Hvad er den maksimale partikelhastighed, som en 1,5 mm PFA-kappe kan modstå uden erosiv fejl?

Ved slibende gylleservice-minedrift, pigmentfremstilling, katalysatorhåndtering-påvirker faste partikler i væsken PFA-varmekappen og eroderer gradvist vægtykkelsen. For en 1,5 mm PFA-kappe (typisk for almindelige industrielle varmeapparater) er den maksimale partikelhastighed før erosivt svigt en funktion af partikelhårdhed, størrelse, koncentration og anslagsvinkel. For silicasand (Mohs hårdhed 7, middeldiameter 200 µm, 5 vægtprocent) er den maksimalt tilladte hastighed 2,5-3,0 m/s for 2 års levetid (forudsat 8.000 driftstimer/år). Over 3,5 m/s nærmer erosionen sig 0,5 mm/år og 1,5 mm væggen vil blive reduceret til mindre end 1,0 mm på 2 år, når gennemtrængning og mekanisk svigt bliver mulig. For sejere partikler (aluminiumoxid, Mohs 9) falder den maksimale hastighed til 1,5-2,0 m/s. For blødere partikler (Mohs 3 kalksten) er hastigheder på op til 5,0 m/s tilladt. Erosionshastigheden er givet ved E=k × vn hvor n=2.5-3.5 for PFA.

Beregning af hastighedsbegrænsninger og erosionshastighed
Erosionshastigheden af ​​PFA er defineret ved E=C (v)^3,2 (d)^0,7 (H_p/H_t)^1,2 hvor E er i mm/år, v er hastighed i m/s, d er partikeldiameter i mm, H_p er partikelhårdhed i Mohs, H_t er målhårdhed (PFA ~2), og C.5 Moh} a ~2 er konstant, og C.} Moh. For silicasand (d=0.2 mm, H p =7) ved 2 vægt% er C ca. 0,015. Ved v=2.5 m/s, E=0.015 × (2,5)^3.2=0.015 × 22.6=0.34 mm/år. Erosion=0.68 mm på 2+ år (16000 timer) Startende fra 1,5 mm, resterende tykkelse=0.82 mm - ved grænsen for pålidelig service (minimum 0,8-1,0 mm anbefales). Ved v=3.0 m/sek., E=0.015 x (3,0)^3.2=0.015 x 39.8=0.60 mm/år, 1,20 mm på 2 år, kun 0,30 mm - uacceptabelt. Derfor er den maksimale sikre hastighed for 2 års levetid med 1,5 mm væg 2,7 m/s for denne gruppe af partikler.

C ~ 0,025 for aluminiumoxid (H_p=9, d=0.1 mm, koncentration=1%) Ved v=1.8 m/s, E=0.025 × (1,8)^3.2=0.025 × 10.2=0.255 mm/år, 0,51 mm på 2 år, hvilket efterlader {0,9} mm acceptabelt {. Ved v=2.0 m/s, E=0.025 × (2,0)^3.2=0.025 × 12.1=0.30 mm/år, 0,60 mm på 2 år, hvilket efterlader 0,90 mm – marginalt, men acceptabelt. Ved v=2.5 m/s Ø=0.025 * 22.6=0.565 mm/år, 1,13 mm på 2 år, 0,37 mm tilbage-uacceptabelt

Maksimal partikelhastighed efter materiale (2 års levetid, 1,5 mm væg)
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 Calciumcarbonat (kalksten) 3 100-300 4.5-5.0 0.18-0.22 1.06-1.14
Natriumchlorid (saltkrystaller) 2.5 200–500 4.0–4.5 0.20–0.25 1.00–1.10
Kobbermalm (kalkopirit) 3.5-4 100-200 3.5-4.0 0.25-0.30 0.90-1.0
Jernmalm (hæmatit) 5–6 100–200 2.8–3.2 0.35–0.45 0.80–0,90
Silicasand (kvarts) 7 100-200 2.5-3.0 0.34-0.50 0.80-1.00
Silicasand 7 200-400 2.2-2.7 0.40-0.60 0.70-0.90
Glasperler 5–6 100–300 3.0–3.5 0.30–0.45 0.80–1,00 Alumina (Al2O3) 9 50–100 1.8–2.2 0.30–0.50 0.80–1,00
Siliciumcarbid (SiC) 9.5 50-150 1.2-1.5 0.45-0.70 0.60-0.80
Zirconia (ZrO2) 8 50-100 1.5-2.0 0.40-0.60 0.70-0.9
Flyveaske (blandet) 5–6 50–150 3.0–3.5 0.30–0.45 0.80–1,00
Praktiske implikationer og begrænsninger
For eksisterende installationer måles den lokale strømningshastighed over varmeren med et pitotrør eller ultralydsflowmåler. Målepunktet placeres 50 mm væk fra varmelegemets overflade på opstrømssiden, fordi hastigheden på grund af strømningsindsnævring er 1,5–2,5× højere end bulktankens hastighed. Hvis den registrerede hastighed er højere end maksimum for partikeltypen, skal du tage korrigerende handlinger: (1) Installer en flow-deflektor (perforeret plade) 50 til 100 mm opstrøms for varmeren for at minimere lokaliseret hastighed. En korrekt bygget deflektor kan reducere hastigheden ved varmeren med 40-60%. (2) Øg varmelegemets vægtykkelse til 2,5–3,0 mm, hvilket øger den tilladte hastighed med 30–50 % med samme erosionstillæg. (3) Reducer pumpehastigheden, eller brug en motor med variabel frekvens for at reducere cirkulationshastigheden. (4) Skift varmelegemeorientering: Et lodret varmelegeme med flow parallelt med varmelegemets akse er udsat for væsentligt mindre erosion (med en faktor 5-10) end et vandret varmelegeme vinkelret på flow. Til gylleservice skal varmelegemerne kun monteres lodret, og flowet skal være aksialt gennem varmelegemets længde, ikke på tværs.

1,5 mm PFA-kapper, der allerede er under slibeservice, skal måles for tykkelse på årsbasis. Brug en ultralydsmåler til at måle i tre forskellige højder og fire forskellige steder rundt om omkredsen. Hvis udtyndingen er mere end 0,2 mm/år, er hastigheden uden for den sikre grænse. Planlæg udskiftning ved 1,0 mm resterende tykkelse, og tag hastighedsreduktionstrin for udskiftning af varmelegeme. 1.5 mm kappedrift under 1,0 mm tykkelse risikerer uventet perforering, badkontamination og jordfejl.

Konklusion: Maksimalt 2,5-3,0 m/s for Silica Sand
2,5-3,0 m/sek. er den maksimale partikelhastighed uden erosiv fejl for en 1,5 mm PFA-kappe i silicasandopslæmning (Mohs 7, 100-200 mm, 2-5 % koncentration) i 2 års kontinuerlig drift. Erosion er over 0,5 mm/år ved stigende hastigheder og reducerer vægtykkelsen til under det acceptable minimum på 0,8 −1,0 mm efter 2 år. For hårdere partikler (aluminiumoxid, SiC) reduceres den maksimale hastighed til 1,5-2,0 m/s. Hastigheder op til 4,5 m/s er tilladt for blødere partikler (kalksten, salt). Ingeniører skal måle lokal hastighed, ikke bulkflowhastigheder. Hvor den påkrævede proceshastighed overstiger maksimum for partikeltypen, specificer en tykkere PFA-væg (2,5-3,0 mm) eller tag foranstaltninger til at reducere hastigheden. 1,5 mm kappen er kun til lav hastighed, lav koncentration eller bløde partikelopslæmninger. 1.5 mm er ikke godt for højhastigheds-hårde partikler, uanset hvilke andre designkvaliteter der er til stede. 1,5 mm væggen er den mest typiske industrielle tykkelse, men det er ofte det dårlige valg i forbindelse med slibearbejde. Angiv efter beregning af erosionshastighed. Gå tykkere, når du er i tvivl. Erosion er hensynsløs.