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歸麗晶應用太陽能熱水器

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更新時間：2022-10-09 12:05:35瀏覽次數：194次

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產品簡介

□歸麗晶應用太陽能熱水器　　一、前言　探討水垢及腐蝕問題

詳細介紹

□ 歸麗晶應用太陽能熱水器
　　一、前言
　探討水垢及腐蝕問題。
二、解決水垢問題之探討
前文已列出解決水垢問題之五種方法，其中比較常用的為雙循環系統、磁波防垢法、電離子防垢器(superion-clean水處理器)及事后酸洗。現介紹一種防垢方法，有興趣者不妨試試。此法為太陽能熱水器前安裝垢霸(HYDRUBLEND)，垢霸不但可抑制水垢，且可防止侵蝕，更獲得美國國家衛生基金會(National sanitary Foundation)核準，符合飲用水添加之標準60。其安裝管徑有1/4〞、3/8〞、3/4〞、1〞、1 1/2〞等，其處理水量有40,000加侖~80,000加侖不等。其適合流速分別為
40,000加侖，流速為1~20 GPM　(0.06l/s~1.3l/s)
65,000加侖，流速為2~20 GPM　(0.12l/s~1.3l/s)
80,000加侖，流速為6~20 GPM　(0.36l/s~1.3l/s)

三、LSI法(Langelier Saturation index)〔1〕〔2〕

　　1.美國Langelier氏飽和指數法，乃Langelier在1963年發表飽和指數(Saturation index)之計算法，以判定是否形成水垢或腐蝕之傾向。
LSI = PHa-PHs＜0則不沉淀，有腐蝕傾向。
＞0則會沉淀，有結水垢傾向。
式中 PHa待測水之實際之pH值
PHs待測水之飽和pH值，以下圖做例子
　　2.例子
　　　已知：水溫=30°(注:通常可取太陽能熱水器常達到之較高水溫，如：50℃)
　　　PH=8
　　　Ca硬度=120 mg/l
　　　M堿度(Alkalinity)=100 mg/l
　　　總固體含量=210 mg/l
　　由橫坐標找一點120 mg/l，其垂直線與Pca as CaCO3之線相交，其交點向左水平至縱坐標交于2.92，則Pca=2.92，再由橫坐標找一點100 mg/l，其垂直線與M Alk(M堿度)CaCO3線相交，其交點向左水平至縱坐標交于2.7。
則P Alk=2.7
再由橫坐標找一點210 mg/l，其垂直線與溫度線30℃相交，其交點向右水平與縱坐標相交于2.05，此即 Total constant〝C〞(總固體量)。
則PHs = PCa + P Alk+〝C〞= 2.92+2.70+2.05=7.67
而實際上pH值為8
∴LSI = PHa - PHs= 8-7.67＞0
∴使用此種水容易長垢。

四、腐蝕

　　太陽能熱水器見的腐蝕為焊接道旁邊的腐蝕，或孔蝕或銹蝕以至腐爛，本文先介紹腐蝕一般定義，再介紹如何防蝕。
(一)腐蝕型態的分類
　　依方丹那(Fontana)及美國防蝕學會的分類法：可分為
　　1.均勻腐蝕(Genenal corrosion)
　　2.局部腐蝕(Localized corrosion)：
　　　(1)孔蝕：不銹鋼最容易發生的腐蝕現象之一即孔蝕，在氯離子(Cl﹣)含量高的環境，易穿孔。
　　　(2)間隙腐蝕：常發生再接合墊底下之部份。
　　3.偶合腐蝕(Galvanic corrosion)：管及管帽、螺牙鎖合等組件使用不同金屬時，即易產生偶合腐蝕，碳鋼與銅螺帽偶合，碳鋼先腐蝕。
　　4.腐蝕破裂(Corrosion cracking)：如：應力腐蝕、腐蝕疲勞與氫脆等。
　　5.沖蝕(Erosion corrosion)：流動液體中含有固體時，在沖擊處會產生腐蝕。
　　6.晶界腐蝕(Intergranular corrosion)：例如不銹鋼因為焊接，在焊接道臨近部份母材之晶界含鉻量減少，會導致耐蝕性質減弱的現象。
　　7.選擇性侵蝕(Selective Leaching或Dealloying)
　　8.高溫腐蝕(High temperature corrosion)：在高溫中產生氧化及高溫硫化之腐蝕。
(二)防蝕之法
　　1.涂層保護：
此種防蝕方式之基本原理非常簡單，主要是在金屬的表面涂上一層或數層〝膜〞，此
膜具有斷絕金屬材料與侵蝕性環境反應之作用，從而抑制腐蝕的發生或降低腐蝕的速率，以達到防蝕的效果。至于涂層的處理方式則有許多的辦法，例如：油漆、電鍍、熱浸鍍、磷酸鹽皮膜處理、鉻酸鹽皮膜處理、化學氣相蒸鍍、物理氣相蒸鍍、熱噴涂(包含：火焰噴涂、電孤噴涂、電漿噴涂等)，離子鍍層、離子布植、雷射處理等。利用上述方法涂布之物質可能是有機物質(如：油漆、高分子材料)，無機物質(如：陶瓷)，或金屬等。至于采用何種處理方式或涂上何種材料，則視材料使用環境、功能、及價格而定。根據調查，暴露在外的之支架，以熱浸鍍鋅鐵最耐中國臺灣的氣候。
　　2.陰極防蝕
此種方式之防蝕原理，主要是將系統中金屬之電位往負的方向偏移，通常在陰極防蝕處理時，其電位大約低于腐蝕電位100~300mV左右，并不需低至金屬之氧化還原平衡電位之下，陰極防蝕基本上可分為兩種方式，即：(1)犧牲陽極法，(2)外加電流法。前者是借著與較活潑之金屬，如：鋁、鋅、鎂、或鐵等之偶合，利用這些活潑金屬之優先腐蝕而提供被保護電子而使其免于腐蝕。至于外加電流法，利用整流器提供電子給被保護之結構體以抑制陽極氧化反應。在太陽能熱水器儲水桶中，使用鎂極棒以防止電位腐蝕，即為犧牲陽極的作法，因其為犧牲陽極而會消耗棒質，故隔一段時間就需更換新的鎂極棒。
　　3.陽極保護
有些金屬經過腐蝕后，其氧化物非常穩定，且缺陷少而致密，這種氧化物具有保護的作用，故有些金屬材料，常施以氧化處理，來取得其防蝕效果。鋁合金的陽極處理是最典型的例子。若用鋁合金當儲水桶外殼或集熱器外框，可采用此法防蝕。
　　4.材料選擇
不銹鋼304有二缺點，(在熱水50~80℃范圍內特別會腐蝕)，怕氯離子(Cl﹣)腐蝕，焊接道腐蝕。改善之道，防止孔蝕，可加鉬(Mo)，即不銹鋼316。為了防止應力腐蝕，尤其是氯化物應力腐蝕(chlorids stress corrosion cracking)，不銹鋼中之鎳(Ni)含量必須遠高于8％或低于2％。因此建議使用不銹鋼444，316或不銹鋼304，在焊接時使用不銹鋼304為焊料〔2〕或用耐酸堿耐熱的塑料耐熱材質做開放式儲水桶。
　　5.水質處理
　　　(1)工作流體填加腐蝕抑制劑，使器材表面被抑制劑占據，防止金屬的氧化及溶解，或抑制劑與器材金屬表面產生一層金屬氧化物，形成保護作用。
　　　(2)對水質處理，使其不具腐蝕性，如在工作流體中加入〝垢霸〞。

五、結論

　　1.太陽能熱水器所面臨的問題，大部份已獲得解決，唯有水垢與腐蝕并未完。
　　2.在水垢方面，會造成補助電熱器燒壞集熱效率降低，常用的解決之道有雙循環系統、磁波防垢器、電離子防垢器，事后酸洗。但要注意其適用范圍。在此介紹〝垢霸〞不僅阻止水垢生成，更可防止腐蝕，不妨試試。
　　3.在腐蝕方面，主要發生在儲水桶，市面上大量應用不銹鋼304，但容易產生孔蝕及氯應力腐蝕。建議在材質方面采用不銹鋼444或316或不銹鋼304，在焊接時，建議使用不銹鋼304為焊料，或在水質處理方面添加垢霸，且定期更換濾心；或用耐酸堿、耐高
溫(100℃)之塑料儲水桶(但需用于開放式)。在不銹鋼水桶中，可用鎂極棒來防腐蝕。