Appropriate method for solving scale problem in shell and tube heat exchanger

Abstract

The objective of this study is to find a possible way to prevent fouling in the heat exchanger. Fouling causes the heat exchanger to clog which results in a loss of efficiency. In this study, the concept of exploitation of electric charge properties was used to prevent formation of clay particle in copper tube. The study found that the copper tube that was supplied a positive electric charge resulted in a large amount of clay particle being attracted, while the copper tube that was supplied a negative electric charge has less clay particle. The results showed that an increase in voltage or water flow rate would result in an increased amount of clay particle formation. However, the electrical supply directly to the copper tube will cause corrosion on the positively charged copper tube. Therefore, a coating with the same electrolytic surface properties of the clay particle was investigated to prevent the formation. In this study, titanium was used as a substrate for the coating by using Sol-gel method. The copper tube was coated by dip coating method and pretreat with high temperature. The result showed that pretreat at 200 oC was the optimal temperature since the coating has less imperfection coating area and prevent the copper tube surface from clay particle formation. However, the coating layer was removed out from the copper tube surface after cleaning by using the brush coil.

วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้เพื่อหาวิธีการที่เป็นไปได้ในการป้องกันการก่อตัวสะสมของตะกอนโคลนในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ตะกอนโคลนที่อุดตันภายในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจะส่งผลให้อัตราแลกเปลี่ยนความร้อนและประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนลดลง ในการศึกษานี้จึงได้นาแนวคิดในการใช้คุณสมบัติของประจุไฟฟ้ามาป้องกันการก่อตัวของตะกอนโคลน จากการศึกษาพบว่าท่อทองแดงที่ได้รับการจ่ายกระแสไฟฟ้าบวกจะเกิดการดึงดูดตะกอนโคลนให้เข้ามาเกาะอย่างหนาแน่น ในขณะที่การจ่ายกระแสไฟฟ้าลบเข้าไปที่ท่อทองแดงมีปริมาณตะกอนโคลนเกาะน้อยกว่ามากและการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าจะส่งผลให้ปริมาณการก่อตัวสะสมของตะกอนโคลนเพิ่มมากขึ้น อย่างไรก็ตามการจ่ายกระแสไฟฟ้าเข้าไปที่ท่อทองแดงโดยตรงจะส่งผลให้เกิดการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าบนท่อทองแดงที่ได้รับการจ่ายกระแสไฟฟ้าบวก ดังนั้นในการศึกษานี้จึงได้พัฒนาสารเคลือบผิวที่มีคุณสมบัติทางประจุไฟฟ้าเป็นขั้วเดียวกันกับตะกอนโคลนทดแทนการจ่ายกระแสไฟฟ้าโดยตรง ในกระบวนการทาสารเคลือบผิวจะใช้ไทเทเนียมเป็นสารตั้งต้นสังเคราะห์สารเคลือบผิวนาโนด้วยวิธีการ Sol-gel โดยท่อทองแดงจะถูกเคลือบโดยใช้วิธีจุ่มเคลือบและปรับสภาพด้วยความร้อน จากผลการทดลองพบว่าการปรับสภาพสารเคลือบผิวที่อุณหภูมิ 200 องศาเซลเซียส เป็นอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดทั้งในด้านคุณภาพของการเคลือบและประสิทธิภาพการป้องกันการก่อตัวของตะกอนโคลน อย่างไรก็ตามวิธีการเคลือบผิวด้วยวิธีการนี้ยังไม่สามารถทนต่อการถูกขัดล้างทาความสะอาดด้วยแปรงขัดได้เนื่องจากจะทาให้สารเคลือบหลุดลอกเสียหาย