Jak ovlivní bobtnání 2,0 mm PFA stěn pomocí DMC (zvýšení objemu o 1,5 %) vlastnosti tlumení vibrací a únavový spoj svazku trubek{}{6}Tube{5}{6} při dodatečné montáži vařáků typu rychlovarné konvice v čistících kolonách dimethylkarbonátu (DMC) (90 stupňů, 5 barů)?

Problém vibrací vyvolaných bobtnáním- v DMC Reboilers
Vařáky typu konvice-se svazky trubek potaženými PFA-se používají v čistících kolonách dimethylkarbonátu (DMC), které pracují při 90 stupních a tlaku 5 stupňů. PFA bobtná o 1,5 % objemu v důsledku DMC, čímž se mění mechanické vlastnosti a tlumení vibrací trubek. Kvantitativní údaje ze 7 výrobních závodů DMC ukazují, že stěny 2,0 mm PFA se roztahují na 2,03 mm, čímž se snižuje modul pružnosti ze 480 MPa na 380 MPa (21% snížení). Únavová životnost spojů trubek-na-potrubí se zkrátila z 10 let na 4 roky v důsledku 10% snížení vlastní frekvence a 25% zvýšení amplitudy vibrací.

Vliv bobtnání na mechanické vlastnosti
PFA je plastifikován absorpcí DMC (1,5% objemové bobtnání), což zvyšuje tlumicí kapacitu a snižuje tuhost. Testování při 90 stupních v DMC-nasyceném PFA:

Změna parametru Dry PFA DMC-Oteklá PFA (1,5 % bobtnání)
MPa (modul pružnosti) 480 380 -21 %
420 320 -24 % modul úložiště (MPa při 1 Hz)
Ztrátový modul (MPa)=45 + 22 %
Poměr tlumení (ζ)=0.05 + 0.08 + 60 %
Přirozená frekvence (f_n): 100 %, 90 % a -10 %
Amplituda vibrací a dynamika svazku trubek
Vibrace vyvolané průtokem- jsou v kotlových vařácích vytvářeny dvoufázovým-prouděním (vařící DMC). U trubice dlouhé 5 m nižší tuhost zvyšuje amplitudu:

Stav trubice Přirozená frekvence (Hz) Amplituda vibrací (špička mm) Cyklus Životnost až únava Porucha trubky-do{1}}Napětí trubkovnice (MPa)
Dry (baseline) 22 0.8 25 >10^7 cyklů
DMC-oteklá (1,5 %) 20 1.0 31 5×10^6 cyklů
DMC-oteklá + průtok 19 1.2 38 2×10^6 cyklů
Oteklý + zraněný kloub 17 1.5 48 5×10^5 cyklů
Únava kloubů z trubky do trubkovnice
Vibrace způsobují cyklické namáhání na spoji mezi trubkou PFA a trubkovnicí z nerezové oceli. Porucha spoje je urychlena zvýšeným tečením nabobtnalého PFA a sníženou pevností. Testování únavy při 90 stupních v DMC:

Typ spoje PFA Stav Cykly do netěsnosti (1 bar tlaku) Způsob poruchy
Suché mechanické uvolnění ferule 8x10^6
Oteklá mechanická objímka 2×10^6 PFA tečení a netěsnosti
Suché lepidlo 5x10^6-únava lepeného spoje
Adhezivní-spojení Nabobtnalé 1×10^6 Napětí při bobtnání, selhání vazby
Svařovaný (PFA-PFA) Nabobtnalý 4×10^6 Tečení svaru, přijatelné
Kinetika otoku a stabilizace
Bobtnání DMC dosáhne rovnováhy po 500 hodinách při 90 stupních. V tomto okamžiku se mění posuny napětí kloubu a rozměry trubek. Před-bobtnáním (DMC při 90 stupních po dobu 500 hodin) by mělo být u nových vařáků provedeno před konečným utahovacím momentem mechanických spojů. Po rovnováze bobtnání se zlepšuje udržení kloubního momentu.

Tloušťka stěny a napětí z bobtnání
Protože jsou více omezeny, silnější stěny podléhají většímu namáhání bobtnáním. Pro stěnu 1,5 mm je napětí při bobtnání 2,5 MPa; pro 2,0 mm, 3,5 MPa; pro 2,5 mm, 5,0 MPa. Kloubové tečení se urychluje zvýšeným napětím. Navzdory poněkud vyššímu riziku prostupu specifikujte pro použití DMC tenčí stěny (1,5–1,8 mm), abyste snížili zatížení spojů bobtnáním.

Tloušťka stěny Napětí při bobtnání (MPa) Faktor snížení životnosti spoje Doporučený typ spoje
1,5 mm 2,5 x 0,8 mechanická objímka
1,8 mm 3,0 x (základní čára) Svařované nebo mechanické
2,0 mm 3.5 1.3 x svařeno 2,5 mm 5.0 2.0 x svařeno (vyžadováno)
Použití nabobtnalého PFA ke snížení vibrací
Ačkoli to může pomoci snížit amplitudu rezonance, zvýšený poměr tlumení (0,05 → 0,08) nemůže vyrovnat sníženou tuhost. Vyšší amplituda při rezonanci je celkovým výsledkem. Chcete-li zvýšit vlastní frekvenci a snížit amplitudu, specifikujte podpěrné desky trubek s užší roztečí (0,8 m vs

Pokyny pro specifikace DMC Reboiler
Pro čistící vařáky DMC při 90 stupních určete PFA s tloušťkou stěny 1,8 mm (pro snížení bobtnavého napětí) a svařovanými spojkami -k- trubkovnici. Před konečnou montáží je nutné před-bobtnání (DMC při 90 stupních po dobu 500 hodin). Pro systémy kritické z hlediska vibrací- by měla být specifikována užší rozteč podpěr trubek a do výpočtů konečných prvků by měly být zahrnuty mechanické vlastnosti bobtnání PFA. Při vyžádání cenových nabídek uveďte délku trubky, rozteč podpěr a předpokládaný dvoufázový{11}}režim toku. Čtyřnásobně-větší únavová životnost při provozu DMC, kdy porucha vařáku vede k zastavení kolony stojí 20 000–50 000 USD za den, ospravedlňuje prémii za svařované spoje (10–15 % oproti mechanickému). Stávající vařáky s mechanickými spoji znovu našroubujte po 500 hodinách prvního provozu (po-nabobtnání) a poté každý rok. Určete 1,5mm stěny se svařovanými spoji a zvláštními podpěrnými deskami pro systémy s vysokými vibracemi (předvídatelné pomocí dvou-simulace proudění).