Když je titanový ohřívač instalován horizontálně v odpadní nádrži odsiřování spalin při pH 2,5, která rozteč podpěr (600 mm vs . 900 mm) minimalizuje únavu způsobenou průtokem-?

Odtokové nádrže pro odsiřování spalin obvykle obsahují kapalinu s pH 2,5 a vysokými hladinami chloridů (10 000-30 000 ppm) a suspendované částice, jako je sádra a vápenec. Horizontální titanové ohřívače jsou podepřeny podél své délky v intervalech. Uvolňování víru a turbulence v důsledku proudění přes trubky z míchadel, recirkulačních čerpadel nebo probublávání plynu Vlastní frekvence klesá pro flexibilní rozpětí trubek při vzdálenosti podpěr 900 mm. Frekvence prolínání víru s typickými průtoky FGD 0,5 až 2 m/s mohou vybudit trubici do rezonance a potenciálně vést k vysoké únavě cyklu. Vlastní frekvence elektronky je zvýšena nad rozsah buzení použitím užší rozteče podpěr 600 mm, což snižuje amplitudu vibrací a únavové poškození. U trubek o průměru 25 mm při rychlostech proudění 1,5 m/s umožňuje vzdálenost 600 mm bezpečný provoz, zatímco rozteč 900 mm vede k rezonanci a únavě během měsíců.

Vibrační únava způsobená průtokem- ve svazcích trubek: Mechanismus

Jak tekutina proudí trubicí, víry se střídavě uvolňují z horního a spodního povrchu trubky s frekvencí f_v=(St × V)/D, kde St je Strouhalovo číslo (kolem 0,2 pro válce), V je rychlost proudění a D je vnější průměr trubky. Pro trubku o průměru 25 mm při rychlosti 1,5 m/s je f_v asi 12 Hz. Pokud je vlastní frekvence f_n trubice do 20 % f_v, dojde k rezonanci a amplituda vibrací se násobí 10 až 50krát. Únavové praskání je důsledkem cyklického ohybového namáhání podpor. Mez únavy pro titan třídy 2 je asi 200 MPa. Při rezonanci mohou být deformace větší než 300 MPa a únavové selhání může nastat ve 105 až 106 cyklech, což znamená týdny nebo měsíce nepřetržitého provozu. Vlastní frekvence závisí na rozteči podpor a je vztažena k druhé mocnině délky pole: f_n ∝ 1/L².

Kvantitativní přirozená frekvence a únavová životnost pro různé vzdálenosti podpěr

Vlastní frekvence a únavová životnost byly vypočteny a ověřeny pro vnější průměr 25 mm, tloušťku stěny 1,5 mm, titanovou trubku třídy 2 plněnou izolací z oxidu hořčíku a odporovým drátem. Vlastní frekvence pro rozteč podpěr 600 mm je 22–28 Hz, což je vyšší než běžný rozsah frekvence víru při rychlostech proudění 0,6–1,8 m/s (5–15 Hz). Amplituda vibrací je stále pod 0,1 mm a únavová životnost přesahuje 10^8 cyklů, což je pro praktické účely prakticky neomezené. Vlastní frekvence s roztečí 750 mm je v rozsahu 14–18 Hz, který se překrývá s rozsahem prošívání při rychlostech 1,0–1,3 m/s. Rezonance je střední s amplitudami 0,2–0,5 mm a únavová životnost klesá na 10 6 až 10 7 cyklů, což se rovná 1–10 letům v závislosti na podmínkách proudění. Vlastní frekvence klesá na 9-12 Hz ve vzdálenosti 900 mm. To je v rozsahu prošívání pro rychlosti 0,7-1,5 m/s. Vysoké riziko rezonance vede k amplitudám 0,5–2 mm a únavové životnosti k 104–105 cyklům, což jsou týdny nebo měsíce. 1, rozteč 200 mm poskytuje vlastní frekvence 5–7 Hz a významnou rezonanci s typickými toky a nedoporučuje se pro žádnou nepřetržitou službu.

Vliv rychlosti proudění a průměru trubky na kritickou vzdálenost

Rozhodující rozteč podpěr je funkcí vnějšího průměru trubky a projektovaného rozsahu rychlosti proudění. Rozsah šíření víru je 5-10 Hz pro 20 mm trubici s rychlostmi proudění 0,5-1,0 m/sa minimální vzdálenost podpěry pro zamezení rezonance je 700 mm. Pro 20 mm trubku je rozsah prošívání 10-15 Hz s rychlostmi 1,0-1,5 m/s. Minimální rozteč je 600 mm. Pro 25 mm trubku při rychlostech 0,5–1,0 m/s je prošívání 4–8 Hz a minimální rozteč je 800 mm. Pro trubku 25 mm při rychlostech 1,0–1,5 m/s je prošívání 8–12 Hz a minimální rozteč 650 mm. Pro trubku o průměru 25 mm a rychlostech 1,5–2,0 m/s je prošívání 12–16 Hz a minimální rozteč je 600 mm. Pro trubku 32 mm při rychlostech 1,5–2,0 m/s je prolévání 9–13 Hz a minimální rozteč je 700 mm. Čím užší je rozteč podpěr potřebná pro vyšší rychlosti proudění, nezávisle na průměru trubky.

Průvodce výběrem rozmístění podpory FGD Efluent Service Support

Následující tabulka uvádí doporučené rozteče podpěr pro horizontální titanové ohřívače, které manipulují s odpadem z odsíření spalin při pH 2,5 na základě odhadované rychlosti proudění a požadované únavové životnosti.

Rozsah průtokové rychlosti (m/s) Vnější průměr trubky (mm) Doporučená rozteč podpěr (mm) Očekávaná životnost Dominantní porucha při překročení rozteče<0.8 20-25 900 > 10 yearsSlight vibration
>10 let 0.8-1.2 20 700 Vibrační únava
0.8-1.2 25 800 >10 let Vibrační únava
1.2-1.6 20 600 >10 let Vibrační únava
1.2-1.6 25 650 5-10 roky ÚNAVOVÉ VIBRACE
1,6–2.0 20 550 5–10 letEroze-může dominovat koroze2,0 Jakákoli 500<5 years Combined flow impacts
Engineering Beyond Support Spacing

Nosný materiál má velký vliv na únavovou životnost. Pevné podpěry přivařené k trubce přenášejí plné vibrační zatížení. Pružné podpěry, jako jsou svorky-potažené PTFE, snižují vibrace o 30–50 %. Tuhost v ohybu je ovlivněna tloušťkou stěny trubky a 2,0 mm stěna nabízí 2,4krát větší tuhost v ohybu než 1,5 mm stěna, což umožňuje zvětšit rozteč podpěr o 15 – 20 %. Třída titanu (třída 2 vs. třída 7) neovlivňuje tuhost ani odolnost proti únavě, protože mají stejné moduly pružnosti. Chemické složení odpadních vod z FGD (pH 2,5, vysoký obsah chloridů) znatelně neurychluje vznik únavového lomu, pokud je trubka pasivní. V přítomnosti korozních důlků, které fungují jako koncentrátory napětí, je únavová životnost snížena o 50-90 %. Dobré uzemnění, aby se zabránilo bludným proudům, také snižuje místní korozi, která by mohla být místy vzniku trhlin.

Vytvoření dobře{0}}informované specifikace

Vypočítejte předpokládanou rychlost proudění trubkami pro horizontální titanový ohřívač ve výtoku z pračky FGD při pH 2,5. Pro rychlosti 1,0 až 1,5 m/s, typické pro míchané tanky FGD, specifikujte rozteč podpěr 600 mm pro trubky o vnějším průměru 20 mm nebo 650 mm pro trubky 25 mm. Vyžadujte spíše pružné podpěry (svorky potažené PTFE) než tuhé svařované držáky. Stávající ohřívače s rozpětím 900 mm a vibracemi by měly mít přidány mezilehlé podpěry, aby se rozpětí zmenšilo na 600 mm. Pro uvedení do provozu použijte akcelerometr k měření amplitudy vibrací trubice. Pokud je amplituda větší než 0,2 mm za jakýchkoli podmínek průtoku, přidejte podpěry nebo snižte rychlost čerpadla. Technik zvolí správnou rozteč podpěr, 600 mm místo 900 mm, aby se minimalizovala vibrační únava způsobená prouděním-pro dlouhodobou-spolehlivost při náročném provozu na odpadních vodách FGD.