Une ligne de phosphatation a remarqué que son réservoir mettait plus de temps à atteindre la consigne chaque mois. Le courant du radiateur correspondait à la plaque signalétique, le contrôleur demandait de la chaleur et la surface du radiateur au-dessus du liquide semblait propre. Lorsque le réchauffeur a été retiré pour inspection, le tiers inférieur de la gaine était enfoui sous une couche de 25 mm de sédiments compactés -boues de phosphate de fer, de tartre et de gravier résiduel qui s'étaient déposés et consolidés sur le fond du réservoir.
La couverture de sédiments est une cause courante mais souvent négligée de perte de puissance des thermoplongeurs en PTFE. La couche de sédiments isole la partie inférieure du radiateur, emprisonnant la chaleur et forçant le radiateur à chauffer plus pour fournir le même rendement. La température de surface plus élevée accélère la dégradation du PTFE et augmente la consommation d'énergie.
Comment les sédiments s'accumulent sur la section inférieure du chauffage
Les sédiments se déposent par gravité. Dans un réservoir à faible débit près du fond, les sédiments s'accumulent sur le sol et contre la partie inférieure du radiateur. La couche de sédiments croît vers le haut à mesure que davantage de solides se déposent.
La couche de sédiments est généralement plus dense et plus consolidée que le tartre à la surface du radiateur. C'est un mélange de solides précipités, de produits de corrosion et de particules résiduelles. La conductivité thermique du sédiment dépend de sa composition et de sa porosité, mais elle est généralement inférieure à celle de la gaine PTFE.
| Type de sédiment | Source typique | Conductivité thermique | Taux de dépôt | Temps de couverture |
|---|---|---|---|---|
| Phosphate de fer | Réaction de phosphatation | 0.5–1.0 W/m·K | Haut | 2 à 6 mois |
| Hydroxyde de métal | Bain de placage en train de glisser- | 0.2–0.5 W/m·K | Modéré | 4 à 10 mois |
| Carbonate de calcium | Eau dure | 1.0–2.0 W/m·K | Faible à modéré | 6 à 18 mois |
| Boues mélangées | Sources multiples | 0.3–0.8 W/m·K | Haut | 2 à 6 mois |
Types de sédiments et leurs caractéristiques de dépôt
Pourquoi le tiers inférieur est le plus touché
Le tiers inférieur du réchauffeur est le plus proche du fond du réservoir, là où les sédiments se déposent. C’est également la zone où la vitesse d’écoulement est la plus faible dans la plupart des réservoirs. L'écoulement est le plus fort en surface, là où l'agitation est générée, et le plus faible au fond, là où les sédiments s'accumulent.
La couche de sédiments située sur le tiers inférieur crée une barrière thermique. La chaleur générée par le réchauffeur doit traverser la couche de sédiments avant d'atteindre le fluide en vrac. Les sédiments ajoutent une résistance thermique, ce qui augmente la température de la surface du radiateur.
Pour un appareil de chauffage fonctionnant à 1,2 W/cm², une couche de sédiments de 25 mm avec une conductivité thermique de 0,5 W/m·K ajoute environ 60 degrés de chute de température. La température de la surface du réchauffeur augmente d’autant, ce qui peut pousser le PTFE dans la plage de dégradation.
L'effet sur les performances du chauffage
Le tiers inférieur du radiateur recouvert de sédiments-apporte moins de chaleur au bain. La surface effective du radiateur est réduite. Le radiateur doit chauffer plus pour fournir la même puissance calorifique totale, et la consommation d’énergie augmente.
Les sédiments modifient également le schéma d'écoulement autour du réchauffeur. La couche de sédiments peut bloquer les canaux d'écoulement au bas du chauffe-eau, réduisant ainsi la circulation globale et créant des zones mortes.
Prévenir la couverture de sédiments
La prévention la plus efficace consiste à éliminer les sédiments avant qu’ils ne s’accumulent. Un nettoyage régulier du réservoir-tous les 3 à 6 mois dans des-bains à haute teneur en solides-empêche la couche de sédiments d'atteindre des épaisseurs qui affectent les performances du chauffage.
L'amélioration du débit au fond du réservoir réduit l'accumulation de sédiments. Un tuyau de barbotage ou un éjecteur dirigé le long du fond du réservoir maintient les sédiments en suspension et permet de les éliminer par filtration.
Un radiateur monté au-dessus du fond du réservoir-sur des entretoises ou des supports-réduit la zone du radiateur exposée à la couche de sédiments. Les sédiments s'accumulent sur le sol, mais le radiateur est au-dessus.
| Mesure de prévention | Effet sur les sédiments | Mise en œuvre | Coût |
|---|---|---|---|
| Nettoyage régulier du réservoir | Élimine les sédiments | Calendrier d'entretien | Modéré |
| Barbotage inférieur ou éjecteur | Maintient les sédiments en suspension | Installation d'équipement | Modéré |
| Montage du radiateur surélevé | Évite le contact avec les sédiments | Conception de montage | Faible |
| Piège à boues | Recueille les sédiments | Conception du réservoir | Plus haut |
Mesures de prévention pour la couverture de sédiments des thermoplongeurs en PTFE
Lorsque la couverture sédimentaire indique un problème de conception
Un réchauffeur qui perd de sa puissance en raison d'une couverture de sédiments malgré un nettoyage régulier indique que la conception du réservoir ou le montage du réchauffeur n'est pas adapté à l'application. Une configuration de thermoplongeur en PTFE personnalisée avec un montage surélevé, un débit de fond amélioré et une densité en watts inférieure s'attaque à la cause profonde de la couverture de sédiments. Le processus de spécification nécessite la chimie du bain, le taux de génération de solides, les dimensions du réservoir et la puissance requise. Pour les installations dotées de bains de traitement à haute teneur en-solides, cette approche-spécifique à l'application réduit les pertes de production liées aux sédiments-et prolonge la durée de vie du réchauffeur.
