DOC《归丽晶应用太阳能热水器》

归丽晶应用太阳能热水器

一、前言 探讨水垢及腐蚀问题.

二、解决水垢问题之探讨 前文已列出解决水垢问题之五种方法,其中比较常用的为双循环系统、磁波防垢法、电离子防垢器(superion-clean水处理器)及事后酸洗.现介绍一种防垢方法,有兴趣者不妨试试.此法为太阳能热水器前安装垢霸(HYDRUBLEND),垢霸不但可抑制水垢,且可防止侵蚀,更获得美国国家卫生基金会(National sanitary Foundation)核准,符合饮用水添加之标准60.其安装管径有1/

4、3/

8、3/

4、

1、1 1/2等,其处理水量有40,000加仑~80,000加仑不等.其适合流速分别为 40,000加仑,流速为1~20 GPM (0.06l/s~1.3l/s) 65,000加仑,流速为2~20 GPM (0.12l/s~1.3l/s) 80,000加仑,流速为6~20 GPM (0.36l/s~1.3l/s)

三、LSI法(Langelier Saturation index)〔1〕〔2〕 1.美国Langelier氏饱和指数法,乃Langelier在1963年发表饱和指数(Saturation index)之计算法,以判定是否形成水垢或腐蚀之倾向. LSI = PHa-PHs0则会沉淀,有结水垢倾向. 式中 PHa待测水之实际之pH值PHs待测水之饱和pH值,以下图做例子 2.例子 已知:水温=30°(注:通常可取太阳能热水器常达到之较高水温,如:50℃) PH=8 Ca硬度=120 mg/l M碱度(Alkalinity)=100 mg/l 总固体含量=210 mg/l 由横坐标找一点120 mg/l,其垂直线与Pca as CaCO3之线相交,其交点向左水平至纵坐标交于2.92,则Pca=2.92,再由横坐标找一点100 mg/l,其垂直线与M Alk(M碱度)CaCO3线相交,其交点向左水平至纵坐标交于2.7. 则P Alk=2.7 再由横坐标找一点210 mg/l,其垂直线与温度线30℃相交,其交点向右水平与纵坐标相交于2.05,此即 Total constantC(总固体量). 则PHs = PCa + P Alk+C= 2.92+2.70+2.05=7.67 而实际上pH值为8 ∴LSI = PHa - PHs= 8-7.67>0 ∴使用此种水容易长垢.

四、腐蚀 太阳能热水器最常见的腐蚀为焊接道旁边的腐蚀,或孔蚀或锈蚀以至腐烂,本文先介绍腐蚀一般定义,再介绍如何防蚀.

(一)腐蚀型态的分类 依方丹那(Fontana)及美国防蚀学会的分类法:可分为 1.均匀腐蚀(Genenal corrosion) 2.局部腐蚀(Localized corrosion): (1)孔蚀:不锈钢最容易发生的腐蚀现象之一即孔蚀,在氯离子(Cl)含量高的环境,易穿孔. (2)间隙腐蚀:常发生再接合垫底下之部份. 3.偶合腐蚀(Galvanic corrosion):管及管帽、螺牙锁合等组件使用不同金属时,即易产生偶合腐蚀,碳钢与铜螺帽偶合,碳钢先腐蚀. 4.腐蚀破裂(Corrosion cracking):如:应力腐蚀、腐蚀疲劳与氢脆等. 5.冲蚀(Erosion corrosion):流动液体中含有固体时,在冲击处会产生腐蚀. 6.晶界腐蚀(Intergranular corrosion):例如不锈钢因为焊接,在焊接道临近部份母材之晶界含铬量减少,会导致耐蚀性质减弱的现象. 7.选择性侵蚀(Selective Leaching或Dealloying) 8.高温腐蚀(High temperature corrosion):在高温中产生氧化及高温硫化之腐蚀.

(二)防蚀之法 1.涂层保护: 此种防蚀方式之基本原理非常简单,主要是在金属的表面涂上一层或数层膜,此 膜具有断绝金属材料与侵蚀性环境反应之作用,从而抑制腐蚀的发生或降低腐蚀的速率,以达到防蚀的效果.至于涂层的处理方式则有许多的办法,例如:油漆、电镀、热浸镀、磷酸盐皮膜处理、铬酸盐皮膜处理、化学气相蒸镀、物理气相蒸镀、热喷涂(包含:火焰喷涂、电孤喷涂、电浆喷涂等),离子镀层、离子布植、雷射处理等.利用上述方法涂布之物质可能是有机物质(如:油漆、高分子材料),无机物质(如:陶瓷),或金属等.至于采用何种处理方式或涂上何种材料,则视材料使用环境、功能、及价格而定.根据调查,暴露在外的之支架,以热浸镀锌铁最耐台湾的气候. 2.阴极防蚀 此种方式之防蚀原理,主要是将系统中金属之电位往负的方向偏移,通常在阴极防蚀处理时,其电位大约低于腐蚀电位100~300mV左右,并不需低至金属之氧化还原平衡电位之下,阴极防蚀基本上可分为两种方式,即:(1)牺牲阳极法,(2)外加电流法.前者是借着与较活泼之金属,如:铝、锌、镁、或铁等之偶合,利用这些活泼金属之优先腐蚀而提供被保护电子而使其免于腐蚀.至于外加电流法,利用整流器提供电子给被保护之结构体以抑制阳极氧化反应.在太阳能热水器储水桶中,使用镁极棒以防止电位腐蚀,即为牺牲阳极的作法,因其为牺牲阳极而会消耗棒质,故隔一段时间就需更换新的镁极棒. 3.阳极保护 有些金属经过腐蚀后,其氧化物非常稳定,且缺陷少而致密,这种氧化物具有保护的作用,故有些金属材料,常施以氧化处理,来取得其防蚀效果.铝合金的阳极处理是最典型的例子.若用铝合金当储水桶外壳或集热器外框,可采用此法防蚀. 4.材料选择 不锈钢304有二缺点,(在热水50~80℃范围内特别会腐蚀),怕氯离子(Cl)腐蚀,焊接道腐蚀.改善之道,防止孔蚀,可加钼(Mo),即不锈钢316.为了防止应力腐蚀,尤其是氯化物应力腐蚀(chlorids stress corrosion cracking),不锈钢中之镍(Ni)含量必须远高于8%或低于2%.因此建议使用不锈钢444,316或不锈钢304,在焊接时使用不锈钢304为焊料〔2〕或用耐酸碱耐热的塑料耐热材质做开放式储水桶. 5.水质处理 (1)工作流体填加腐蚀抑制剂,使器材表面被抑制剂占据,防止金属的氧化及溶解,或抑制剂与器材金属表面产生一层金属氧化物,形成保护作用. (2)对水质处理,使其不具腐蚀性,如在工作流体中加入垢霸.