Stagnace bublin je univerzální skryté nebezpečí koroze v ponořených fermentačních topných systémech. Když povrch topné trubice ohřívá médium, rozpuštěný plyn se vysráží a vytvoří drobné bublinky, které se shromažďují v nejvyšším bodě svazku trubek a vytvářejí souvislý vzduchový film. Prostředí s nedostatkem kyslíku- pod vzduchovým filmem ničí povrchovou protikorozní{{3}ochrannou vrstvu a vyvolává místní dlouhodobou-pod-depozitní korozi. Různé antikorozní topné materiály mají různou toleranci vůči poškození zadržováním bublin a také se liší optimální sklon montáže vůči výfukovým bublinám. Tento článek analyzuje rizika koroze způsobená pokrytím vzduchovým filmem na topných tělesech z nerezové oceli 316L, čistého titanu, křemene a PFA a předkládá cílené standardy návrhu úhlu instalace pro každý materiál.
Topné trubky z nerezové oceli 316L jsou nejcitlivější na dlouhodobou-korozi způsobené stagnací bublin. Pasivní film-bohatý na chrom se nemůže sám-efektivně opravit v oblastech s nedostatkem kyslíku-. I krátkodobé-přetržité pokrytí bublinami způsobí matné zbarvení a chloridové ionty ve fermentačním médiu rychle rozruší poškozený film a vytvoří hluboké důlky. Svarové oblasti na horním oblouku vodorovných trubek z nerezové oceli se stanou koncentrovanými korozními body, které mohou proniknout stěnou trubky během jednoho roku za podmínek vysoké-koroze. Pro úplné vypuštění bublin je zakázána horizontální instalace topných svazků z nerezové oceli; minimální úhel sklonu je řízen na 12 stupňů, s koncem přívodu kapaliny níže a koncem výfuku výše. V kombinaci s designem přepážky s cirkulujícím prouděním proud kapaliny nepřetržitě drhne povrch horní trubky, aby rozbil zbytkové drobné vzduchové bubliny a zabránil hromadění statického plynového filmu.
Topné trubice z čistého titanu mají silnější antikorozní -toleranci pro přerušované pokrytí bublinek díky samo-opravitelné pasivní fólii TiO₂. Krátkodobý-nedostatek kyslíku způsobí pouze mírné zbělení titanového povrchu a úplné provzdušnění během čištění CIP může obnovit kompaktní ochranný film. Dlouhodobá-stabilní retence bublin však bude stále zpomalovat regeneraci filmu a postupně vytvářet lokální korozní defekty, zejména pokud v médiu existují stopy fluoridu. Doporučený úhel sklonu instalace pro titanové trubky je 8 stupňů až 10 stupňů, což vyvažuje rovnoměrnou výměnu tepla a automatické vypouštění bublin. U svazků titanových trubek s velkým-průměrem jsou v nejvyšším bodě sestavy topení uspořádány pomocné malé výfukové odbočky, které shromažďují a vypouštějí agregované velké bubliny, čímž se dále zkracuje doba pokrytí vzduchovým filmem na stěně trubky.
Křemenné antikorozní topné trubice-netrpí elektrochemickou korozí v důsledku stagnace bublin, ale plynový film vážně snižuje účinnost přenosu tepla a přináší skrytá rizika tepelného namáhání. Nízká tepelná vodivost křemenného skla vede ke zřejmému teplotnímu rozdílu mezi stěnou trubky pokrytou vzduchovým filmem a ponořenou částí. Opakované působení teplotního rozdílu vytváří kumulativní vnitřní mikrotrhliny, což zvyšuje riziko prasknutí skla. Mezitím statické bubliny izolují čisticí kapalinu během cyklů CIP a zanechávají na povrchu horní trubice špínu zbytkového cukru, která pevně přilne, jakmile je povrch křemene naleptán alkálií. Křemenné topné trubice mají větší nakloněný úhel o více než 15 stupňů a jednotlivé křemenné trubice s malým průměrem jsou instalovány s vertikálním nakloněním, aby byl zajištěn žádný mrtvý úhel pro hromadění bublin a rovnoměrné praní kapaliny na celém povrchu skla.
Ohřívače s povlakem PFA čelí dvojímu nebezpečí stagnace bublin: snížené účinnosti výměny tepla a místnímu přehřátí urychlujícímu stárnutí povlaku. Vzduchový film tvoří dodatečnou tepelnou bariéru na povrchu fluoroplastu a zvyšuje skutečnou teplotu základního kovu povlaku daleko nad nastavenou teplotu média. Dlouhodobé-místní přehřívání způsobuje, že povlak PFA ztrácí pružnost a vytváří mikrotrhlinky a puchýře při střídavých cyklech za studena-za tepla. Jakmile se bubliny shromáždí na škrábancích na povrchu povlaku, korozivní médium nepřetržitě infiltruje a zreziví vnitřní substrát z uhlíkové oceli. Optimální úhel instalace pro ohřívače PFA je 10 stupňů – 13 stupňů a oběhová čerpadla s vysokým-průtokem jsou přizpůsobena tak, aby posílily praní s příčným{9}}průtokem a zabraňovaly ulpívání statických bublin na fluoroplastovém povrchu s nízkou-povrchovou{11}}energií po dlouhou dobu.
V celkovém návrhu topného systému je nutné upravit úhel instalace podle materiálu topné trubky namísto přijetí jednotného horizontálního uspořádání. Automatické výfukové ventily jsou instalovány v nejvyšším bodě všech nakloněných topných svazků, aby pravidelně vypouštěly agregovaný plyn, čímž se dále snižuje riziko koroze stagnace bublin. Každodenní hlídková kontrola se zaměřuje na horní oblouk svazku trubek, aby bylo možné pozorovat abnormální změnu barvy a hromadění nečistot a posuzovat, zda úhel instalace splňuje požadavky na výfuk.
Stručně řečeno, vzduchový film ze stagnace bublin způsobuje různé stupně poškození čtyř antikorozních topných trubic: nerezová ocel rychle vytváří pronikavé důlky, titan pomalu degraduje pasivní film, křemen hromadí trhliny tepelného namáhání a povlak PFA stárne a tvoří puchýře v důsledku místního přehřátí. Formulování rozdílných norem nakloněných instalačních úhlů pro každý materiál může zásadně eliminovat pokrytí statickým plynovým filmem, stabilizovat výkon výměny tepla a prodloužit antikorozní životnost fermentačních topných zařízení.
