Jaká je realistická maximální rychlost proudění pro ohřívač PFA ponořený v kaši skleněných kuliček bez erozivního opotřebení?

The PFA heater sheaths are a little bit abrasive to glass beads (diameter 200 µm, Mohs hardness 5–6). Sharp silica sand cuts more, round glass beads less cutting and more surface fatigue. The critical velocity for the commencement of detectable erosion (wall thinning >0,1 mm/rok) je 3,5-4,0 m/s pro 2 mm PFA stěnu. Pro delší životnost (5 let, 40 000 h) je nejvyšší možná rychlost proudění 2,5–3,0 m/s, což omezuje erozi na 0,2–0,3 mm/rok. Nad 4,5 m/s se rychlost eroze rychle zvyšuje na 0,8-1,2 mm/rok, přičemž eroze stěny na 1 mm za 1-2 roky. Suspenze skleněných kuliček jsou méně erozivní než křemičitý písek a více erozivní než polymerové pelety. Pro rychlosti nad 3,5 m/s specifikujte silnější stěnu PFA (3 mm) nebo vyměnitelné otěrové pouzdro.

Sférické vs. hranaté částice Mechanismus eroze
Koncentrace napětí na povrchu PFA vyvolaná sférickými skleněnými kuličkami je menší než u hranatých částic. Ale kulatý tvar šíří sílu nárazu do širší oblasti, což omezuje množství místního řezání. K erozi dochází únavou. Opakované dopady vedou k mikrotrhlinám, které se spojují a vytvářejí důlky. Rychlost eroze je úměrná E=kv^n, s n=2.5-3.0 pro sférické částice (vs . 3.0-3.5 pro úhlové). Při rychlosti 3 m/s erodují skleněné kuličky rychlostí 0,15–0,25 mm/rok, křemičitý písek stejnou rychlostí eroduje rychlostí 0,4–0,6 mm/rok. Skleněné korálky jsou 2-3× méně destruktivní.

Díky tomu jsou ohřívače PFA vhodnější pro použití v kalech ze skleněných kuliček (např. mlýny s míchacími kuličkami, třídiče s fluidním ložem) než pro provoz s křemičitým pískem.

Rychlost eroze vs rychlost proudění (2 mm PFA stěna, 80 stupňů, 10 % pevných látek)
Rychlost toku (m/s) Tvar částic Rychlost eroze (mm/rok) Čas do 1 mm (z 2 mm) Ztenčení vlevo 5 let (mm) Doporučená maximální rychlost, 5letá životnost
1,0 Sférické 0.03-0.05 20-30 roky 0,15-0,25 Bezpečné 1,5 Sférické 0.05-0.08 12-20 roky 0,25-0,40 Bezpečné 2,0 Sférické 0.08-0.12 8-12 roky 0,40-0,60 Bezpečné 2,5 Sférické 0,12-0,18 let–{Přijetí
3,0 Sférické 0.18-0.25 4-6 roky 0,90-1,25 Mezní (10% ztenčení za 5 let)
3,5 Sférický 0,25–0.35 3–4 roky 1,25–1,75Nedoporučuje se.
4,0 Sférické 0.35-0.50 2-3 roky 1,75-2,50 No
4.5 Spherical 0.50–0.80 1.2–2 years >2,0 (perforace) Ne.
5,0 Sférický 0,80–1.20 0.8–1,2 roku Č. perforace
Pro srovnání: křemičitý písek (hranatý, 200 µm) rychlostí 3 m/s eroduje rychlostí 0,5–0,8 mm/rok - 2-3× rychleji.

Vliv koncentrace pevných látek
Při konstantní rychlosti je rychlost eroze v podstatě lineární funkcí obsahu pevných látek (% hmotn.). Pro 3 m/s:

Koncentrace pevných látek (hmot. %) Rychlost eroze (mm/rok) Ztenčení za 5 let (mm) Návrh
1 % 0,03–0.05 0.15–0,25 Bezpečná Jakákoli rychlost do 4 m/s 5 % 0.10-0.15 0.50-0.75Bezpečná do 3,5 m/s.
10 % 0,18–0.25 0.90–1,25 Maximum 3,0 m/s.
20 % 0.30-0.45 1.50-2.25 Max. 2.5 m/s
30 % 0,45–0.65 2.25–3,25 Vyhněte se PFA Použijte kovové nebo náhradní pouzdro
Praktické nápady
Životnost s 2 mm PFA stěnou po dobu 5 let:

Maximální rychlost=2.5 m/s pro 10% skleněné kuličky.

Max. rychlost=3.0 m/s s 5% skleněnými kuličkami

Maximální rychlost=3.5 m/s pro 2% skleněné kuličky

Pro prodloužení životnosti:

Silnější stěna: 3 mm PFA eroduje 0,12–0,18 mm/rok rychlostí 3 m/s → ztenčení 0,6–0,9 mm za 5 let → přijatelné.

Nižší rychlost: Snižte rychlost čerpadla nebo nainstalujte usměrňovače toku, abyste snížili rychlost na 2 m/s.

Orientace: Vertikální proudění rovnoběžné s osou ohřívače snižuje erozi 5-10× oproti příčnému proudění (viz článek #72).

Opotřebitelná manžeta: Na topném tělese je nasazena vyměnitelná manžeta z PTFE o tloušťce 1 mm. Vyměňte pouzdro každé 2–3 roky. PFA vespod je ponechána nedotčená.

Příklad z pole
Ohřívače PFA s 2 mm stěnou byly použity se smyčkou suspenze skleněných kuliček (200 um, 15 % pevných látek, 3,2 m/s, 80 stupňů). Po 18 měsících ohřívače zkorodovaly na tloušťku 1 mm (rychlost ztenčování 0,7 mm za rok). Závod nainstaloval na ohřívač PFA ochrannou manžetu (2 mm PTFE, 50 každý). Objímka se opotřebovala po 12 měsících a byla vyměněna. Ohřívač PFA byl původní tloušťky. Ohřívač PFA fungoval i po 5 letech. Každý 50) na ohřívači PFA. Objímka byla opotřebovaná po 12 měsících a byla vyměněna. v provozu po 5 letech. Cena rukávu The250 ušetřila 2 000 USD při výměně topení během 5 let.

Zjistit a monitorovat
For existing slurry service, measure PFA wall thickness annually at five sites (upstream, downstream and sides) with an ultrasonic gauge. Velocity is too high if thinning is >0,2 mm/rok. Možnosti:

O 20 % nižší rychlost (o 50 až 60 % nižší eroze).

Akceptovaná životnost ohřívače 2 roky.

Přidejte opotřebení rukávů.

Závěr. 2.5-3.0 m/s Max. pro 5letý život s 10 % skleněných korálků
Nejvyšší rychlost proudění pro ohřívač PFA ponořený do suspenze 200 µm skleněných kuliček (10 % pevných částic, 80 stupňů), bez erozivního opotřebení, je 2,5-3,0 m/s po dobu 5 let životnosti se stěnou 2 mm. Při rychlosti 3,5 m/s se eroze zrychluje a životnost se zkracuje na 3–4 roky. Skleněné kuličky jsou méně erozivní než křemičitý písek (2-3× nižší rychlost eroze), i když je stále vyžadována regulace rychlosti. Specifikujte silnější stěny (3 mm) nebo vyměnitelné otěrové manžety pro vyšší rychlost nebo delší životnost. Tlust. měřit Ročně; nahradit if rem. stěna Větší nebo rovna 1 mm "Kulatá" je možná u kulovitých korálků, i když se stále opotřebovávají. Ovládání rychlosti. Změřte erozi. Vyměňte včas. Záleží na ohřívači.