Koja je maksimalna brzina čestica koju 1,5 mm PFA omotač može izdržati bez erozivnog kvara?

U uslugama abrazivnog gnojiva-rudarstvo, proizvodnja pigmenata, rukovanje katalizatorom-krute čestice uvučene u tekućinu udaraju u PFA plašt grijača i postupno nagrizaju debljinu stijenke. Za PFA plašt od 1,5 mm (tipičan za opće industrijske grijače), maksimalna brzina čestica prije erozivnog sloma je funkcija tvrdoće čestica, veličine, koncentracije i kuta udara. Za silikatni pijesak (Mohsova tvrdoća 7, srednji promjer 200 µm, 5% težine), najveća dopuštena brzina je 2,5–3,0 m/s za 2-godišnji vijek trajanja (pod pretpostavkom 8000 radnih sati godišnje). Iznad 3,5 m/s erozija se približava 0,5 mm/godinu, a stijenka od 1,5 mm smanjit će se na manje od 1,0 mm u 2 godine, kada prodiranje i mehaničko oštećenje postanu mogući. Za čvršće čestice (aluminijev oksid, Mohs 9) maksimalna brzina se smanjuje na 1,5–2,0 m/s. Za mekše čestice (vapnenac Mohs 3) dopuštene su brzine do 5,0 m/s. Brzina erozije dana je s E=k × vn gdje je n=2.5-3.5 za PFA.

Ograničenja brzine i izračun brzine erozije
Brzina erozije PFA definirana je s E=C (v)^3,2 (d)^0,7 (H_p/H_t)^1,2 gdje je E u mm/godinu, v je brzina u m/s, d je promjer čestice u mm, H_p je tvrdoća čestice u Mohsu, H_t je ciljana tvrdoća (PFA ~2,5 Mohsa), a C ovisi o koncentraciji- stalan. Za silikatni pijesak (d=0.2 mm, H p =7) pri 2 tež. %, C je oko 0,015. Pri v=2.5 m/s, E=0.015 × (2,5)^3.2=0.015 × 22.6=0.34 mm/god. Erozija=0.68 mm u 2+ godina (16000 sati) Počevši od 1,5 mm, preostala debljina=0.82 mm - na granici za pouzdanu uslugu (preporučuje se najmanje 0,8-1,0 mm). Pri v=3.0 m/sek, E=0.015 x (3,0)^3.2=0.015 x 39.8=0.60 mm/godina, 1,20 mm u 2 godine, samo 0,30 mm-neprihvatljivo. Stoga je najveća sigurna brzina za 2 godine života sa stijenkom od 1,5 mm 2,7 m/s za ovu skupinu čestica.

C ~ 0,025 za glinicu (H_p=9, d=0.1 mm, koncentracija=1%) Pri v=1.8 m/s, E=0.025 × (1,8)^3.2=0.025 × 10.2=0.255 mm/godina, 0,51 mm u 2 godine, ostavljajući prihvatljivih 0,99 mm -. Pri v=2.0 m/s, E=0.025 × (2,0)^3.2=0.025 × 12.1=0.30 mm/godina, 0,60 mm u 2 godine, ostavljajući 0,90 mm – marginalno, ali prihvatljivo. Pri v=2.5 m/s E=0.025 * 22.6=0.565 mm/godina, 1,13 mm u 2 godine, 0,37 mm lijevo-neprihvatljivo

Maksimalna brzina čestica po materijalu (životni vijek 2 godine, stijenka od 1,5 mm)
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 Kalcijev karbonat (vapnenac) 3 100-300 4.5-5.0 0.18-0.22 1.06-1.14
Natrijev klorid (kristali soli) 2.5 200–500 4.0–4.5 0.20–0.25 1.00–1,10
Ruda bakra (halkopirit) 3.5-4 100-200 3.5-4.0 0.25-0.30 0.90-1.0
Željezna ruda (hematit) 5–6 100–200 2.8–3.2 0.35–0.45 0.80–0,90
Silikatni pijesak (kvarcni) 7 100-200 2.5-3.0 0.34-0.50 0.80-1.00
Silikatni pijesak 7 200-400 2.2-2.7 0.40-0.60 0.70-0.90
Staklene kuglice 5–6 100–300 3.0–3.5 0.30–0.45 0.80–1,00 Aluminij (Al2O3) 9 50–100 1.8–2.2 0.30–0.50 0.80–1,00
Silicijev karbid (SiC) 9.5 50-150 1.2-1.5 0.45-0.70 0.60-0.80
Cirkonij (ZrO2) 8 50-100 1.5-2.0 0.40-0.60 0.70-0.9
Leteći pepeo (mješoviti) 5–6 50–150 3.0–3.5 0.30–0.45 0.80–1,00
Praktične implikacije i ublažavanja
Za postojeće instalacije izmjerite lokalnu brzinu protoka kroz grijač Pitotovom cijevi ili ultrazvučnim mjeračem protoka. Točka mjerenja postavljena je 50 mm od površine grijača na uzvodnoj strani jer je zbog suženja protoka brzina 1,5–2,5× veća od brzine u spremniku. Ako je zabilježena brzina veća od maksimalne za vrstu čestica, poduzmite korektivne radnje: (1) Ugradite usmjerivač protoka (perforirana ploča) 50 do 100 mm uzvodno od grijača kako biste minimalizirali lokaliziranu brzinu. Ispravno izgrađen deflektor može smanjiti brzinu na grijaču za 40-60%. (2) Povećajte debljinu stjenke grijača na 2,5–3,0 mm, što povećava dopuštenu brzinu za 30–50% s istim dopuštenjem erozije. (3) Smanjite brzinu pumpe ili upotrijebite motor s promjenjivom frekvencijom kako biste smanjili brzinu cirkulacije. (4) Promijenite orijentaciju grijača: Vertikalni grijač s protokom paralelnim s osi grijača podložan je značajno manjoj eroziji (faktorom 5-10) nego vodoravni grijač okomit na tok. Za gnojovku, grijači bi trebali biti montirani samo okomito, a protok bi trebao biti aksijalan kroz duljinu grijača, a ne poprečno.

Debljina plašta od 1,5 mm PFA koja se već koristi abrazivom mora se mjeriti svake godine. Korištenjem ultrazvučnog mjerača izvršite mjerenja na tri različite visine i na četiri različita mjesta po obodu. Ako je stanjivanje veće od 0,2 mm/godišnje, brzina je izvan sigurne granice. Planirajte zamjenu s preostalom debljinom od 1,0 mm i poduzmite korake za smanjenje brzine za zamjenski grijač. 1.5 mm rad plašta ispod 1,0 mm debljine rizikuje neočekivanu perforaciju, kontaminaciju kupke i kvar na zemlji.

Zaključak: Maksimalno 2,5-3,0 m/s za silikatni pijesak
2,5-3,0 m/s najveća je brzina čestica bez erozivnog kvara za 1,5 mm PFA plašt u suspenziji silicijevog pijeska (Mohs 7, 100-200 mm, 2-5% koncentracija) za 2 godine neprekidnog rada. Erozija je veća od 0,5 mm/godišnje pri rastućim brzinama i smanjuje debljinu stijenke ispod prihvatljivog minimuma od 0,8 −1,0 mm nakon 2 godine. Za čvršće čestice (aluminij, SiC) maksimalna brzina se smanjuje na 1,5-2,0 m/s. Za mekše čestice (vapnenac, sol) dopuštene su brzine do 4,5 m/s. Inženjeri trebaju mjeriti lokalnu brzinu, a ne stope protoka. Tamo gdje potrebna procesna brzina premašuje maksimalnu za vrstu čestica, odredite deblju PFA stijenku (2,5-3,0 mm) ili poduzmite mjere za smanjenje brzine. Plašt od 1,5 mm samo je za niske brzine, niske koncentracije ili kaše mekih čestica. 1.5 mm nije dobar za usluge tvrdih čestica velike brzine, bez obzira na druge kvalitete dizajna koje su prisutne. Stjenka od 1,5 mm je najtipičnija industrijska debljina, ali je često loš izbor za abrazivno opterećenje. Navedite nakon izračuna stope erozije. Idite gušće kada ste u nedoumici. Erozija je nemilosrdna.