Каква е максималната скорост на частиците, която 1,5 mm обвивка от PFA може да издържи без ерозионна повреда?

При обслужване на абразивна суспензия-минно дело, производство на пигменти, обработка на катализатори-твърдите частици, увлечени от течността, се удрят в обвивката на нагревателя от PFA и прогресивно разяждат дебелината на стената. За 1,5 mm обвивка от PFA (типично за обикновените промишлени нагреватели), максималната скорост на частиците преди ерозионно разрушаване е функция на твърдостта на частиците, размера, концентрацията и ъгъла на удара. За силициев пясък (твърдост по Mohs 7, среден диаметър 200 µm, 5% тегловни), максималната допустима скорост е 2,5–3,0 m/s за 2-годишен експлоатационен живот (приемайки 8000 работни часа/година). Над 3,5 m/s ерозията се доближава до 0,5 mm/година и стената от 1,5 mm ще бъде намалена до по-малко от 1,0 mm за 2 години, когато проникването и механичната повреда станат възможни. За по-твърди частици (алуминиев оксид, Mohs 9) максималната скорост намалява до 1,5–2,0 m/s. За по-меки частици (варовик Mohs 3) са допустими скорости до 5,0 m/s. Скоростта на ерозия се дава от E=k × vn, където n=2.5-3.5 за PFA.

Ограничения на скоростта и изчисляване на скоростта на ерозия
Скоростта на ерозия на PFA се определя от E=C (v)^3,2 (d)^0,7 (H_p/H_t)^1,2, където E е в mm/година, v е скорост в m/s, d е диаметър на частиците в mm, H_p е твърдост на частиците в Mohs, H_t е целева твърдост (PFA ~2,5 Mohs) и C е концентрация-зависима постоянен. За силициев пясък (d=0.2 mm, H p =7) при 2 тегл.%, C е около 0,015. При v=2.5 m/s, E=0.015 × (2,5)^3.2=0.015 × 22.6=0.34 mm/година. Ерозия=0.68 mm за 2+ години (16000 часа) Започвайки от 1,5 mm, оставаща дебелина=0.82 mm - на границата за надеждна работа (препоръчва се минимум 0,8-1,0 mm). При v=3.0 m/sec, E=0.015 x (3,0)^3.2=0.015 x 39.8=0.60 mm/година, 1,20 mm за 2 години, само 0,30 mm-неприемливо. Следователно максималната безопасна скорост за 2 години живот с 1,5 mm стена е 2,7 m/s за тази група частици.

C ~ 0,025 за алуминиев оксид (H_p=9, d=0.1 mm, концентрация=1%) При v=1.8 m/s, E=0.025 × (1,8)^3.2=0.025 × 10.2=0.255 mm/година, 0,51 mm за 2 години, оставяйки 0,99 mm - приемливо. При v=2.0 m/s, E=0.025 × (2,0)^3.2=0.025 × 12.1=0.30 mm/година, 0,60 mm за 2 години, оставяйки 0,90 mm – незначително, но приемливо. При v=2.5 m/s E=0.025 * 22.6=0.565 mm/година, 1,13 mm за 2 години, 0,37 mm остава-неприемливо

Максимална скорост на частиците по материал (2 години живот, 1,5 mm стена)
Particle Hardness (Mohs) MaterialTypical Size (microns)Max Velocity (m/s) for 2 Year Life Erosion Rate at Maximum Velocity (mm/yr)Remaining Thickness After 2 Years (mm) Polymer pellets (HDPE, PP) 1-2 2,000-5,000 >5.0 <0.10 >1.3 Калциев карбонат (варовик) 3 100-300 4.5-5.0 0.18-0.22 1.06-1.14
Натриев хлорид (солни кристали) 2.5 200–500 4.0–4.5 0.20–0.25 1.00–1,10
Медна руда (халкопирит) 3.5-4 100-200 3.5-4.0 0.25-0.30 0.90-1.0
Желязна руда (хематит) 5–6 100–200 2.8–3.2 0.35–0.45 0.80–0,90
Силициев пясък (кварцов) 7 100-200 2.5-3.0 0.34-0.50 0.80-1.00
Силициев пясък 7 200-400 2.2-2.7 0.40-0.60 0.70-0.90
Стъклени перли 5–6 100–300 3.0–3.5 0.30–0.45 0.80–1,00 Двуалуминиев оксид (Al2O3) 9 50–100 1.8–2.2 0.30–0.50 0.80–1,00
Силициев карбид (SiC) 9.5 50-150 1.2-1.5 0.45-0.70 0.60-0.80
Цирконий (ZrO2) 8 50-100 1.5-2.0 0.40-0.60 0.70-0.9
Летлива пепел (смесена) 5–6 50–150 3.0–3.5 0.30–0.45 0.80–1,00
Практически последици и смекчаване
За съществуващи инсталации измерете локалната скорост на потока през нагревателя с тръба на Пито или ултразвуков разходомер. Точката на измерване е разположена на 50 mm от повърхността на нагревателя от страната нагоре по течението, тъй като поради стеснението на потока скоростта е 1,5–2,5 пъти по-висока от скоростта на резервоара за насипно състояние. Ако записаната скорост е по-висока от максималната за типа частици, предприемете коригиращо действие: (1) Инсталирайте -дефлектор на потока (перфорирана плоча) 50 до 100 mm преди нагревателя, за да минимизирате локализираната скорост. Правилно изграденият дефлектор може да намали скоростта на нагревателя с 40-60%. (2) Увеличете дебелината на стената на нагревателя до 2,5–3,0 mm, което увеличава допустимата скорост с 30–50% при същата допустима ерозия. (3) Намалете скоростта на помпата или използвайте двигател с променлива честота, за да намалите скоростта на циркулация. (4) Промяна на ориентацията на нагревателя: Вертикален нагревател с поток, успореден на оста на нагревателя, е обект на значително по-малка ерозия (с коефициент 5-10), отколкото хоризонтален нагревател, перпендикулярен на потока. За обслужване на тор, нагревателите трябва да се монтират само вертикално и потокът трябва да бъде аксиален по дължината на нагревателя, а не напречно.

1,5 mm PFA обвивки, които вече са подложени на абразивно обслужване, трябва да се измерват за дебелина на годишна база. С помощта на ултразвуков уред направете измервания на три различни височини и на четири различни места по обиколката. Ако изтъняването е повече от 0,2 mm/година, скоростта е извън безопасната граница. Планирайте подмяната при оставаща дебелина от 1,0 mm и предприемете стъпки за намаляване на скоростта за резервен нагревател. 1.5 mm. Работата на обвивката под 1,0 mm дебелина рискува неочаквана перфорация, замърсяване на ваната и заземяване.

Заключение: Максимум 2,5-3,0 m/s за силициев пясък
2,5-3,0 m/sec е максималната скорост на частиците без ерозионна повреда за 1,5 mm PFA обвивка в суспензия от силициев пясък (Mohs 7, 100-200 mm, 2-5% концентрация) за 2 години непрекъсната работа. Ерозията е над 0,5 mm/година при нарастващи скорости и намалява дебелината на стената под приемливия минимум от 0,8 −1,0 mm след 2 години. За по-твърди частици (алуминиев оксид, SiC) максималната скорост намалява до 1,5-2,0 m/s. За по-меки частици (варовик, сол) са допустими скорости до 4,5 m/s. Инженерите трябва да измерват локалната скорост, а не дебитите на насипния поток. Когато необходимата скорост на процеса надвишава максималната за типа частици, посочете по-дебела PFA стена (2,5-3,0 mm) или вземете мерки за намаляване на скоростта. Обвивката от 1,5 mm е само за суспензии с ниска скорост, ниска концентрация или суспензии с меки частици. 1.5 mm не е подходяща за високоскоростна обработка на твърди частици, каквито и други конструктивни качества да са налице. Стената от 1,5 mm е най-типичната промишлена дебелина, но често е лошият избор при абразивно натоварване. Посочете след изчисляване на скоростта на ерозия. Влезте по-дебело, когато се съмнявате. Ерозията е безпощадна.