Във вана за обработка на рибно брашно (високо съдържание на сол, органични киселини, 95 градуса, разбъркване), защо титаниевата обвивка с дебелина на стената 1,2 mm се разваля по-бързо от ерозия-корозия на повърхността на течността-парите от 1,6 mm такава?

Основен компромис-в дизайна на титанов нагревател за обработка на рибно брашно
Баните за преработка на риба са при 95 градуса, със значително количество сол (3–5% NaCl) и органични киселини (оцетна, маслена) от разграждането на рибата. Суровият рибен материал се смесва чрез разбъркване на ваната. Титаниеви обвивки осигуряват устойчивост на корозия. Интерфейсът на течните-пари, в точката, където нагревателят навлиза в повърхността на суспензията, е подложен на най-тежките условия поради пръскане, частично намокряне и обогатяване с кислород. При този интерфейс 1,2 mm титаниева стена се поврежда по-бързо от ерозия-корозия, отколкото 1,6 mm стена. Стената от 1,2 мм работи малко по-хладно (1-2 градуса), което може да изглежда добре, но основният проблем е механичен. По-тънката стена има по-малко напречно сечение, за да поеме комбинираните ефекти от удара на частици (от твърди частици от риба) и корозия. Този анализ описва механизма и количествено определя разликата в живота.

Ефект върху механичната цялост: Ерозия-Корозия на повърхността
Титановата обвивка се намокря и изсушава алтернативно при контакт с течност-пари. Въздействие на твърди частици от риба (фрагменти от кости, люспи, частици месо) върху обвивката в тази възбудена зона. Скоростта на ерозия-корозия е E_rate=k × v^n × C_p × (1/t_scale) с t_scale ефективната дебелина на бариерата. Модулът на сечението е по-малък при 1,2 mm стена, така че локалното напрежение е по-голямо за същата ударна сила на частиците, което води до ускоряване на отстраняването на пасивния филм. По-важното е, че стената от 1,2 mm има по-малка топлинна маса и следователно променя температурата по-бързо по време на пръскане, което води до по-чести цикли на разширяване-свиване, които разцепват пасивния филм.

Основната разлика е инкубационният период преди ерозията-корозията да се ускори, а не стабилната скорост на корозия. За дебелина на стената 1,2 mm инкубационна продължителност 3-6 месеца. 9–12 месеца за стена 1,6 mm. Когато възникне ерозия-корозия, скоростите са подобни и за двете (0,3-0,5 mm на година), но стената от 1,2 mm започва да се разтваря по-рано и има по-малко материал за загуба. Данните от заводите за рибно брашно показват, че 1,2 mm стени се счупват на границата за 12-18 месеца; Стените от 1,6 мм издържат 30-36 месеца.

Ефект върху топлинните характеристики: температура на повърхността и замърсяване
Температурата на интерфейса за стената от 1,2 mm е малко по-ниска (1-2 градуса при същата плътност на мощността), което минимизира замърсяването с протеини и скоростта на корозия. Но топлинната полза от по-дебелата стена е минимална и повече от превишена от механичната полза. Стената от 1,6 мм е по-устойчива на вдлъбнатини от удар на рибена кост и запазва по-гладка повърхност с по-малко прилепване на отлагания.

Синтез на компромис-: сравнение между 1,2 mm и 1,6 mm
Параметър Дебелина на стената 1,2 мм Дебелина на стената 1,6 мм Разл
Инкубационен период (месеци до началото на ерозионна корозия) 4 месеца 10 месеца 1,6 mm продължава 2,5 пъти по-дълго преди да атакува
Ерозия-скорост на корозия (стационарно състояние), mm/година Сравнимо 0,4 mm/година 0,35 mm/година
Време до перфорация от началото (месеци) 1,2/0,4 × 12=36 месеца 1,6/0,35 × 12=55 месеца 1,6 mm има повече материал
Общ експлоатационен живот (месеци) 4 + 36=40 месеца (3,3 години) 10 + 55=65 месеца (5,4 години) 1,6 mm остават 1,6 пъти повече
Устойчивост на удар (механична здравина) Умерено Висока Устойчивост на вдлъбнатини до 1,6 mm Базови разходи +33% материал60% по-дълъг живот го оправдава
Стената от 1,6 mm има 60% по-дълъг експлоатационен живот от стената от 1,2 mm при операции по обработка на рибно брашно.

Инженеринг отвъд стената: Защита на интерфейса и локализиране на нагревателя
Мястото на повреда е на повърхността на течните -пари, следователно животът може да бъде удължен чрез преместване на границата. Монтирането на нагревателя вертикално с нагрятата секция изцяло потопена (студеният щифт, стърчащ над течността) елиминира напълно взаимодействието. Липсата на взаимодействие с течност-пари предполага липса на пръски, липса на цикъл на мокро/сухо и липса на концентрация на ерозия-корозия. При работа с пълно потапяне стената от 1,2 mm е 6+ години. Като алтернатива, защита срещу пръски (перфорирана тръба от неръждаема стомана около нагревателя на интерфейса) намалява скоростта на удара на частиците с 80-90%, удължавайки инкубационния период за стена от 1,2 mm до 12+ месеца и общия живот до 4+ години.

Заключение: 1,6 мм стена е за предпочитане за излагане на интерфейса
Обработваща вана, използвана за рибно брашно с високо съдържание на сол, органични киселини при 95 C с разбъркване. Титаниева обвивка с дебелина на стената 1,2 mm се атакува по-бързо от ерозия-корозия на повърхността на течност-пари, отколкото такава с дебелина на стената 1,6 mm. По-тънката стена има по-кратък инкубационен период (4 месеца срещу 10 месеца) и по-малко материал за загуба след началото на атаката. 1.6 mm стена осигурява 60% по-дълъг експлоатационен живот (5,4 години срещу 3,3 години). Препоръчителният стандарт е титаниева обвивка от клас 2 с дебелина на стената 1,6 mm. Нагревателят трябва да бъде позициониран вертикално, ако е възможно, така че повърхността на течността-парите да се поддържа в минимална зона на пръскане. 1.2 mm е приемливо, ако е осъществима работа при пълно потапяне. Кажете на производителя предвидената концентрация на твърди частици и интензитета на разбъркване. Минималната препоръчителна дебелина на стената за обработка на рибно брашно и излагане на интерфейс е 1,6 mm за 5 години проектен живот.