Каква е реалистичната максимална скорост на потока за PFA нагревател, потопен в каша от стъклени перли без ерозионно износване?

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/година) е 3,5-4,0 m/sec за 2 mm PFA стена. За по-дълъг експлоатационен живот (5 години, 40 000 часа) най-високата възможна скорост на потока е 2,5–3,0 m/s, което ограничава ерозията до 0,2–0,3 mm/годишно. Над 4,5 m/s скоростите на ерозия нарастват бързо до 0,8-1,2 mm/година, ерозирайки стената до 1 mm за 1-2 години. Суспензиите от стъклени перли са по-малко ерозивни от силициевия пясък и по-ерозивни от полимерните пелети. За скорости над 3,5 m/sec посочете по-дебела PFA стена (3 mm) или сменяема износваща се втулка.

Сферични срещу ъглови частици Механизъм на ерозия
Концентрацията на напрежение върху повърхността на PFA, предизвикана от сферични стъклени перли, е по-малка от тази на ъгловите частици. Но кръглата форма разпространява силата на въздействие в по-широк регион, ограничавайки количеството на местното рязане. Ерозията възниква от умора. Повтарящите се удари водят до микропукнатини, които се съединяват и образуват ями. Скоростта на ерозия е пропорционална на E=kv^n, с n=2.5-3.0 за сферични частици (срещу . 3.0-3.5 за ъглови). При 3 m/s, стъклените перли ерозират с 0,15–0,25 mm/година, силициевият пясък със същата скорост ерозира с 0,4–0,6 mm/година. Стъклените перли са 2-3 пъти по-малко разрушителни.

Това прави PFA нагревателите по-подходящи за обслужване на суспензия от стъклени перли (напр. мелници с бъркалки, класификатори с кипящ слой), отколкото за обслужване със силициев пясък.

Скорост на ерозия спрямо скорост на потока (2 mm PFA стена, 80 градуса, 10% твърди вещества)
Скорост на потока (m/s) Форма на частиците Скорост на ерозия (mm/год) Време до 1 mm (от 2 mm) Оставащо 5-годишно изтъняване (mm) Препоръчителна максимална скорост, 5-годишен живот
1,0 Сферични 0.03-0.05 20-30 години 0,15-0,25 Безопасни 1,5 Сферични 0.05-0.08 12-20 години 0,25-0,40 Безопасни 2,0 Сферични 0.08-0.12 8-12 години 0,40-0,60 Безопасни 2,5 Сферични 0,12-0,18 Приемане 0,60–0.90 5–8 години
3,0 Сферични 0.18-0.25 4-6 години 0,90-1,25 Предел (10% изтъняване за 5 години)
3,5 Сферични 0,25–0.35 3–4 години 1,25–1,75 Не се препоръчва.
4,0 Сферични 0.35-0.50 2-3 години 1,75-2,50 Бр
4.5 Spherical 0.50–0.80 1.2–2 years >2.0 (перфорация) бр.
5,0 Сферична 0,80–1.20 0.8–1,2 годиниПерфорация Не
За сравнение: силициевият пясък (ъглов, 200 µm) при 3 m/s ерозира с 0,5-0,8 mm/година - 2-3× по-бързо.

Влияние на концентрацията на твърди вещества
При постоянна скорост скоростта на ерозия е по същество линейна функция на съдържанието на твърди частици (wt%). За 3 m/s:

Концентрация на твърди вещества (wt%) Скорост на ерозия (mm/година) 5-годишно изтъняване (mm) Предложение
1% 0,03–0.05 0.15–0,25 Безопасно Всяка скорост до 4 m/s 5 % 0.10-0.15 0.50-0.75Безопасно до 3,5 m/s.
10% 0,18–0.25 0.90–1,25 Максимум 3,0 м/сек.
20% 0.30-0.45 1.50-2.25 Макс. 2.5 m/s
30% 0,45–0.65 2.25–3,25 Избягвайте PFA Използвайте метална или резервна втулка
Практически идеи
Живот с 2 mm PFA стена за 5 години:

Максимална скорост=2.5 m/s за 10% стъклени перли.

Макс. скорост=3.0 m/sec с 5% стъклени перли

Максимална скорост=3.5 m/s за 2% стъклени перли

За удължаване на живота:

По-дебела стена: 3 mm PFA ерозира 0,12–0,18 mm/година при 3 m/s → 0,6–0,9 mm изтъняване за 5 години → приемливо.

По-ниска скорост: Намалете скоростта на помпата или инсталирайте устройства за изправяне на потока, за да намалите скоростта до 2 m/sec.

Ориентация: Вертикалният поток, успореден на оста на нагревателя, намалява ерозията 5-10× спрямо напречен поток (вижте член #72).

Износваща се втулка: Над нагревателя е монтирана сменяема PTFE втулка с дебелина 1 mm. Сменяйте ръкава на всеки 2–3 години PFA отдолу остава непокътнат.

Пример от терена
PFA нагревателите с 2 mm стена бяха използвани с контур от суспензия от стъклени перли (200 цт, 15% твърди вещества, 3.2 m/s, 80 градуса). След 18 месеца нагревателите са корозирали до дебелина от 1 mm (скорост на изтъняване от 0,7 mm на година). Заводът монтира износващ се маншон (PTFE с дебелина 2 mm, 50 всеки) върху PFA нагревателя. Ръкавът се износи след 12 месеца и беше сменен. PFA нагревателят беше с оригинална дебелина. PFA нагревателят все още функционираше след 5 години. 50 всеки) на PFA нагревател. Ръкавът беше износен след 12 месеца и беше заменен. Нагревателят PFA беше с оригинална дебелина. Нагревателят PFA все още беше в експлоатация след 5 години. Цената на ръкава The250 спести $2000 при подмяна на отоплението за 5 години.

Откриване и наблюдение
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/година. Избор:

20% по-малка скорост (50 до 60% по-малко ерозия).

Приет 2-годишен живот на нагревателя.

Добавете износване на ръкави.

Заключение. 2.5-3.0 m/s Макс. за 5-годишен живот с 10% стъклени перли
Най-високата скорост на потока за PFA нагревател, потопен в суспензия от 200 µm стъклени перли (10% твърди вещества, 80 градуса), без ерозионно износване, е 2,5-3,0 m/s за 5 години експлоатационен живот с 2 mm стена. При 3,5 m/s ерозията се ускорява и животът се намалява до 3–4 години. Стъклените перли са по-малко ерозивни от силициевия пясък (2-3 пъти по-ниска скорост на ерозия), въпреки че все още е необходим контрол на скоростта. Посочете по-дебели стени (3 мм) или сменяеми износващи се втулки за по-висока скорост или удължен експлоатационен живот. Дебела. измерване Годишно; заменете ако rem. стена По-голяма или равна на 1 mm „Кръгли“ са възможни за сферични мъниста, въпреки че те все още се износват. Контрол на скоростта. Измерете ерозията. Сменете навреме. Зависи от нагревателя.