U bačvi za preradu ribljeg brašna (visoka količina soli, organske kiseline, 95 stupnjeva, miješanje), zašto titanski omotač s debljinom stijenke od 1,2 mm brže kvari zbog erozije-korozije na površini tekućine-pare od onog od 1,6 mm?

Temeljni kompromis-u dizajnu grijača od titana za preradu ribljeg brašna
Bačve za preradu ribe su na 95 stupnjeva, sa značajnim udjelom soli (3–5% NaCl) i organskih kiselina (octena, maslačna) iz razgradnje ribe. Sirovi riblji materijal se miješa miješanjem bačve. Plašti od titana pružaju otpornost na koroziju. Međusklop tekućine-pare, na mjestu gdje grijač ulazi u površinu kaše, prolazi kroz najteže okolnosti zbog prskanja, djelomičnog vlaženja i obogaćivanja kisikom. Na ovom sučelju stijenka od titana od 1,2 mm brže se kvari zbog erozije-korozije nego stijenka od 1,6 mm. Stjenka debljine 1,2 mm je malo hladnija (1-2 stupnja) što bi moglo izgledati dobro, ali ključni problem je mehanički. Tanja stijenka ima manji presjek kako bi podnijela kombinirane učinke udara čestica (od ribljih krutih tvari) i korozije. Ova analiza opisuje mehanizam i kvantificira razliku u životu.

Učinak na mehaničku cjelovitost: erozija-korozija na sučelju
Titanski omotač se naizmjenično vlaži i suši na kontaktu s tekućinom-parom. Utjecaj krutih tvari ribe (fragmenata kostiju, ljuskica, čestica mesa) na omotač u ovoj uznemirenoj zoni. Brzina erozije-korozije je E_rate=k × v^n × C_p × (1/t_scale) s t_scale efektivnom debljinom barijere. Modul presjeka je manji kod stijenke od 1,2 mm, tako da je lokalno naprezanje veće za istu udarnu silu čestica, što dovodi do ubrzanja uklanjanja pasivnog filma. Što je još važnije, stijenka od 1,2 mm ima manju toplinsku masu i stoga brže mijenja temperaturu tijekom prskanja, što rezultira češćim ciklusima širenja-kontrakcije koji razdvajaju pasivni film.

Glavna razlika je razdoblje inkubacije prije nego što se erozija-korozija ubrza, a ne stopa korozije u stabilnom stanju. Za debljinu stijenke 1,2 mm trajanje inkubacije 3-6 mjeseci. 9–12 mjeseci za stijenku debljine 1,6 mm. Kada dođe do erozije i korozije, stope su slične za obje (0,3-0,5 mm godišnje), ali stijenka od 1,2 mm počinje se otapati prije i ima manje materijala za gubitak. Podaci o tvornicama ribljeg brašna pokazuju da stijenke od 1,2 mm puknu na međusklopu za 12-18 mjeseci; Stjenke od 1,6 mm traju 30-36 mjeseci.

Utjecaj na toplinske performanse: Temperatura površine i onečišćenje
Temperatura sučelja za stijenku od 1,2 mm nešto je niža (1-2 stupnja pri istoj gustoći snage) čime se minimizira onečišćenje proteina i stopa korozije. Ali toplinska korist debljeg zida je minimalna i više nego nadmašena mehaničkom dobrobiti. Stijenka od 1,6 mm otpornija je na udubljenja uslijed udarca riblje kosti i zadržava glatku površinu s manje prianjanja naslaga.

Sinteza kompromisa-: usporedba između 1,2 mm i 1,6 mm
Parametar Debljina stijenke 1,2 mm Debljina stijenke 1,6 mm Razlika
Razdoblje inkubacije (mjeseci do početka erozivne korozije) 4 mjeseca 10 mjeseci 1,6 mm traje 2,5x duže prije napada
Erozija-stopa korozije (stacionarno stanje), mm/godina Usporedivo 0,4 mm/godina 0,35 mm/godina
Vrijeme do perforacije od inicijacije (mjeseci) 1,2/0,4 × 12=36 mjeseci 1,6/0,35 × 12=55 mjeseci 1,6 mm ima više materijala
Ukupni radni vijek (mjeseci) 4 + 36=40 mjeseci (3,3 godine) 10 + 55=65 mjeseci (5,4 godine) 1,6 mm preostalo 1,6 x duže
Otpornost na udarce (mehanička robusnost) Umjereno Visoka Otpornost na udubljenja do 1,6 mm Osnovni trošak +33% materijala60% duži vijek trajanja to opravdava
Stjenka od 1,6 mm ima 60% duži vijek trajanja od stjenke od 1,2 mm u postupcima obrade ribljeg brašna.

Inženjering izvan zida: zaštita sučelja i lociranje grijača
Mjesto kvara je na sučelju tekućine-pare, stoga se životni vijek može produljiti premještanjem sučelja. Postavljanje grijača okomito s grijanim dijelom potpuno uronjenim (hladna igla strši iznad tekućine) u potpunosti eliminira interakciju. Bez interakcije tekućine-pare ne podrazumijeva prskanje, nema ciklusa mokro/suho i nema koncentracije erozije-korozije. S radom pod punim uranjanjem, stijenka od 1,2 mm iznosi 6+ godina. Alternativno, štitnik od prskanja (perforirana cijev od nehrđajućeg čelika oko grijača na sučelju) smanjuje brzinu udara čestica za 80-90% produžujući razdoblje inkubacije za stijenku od 1,2 mm na 12+ mjeseci i ukupni život na 4+ godina.

Zaključak: zid od 1,6 mm je poželjan za izloženost sučelja
Baca za obradu koja se koristi za riblje brašno s visokim udjelom soli, organskim kiselinama na 95 C uz miješanje. Plašt od titana s debljinom stijenke od 1,2 mm brže je napadnut erozijom-korozije na sučelju tekućine-pare nego onaj s debljinom stijenke od 1,6 mm. Tanja stjenka ima kraće razdoblje inkubacije (4 mjeseca naspram 10 mjeseci) i manje materijala za gubitak nakon što napad započne. 1.6 mm stjenke pruža 60% duži vijek trajanja (5,4 godine naspram 3,3 godine). Preporučeni standard je omotač od titana Grade 2 debljine stijenke od 1,6 mm. Grijač bi trebao biti postavljen okomito, ako je moguće, kako bi se granična površina tekućine-pare zadržala u minimalnoj zoni prskanja. 1.2mm je prihvatljivo ako je izvediv rad u potpunosti potopljen. Recite proizvođaču predviđenu koncentraciju krutih čestica i intenzitet miješanja. Minimalna preporučena debljina stjenke za preradu ribljeg brašna i izloženost sučelja je 1,6 mm za projektirani vijek trajanja od 5 godina.