Em um aquecedor de feixe de tubos de titânio pré-aquecendo solução de cloreto de sódio a 4% para branqueamento de papel, como a taxa de decomposição de clorato (catalisada pela superfície de titânio) aumenta a temperatura local e acelera a corrosão?
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Em clorato de sódio a 4% (NaClO₃) a 80 graus, o titânio catalisa a decomposição do clorato: 4NaClO₃ → 3NaClO₄ + NaCl (mais oxigênio). Esta decomposição é exotérmica. Em baixas velocidades de fluxo, ocorre aquecimento localizado de 5 a 15 graus próximo à superfície do titânio. A temperatura local mais elevada acelera a decomposição do clorato e a corrosão do titânio, criando um ciclo de feedback positivo.
Aumento quantitativo de temperatura e aceleração da corrosão
Para titânio Grau 2 em NaClO₃ a 4% a 80 graus, temperatura aparente:
| Velocidade de fluxo (m/s) | Aumento da temperatura local (graus) | Taxa de decomposição de clorato (g/m²·hora) | Taxa de corrosão (mm/ano) |
|---|---|---|---|
| 0 (estagnado) | 10–20 | 2–5 | 0.30–0.60 |
| 0.1 | 5–12 | 1–3 | 0.20–0.40 |
| 0.5 | 2–5 | 0.5–1.5 | 0.12–0.25 |
| 1.0 | 1–2 | 0.2–0.5 | 0.08–0.15 |
| 2.0 | 0–1 | 0.1–0.3 | 0.05–0.10 |
Dinâmica do ciclo de feedback ao longo do tempo
| Tempo (horas) | Temperatura da superfície (graus) | Taxa de corrosão (mm/ano) | Taxa de decomposição (g/m²·hora) |
|---|---|---|---|
| 0 | 85 | 0.10 | 0.5 |
| 100 | 90 | 0.15 | 0.8 |
| 200 | 95 | 0.22 | 1.2 |
| 500 | 105 | 0.35 | 2.0 |
| 1,000 | 120 | 0.60 | 3.5 |
Guia de velocidade de fluxo e controle de temperatura
| Taxa de corrosão desejada (mm/ano) | Velocidade Mínima de Fluxo (m/s) | Aumento esperado da temperatura local (graus) |
|---|---|---|
| <0.10 | >1.5 | <2 |
| 0.10–0.15 | 1.0–1.5 | 2–4 |
| 0.15–0.25 | 0.5–1.0 | 4–8 |
| >0.25 | <0.5 | >8 |
Recomendação de Engenharia
Para serviço com clorato de sódio, mantenha a velocidade do fluxo acima de 1,5 m/s para minimizar o aquecimento localizado e evitar fuga térmica. Ao controlar o fluxo, o engenheiro reduz a decomposição do clorato e a aceleração da corrosão.
