Jaka jest realistyczna maksymalna prędkość przepływu dla grzejnika PFA zanurzonego w zawiesinie kulek szklanych bez zużycia erozyjnego?

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/rok) wynosi 3,5-4,0 m/s dla ściany z PFA o grubości 2 mm. Dla dłuższej żywotności (5 lat, 40 000 godzin) najwyższa możliwa prędkość przepływu wynosi 2,5–3,0 m/s, co ogranicza erozję do 0,2–0,3 mm/rok. Powyżej 4,5 m/s szybkość erozji szybko wzrasta do 0,8-1,2 mm/rok, powodując erozję ściany do 1 mm w ciągu 1-2 lat. Zawiesiny kulek szklanych są mniej erozyjne niż piasek krzemionkowy i bardziej erozyjne niż granulki polimerowe. Dla prędkości powyżej 3,5 m/s należy zastosować grubszą ściankę PFA (3 mm) lub wymienną tuleję ścieralną.

Mechanizm erozji cząstek kulistych i kątowych
Stężenie naprężeń na powierzchni PFA wywołane przez kuliste kulki szklane jest mniejsze niż w przypadku cząstek kątowych. Jednak okrągły kształt rozkłada siłę uderzenia na szerszy obszar, ograniczając ilość miejscowych cięć. Erozja następuje w wyniku zmęczenia. Powtarzające się uderzenia prowadzą do mikropęknięć, które łączą się, tworząc wżery. Szybkość erozji jest proporcjonalna do E=kv^n, gdzie n=2.5-3.0 dla cząstek kulistych (vs. 3.0-3.5 dla cząstek kątowych). Przy prędkości 3 m/s kulki szklane ulegają erozji z szybkością 0,15–0,25 mm/rok, a piasek krzemionkowy przy tej samej prędkości z szybkością 0,4–0,6 mm/rok. Paciorki szklane są 2-3 razy mniej niszczące.

To sprawia, że ​​grzejniki PFA są bardziej odpowiednie do pracy z zawiesiną kulek szklanych (np. młyny perełkowe z mieszadłem, klasyfikatory ze złożem fluidalnym) niż do pracy z piaskiem krzemionkowym.

Szybkość erozji a prędkość przepływu (ścianka PFA 2 mm, 80 stopni, 10% części stałych)
Prędkość przepływu (m/s) Szybkość erozji kształtu cząstek (mm/rok) Czas do 1 mm (z 2 mm) Pozostało 5-letnie rozcieńczanie (mm) Zalecana maksymalna prędkość, trwałość 5 lat
1,0 Sferyczne 0.03-0.05 20-30 lat 0,15-0,25 Bezpieczne 1,5 Sferyczne 0.05-0.08 12-20 lat 0,25-0,40 Bezpieczne 2,0 Sferyczne 0.08-0.12 8-12 lat 0,40-0,60 Bezpieczne 2,5 Sferyczne 0,12-0,18 Akceptacja 0,60–0.90 5–8 lat
3,0 sferyczne 0.18-0.25 4-6 lat 0,90-1,25 marginalne (10% przerzedzenie w ciągu 5 lat)
3,5 Kulisty 0,25–0.35 3–4 lata 1,25–1,75Niezalecane.
4,0 Kuliste 0.35-0.50 2-3 lat 1,75-2,50 Nie
4.5 Spherical 0.50–0.80 1.2–2 years >2,0 (perforacja)Nie.
5,0 Kulisty 0,80–1.20 0.8–1,2 lat Perforacja Nie
Dla porównania: piasek krzemionkowy (kątowy, 200 µm) przy prędkości 3 m/s ulega erozji z szybkością 0,5–0,8 mm/rok - 2-3× szybciej.

Wpływ stężenia substancji stałych
Przy stałej prędkości szybkość erozji jest zasadniczo liniową funkcją zawartości substancji stałych (% wag.). Dla 3 m/s:

Stężenie substancji stałych (% wag.) Szybkość erozji (mm/rok) Sugestia 5-letniego rozcieńczania (mm)
1% 0,03–0.05 0.15–0,25 Bezpieczna Dowolna prędkość do 4 m/s 5 % 0.10-0.15 0.50-0.75Bezpieczna do 3,5 m/s.
10% 0,18–0.25 0.90–1,25 Maksymalnie 3,0 m/sek.
20% 0.30-0.45 1.50-2.25 Maks.. 2.5 m/s
30% 0,45–0.65 2.25–3,25 Unikaj PFA Użyj metalowej lub zamiennej tulei
Praktyczne pomysły
Żywotność ze ścianą PFA o grubości 2 mm przez 5 lat:

Maksymalna prędkość=2.5 m/s dla 10% kulek szklanych.

Maks. prędkość=3.0 m/s z 5% kulkami szklanymi

Maksymalna prędkość=3.5 m/s dla 2% kulek szklanych

Aby przedłużyć życie:

Grubsza ściana: 3 mm PFA powoduje erozję 0,12–0,18 mm/rok przy 3 m/s → 0,6–0,9 mm pocienienie w ciągu 5 lat → akceptowalne.

Niższa prędkość: Zmniejsz prędkość pompy lub zainstaluj prostowniki przepływu, aby zmniejszyć prędkość do 2 m/s.

Orientacja: Pionowy przepływ równoległy do ​​osi grzejnika zmniejsza erozję 5-10× w porównaniu z przepływem krzyżowym (patrz artykuł #72).

Tuleja nośna: Na grzejnik zakładana jest wymienna tuleja PTFE o grubości 1 mm. Zmieniaj rękaw co 2–3 lata. PFA znajdujący się pod spodem pozostaje nienaruszony.

Przykład z pola
Zastosowano grzejniki PFA o ściance 2 mm z pętlą zawiesiny kulek szklanych (200 µm, 15% substancji stałych, 3,2 m/s, 80 stopni). Po 18 miesiącach grzejniki skorodowały do ​​grubości 1 mm (stopień zmniejszania grubości 0,7 mm rocznie). Zakład zainstalował tuleję roboczą (PTFE o grubości 2 mm, po 50 sztuk) na grzejniku PFA. Tuleja zużyła się po 12 miesiącach i została wymieniona. Podgrzewacz PFA miał oryginalną grubość. Grzejnik PFA nadal działał po 5 latach. Po 50 sztuk) na grzejniku PFA. Tuleja zużyła się po 12 miesiącach i została wymieniona. Podgrzewacz PFA miał oryginalną grubość. Nagrzewnica PFA nadal działała po 12 miesiącach 5 lat. Koszt tulei The250 pozwolił zaoszczędzić 2000 USD na wymianie ogrzewania w ciągu 5 lat.

Wykrywaj i monitoruj
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/rok. Wybory:

20% mniejsza prędkość (50 do 60% mniejsza erozja).

Akceptowana 2-letnia żywotność grzejnika.

Dodaj rękawy.

Wniosek. 2.5-3.0 m/s Maks. na 5 lat życia z 10% szklanymi koralikami
Najwyższa prędkość przepływu dla grzejnika PFA zanurzonego w zawiesinie kulek szklanych o średnicy 200 µm (10% części stałych, 80 stopni), bez zużycia erozyjnego, wynosi 2,5-3,0 m/s przez 5 lat żywotności przy ściance o grubości 2 mm. Przy prędkości 3,5 m/s erozja przyspiesza i żywotność ulega skróceniu do 3–4 lat. Perełki szklane są mniej erozyjne niż piasek krzemionkowy (2-3 razy mniejsza szybkość erozji), chociaż nadal wymagana jest kontrola prędkości. Wybierz grubsze ścianki (3 mm) lub wymienne tuleje ścieralne, aby uzyskać większą prędkość lub dłuższą żywotność. Zagęścić. środek Co roku; wymienić, jeśli rem. ściana Większa lub równa 1 mm „okrągła” jest możliwa w przypadku koralików kulistych, chociaż nadal się zużywają. Prędkość kontrolna. Pomiar erozji. Wymień na czas. To zależy od grzejnika.