশ্লেষণ: স্কেলিং সহ প্রাচীর বেধ নির্বাচন
প্রাচীরের বেধ (মিমি) প্রাথমিক T_সারফেস (ডিগ্রী) স্কেল জমার হার (মিমি/মাস)মাস থেকে জটিল আকার (2.0 মিমি) ক্ষয় ভাতা জীবন (বছর) সামগ্রিক 5 বছরের কার্যকরতা
0.8 মিমি 156 ডিগ্রি সেলসিয়াস 0.30 মিমি/মাস 6.7 মাস > 10 বছর না - খুব ঘন ঘন পরিষ্কার করা
1.0 মিমি 157 ডিগ্রি 0.32 মিমি/মাস 6.3 মাস > 10 বছর না - প্রতি 6 মাস পর পর পরিষ্কার করা প্রয়োজন
1.2 mm 158°C 0.35 mm/month 5.7 months >10 বছর না - প্রতি 5 মাসে পরিষ্কার করুন
1.5 মিমি 159 ডিগ্রি 0.38 মিমি/মাস 5.3 মাস 8 - 10 বছর না - এখনও পরিষ্কারের প্রয়োজন
যে কোনো > 0.30 মিমি/মাস < 7 মাস যদি কোনো স্কেলিং নিয়ন্ত্রণ না থাকে, তাহলে কোনো প্রাচীরের বেধ 5 বছর স্থায়ী হবে না।
পরিসংখ্যানগুলি নির্দেশ করে যে কোনও প্রাচীরের পুরুত্ব স্কেল প্রতিরোধ ছাড়াই 5-বছরের নকশা জীবনে পৌঁছাতে সক্ষম হবে না কারণ ক্যালসিয়াম সালফেট 0.3 - 0.4 মিমি/মাসে বিকাশ করে এবং টাইটানিয়াম পুরুত্ব নির্বিশেষে প্রতি 5 - 7 মাসে পরিষ্কারের প্রয়োজন হয়৷ সমালোচনামূলক স্কেল অর্জনের সময় প্রাচীরের বেধ দ্বারা খুব বেশি প্রভাবিত হয় না।
প্রাচীরের বাইরে ইঞ্জিনিয়ারিং: স্কেল প্রতিরোধ এবং পরিষ্কার করা
জিওথার্মাল ব্রাইন স্কেলিং করার জন্য 5 বছরের পরিষেবা জীবন অর্জনের একমাত্র ব্যবহারিক সমাধান হল স্কেল প্রতিরোধ বা স্বয়ংক্রিয় পরিষ্কার করা। ব্রিনে একটি স্কেল ইনহিবিটর (5-10 পিপিএম পলিঅ্যাক্রিলেট বা ফসফোনেট) যোগ করলে জমার হার 0.03-0.06 মিমি/মাস (80-90%) কমে যায়। বাধা একটি 1.2 মিমি পুরু টাইটানিয়াম প্রাচীরের জন্য প্রতি 3-4 বছরে পরিষ্কারের ফ্রিকোয়েন্সি হ্রাস করে এবং দেয়ালের জারা ভাতা (ক্লোরাইড আক্রমণ থেকে 0.01 মিমি/বছর) ন্যূনতম। বিকল্পভাবে, 0.3 মিমি পুরুত্বে পৌঁছানোর আগে একটি যান্ত্রিক পরিচ্ছন্নতার ব্যবস্থা (যেমন স্প্রিং লোডেড স্ক্র্যাপার যা ঘন ঘন হিটার টিউব বরাবর ভ্রমণ করে) ইনস্টল করে স্কেলটি নির্মূল করা যেতে পারে। আপনি যদি এটি সপ্তাহে একবার স্ক্র্যাপ করেন, তাহলে 0.8 মিমি এবং 2.0 মিমি এর মধ্যে যেকোনও প্রাচীরের পুরুত্ব 5 বছরেরও বেশি সময় ধরে চলবে, যেহেতু স্কেলটি অতিরিক্ত গরম করার জন্য যথেষ্ট পুরু হয় না। তারপর দেয়ালের বেধকে শুধু ক্লোরাইডের ক্ষয় সহনশীলতা (0.05 মিমি/বছর সর্বোচ্চ, অর্থাৎ 10 বছরে . 0.5 মিমি) সন্তুষ্ট করতে হবে।
উপসংহার: জিওথার্মাল ব্রাইন স্কেল নিয়ন্ত্রণ প্রাচীর বেধের চেয়ে বেশি গুরুত্বপূর্ণ
উদাহরণস্বরূপ, 2000 পিপিএম ক্লোরাইড এবং ক্যালসিয়াম সালফেট স্কেলিং সহ 150 ডিগ্রিতে একটি জিওথার্মাল ব্রাইন হিটারের প্রয়োজনীয় প্রাচীরের বেধ স্কেল গঠনের হিসাব ছাড়াই 5 বছরের ডিজাইন জীবনের জন্য ভবিষ্যদ্বাণী করা যায় না। 0.3 থেকে 0.4 মিমি/মাসে অনিয়ন্ত্রিত স্কেল জমা হয় যা টাইটানিয়াম প্রাচীরের পুরুত্ব (0.8 মিমি বা 2.0 মিমি) থেকে স্বতন্ত্র প্রতি 5 থেকে 7 মাসে পরিষ্কার করা প্রয়োজন। রাসায়নিক স্কেল বাধা (জমাদানের হার 90% হ্রাস) একটি আদর্শ 1.2 মিমি প্রাচীর 5+ বছর অপারেশন দেবে এবং ক্লোরাইড থেকে অনুমোদিত ক্ষয়টি নগণ্য। জিওথার্মাল ব্রাইন পরিষেবার জন্য সর্বোত্তম মান হল স্কেল ইনহিবিটর ইনজেকশন সিস্টেম বা স্বয়ংক্রিয় যান্ত্রিক পরিষ্কারের সাথে 1.2-1.5 মিমি টাইটানিয়াম প্রাচীরের পুরুত্ব। পূর্বাভাসিত স্কেল জমার হার নির্ধারণ করতে এবং হিটার স্পেসিফিকেশনের অংশ হিসাবে একটি স্কেল ব্যবস্থাপনা পরিকল্পনার প্রয়োজনের জন্য প্রস্তুতকারকের আনুমানিক ক্যালসিয়াম ঘনত্ব (ppm Ca 2+ ) এবং সালফেট ঘনত্ব (ppm SO 4 2- ) প্রদান করতে হবে। স্কেলিং ব্রিনে 5 বছরের দীর্ঘায়ু প্রদানের জন্য দেয়ালের বেধ যথেষ্ট নয়।
