Kuinka tehdä elinkaarikustannusten-vertailu paksu-seinämäisen (3 mm) ja ohutseinämäisen (1 mm) PFA-lämmittimen välillä 10 vuoden hiomahappohuoltoa varten?

Paksuseinäisen (3 mm) ja ohutseinäisen (1 mm) PFA-lämmittimen valinta hankaavaan happokäyttöön edellyttää elinkaarikustannusten (LCC)-selvitystä odotetulla käyttöiällä (10 vuotta). Ohutseinäisellä -lämmittimellä on alhaisemmat alkukustannukset ja suurempi lämmönsiirto (pienempi lämpötilan pudotus seinän poikki), mutta lyhyempi käyttöikä eroosion ja tunkeutumisen vuoksi. Paksuseinäiset -lämmittimet ovat kalliimpia ostaa ja niillä on huonompi lämmönsiirto (vaatii suuremman koon tai suuremman wattitiheyden), mutta ne kestävät pidempään. Tyypillisessä hiomahappokäytössä (20 % HCl ja 1 % piidioksidihiekkaa, 90 astetta, 2 m/s virtaus) 1 mm:n PFA-lämmitin kestää 0,5-1 vuoden; 3 mm:n lämmitin kestää 4-6 vuotta. 10-vuoden käyttöiän aikana ohutseinäinen-kiuas tarvitsee 10–20 vaihtoa, mutta paksuseinäinen lämmitin vain 2–3 vaihtoa. Paksuseinämäinen kiuas on suurempi ja sen aloituskustannukset ovat korkeammat, mutta kokonais-LCC on 40–60 % pienempi. Kompromissi on kvantifioitu käyttämällä jäljempänä kuvattua LCC-vertailumenetelmää.

Elinkaarikustannusmalli
LCC yhteensä=Alkukustannus + Vaihtokustannus + Energiakustannukset + Seisontakustannus + Hävityskustannukset.

6 kW:n lämmittimelle (tyypillinen 2000 litran säiliölle):

Parametri Ohut-Seinämäinen (1 mm) Paksu-Seinämäinen (3 mm) Huomautuksia
Lämmitin 400 $ 1 $, 200 3x enemmän paksuseinäisille
Asennuskustannukset (kpl) 150 $ 150 $ Työ, varusteet
Odotettu käyttöikä (vuosia) 0.75 5 Perustuu eroosionopeuteen 0,8 mm/vuosi (piihiekka)
Vaihdot yli 10 vuoden ajalta 13 2 10/0.75=13.3 10/5=2 lämmitin yhteensä + asennuskustannukset 400+13×(400+13×(400+150)=150)=400 + 7,150=7,150=7,550 1,200+2×(1,{{15 }}×(1,200+150)=150)=1,200 + 2,700=2,700=3,900 Paksu-seinämäinen 3 650 dollarin säästö
Energiatehokkuus 85 % 95 % Paksumpi seinä tarkoittaa suurempaa lämpöhäviötä
Vuosittaiset energiakustannukset (0,10 $/kWh, 8 000 h/v, 6 kW) 6 kW × 8 000 × 0,10 × (1/0,95)=5, 053 6 kW × 8 000 × 0,10 × (1/0,85 × 0,10 × (1/0,85) 5 $9},{47}}} vuosi
10-vuoden energiakustannukset 50 530 $ 56 470 $ Ohutseinäinen säästää 5 940 $
Katkosaika vaihtoa kohden (8 tuntia @ 500 $/tunti) 4 000 $ / tapahtuma 4 000 $ / tapahtuma Tuotos menetetty
Katkosajan kokonaiskustannukset 10 vuoden ajalta 13 x 4,000=4,000=52,000 2 x 4,000=4,000=8 000 Paksuseinämä säästää 44 000 dollaria
Hävityskulut (kpl) 50 $ 50 Pienet
Kokonaiselinkaari-(10 vuotta) 7,550+7,550+50,530 + 52,000=52,000=110,080 3,900+3,900+56,470 + 8,000=8,000=68,{12}},000=68, 370 $ Paksu 1,8 %)
Herkkyysanalyysi
LCC-vertailu riippuu oletuksista. Vaihtele kutakin parametria:

Ohut{0}}walledThick-walled-seinämän muuttuva etu
Lämmittimen käyttöikäsuhde (paksu/ohut) - Paksu voittaa, jos käyttöikäsuhde > 2,5× Paksu voittaa 3× käyttöiällä
Energian hinta ($/kWh) Ohut voittaa, jos energia > 0,30 dollaria/kWh. Paksu voittaa, jos energia < 0,15 $/kWh. Paksu voittaa edelleen 20 sentillä/kWh
Downtime cost ($/hr) - Thick wins if downtime >100 dollaria/tunti 50 dollaria/tunti ohut voi olla kilpailukykyinen
Hankauskyky (eroosionopeus) - Mitä paksumpi, sitä parempi hankaavuuden kasvaessa Ohut voi vallita vähäisessä kulumisessa (1 mm kestää 5 vuotta)
Korko (diskontointi) – Paksut voitot (kulujen lykkäys) Diskontointi suosii paksua (tulevaisuuden säästöjä)
Kun ohut{0}}seinä on parempi
Ohutseinäiset (1 mm) lämmittimet voivat vähentää LCC:tä, kun:

Alhainen hankaus (ei hiukkasia, puhdas happo) 1 mm käyttöikä=3 - 5 vuotta, paksuus=8 - 10 vuotta. Elinikä on alhaisempi ja ohuen energiansäästö tärkeämpi

Very high energy cost (>0,30 dollaria/kWh) Paksun seinän 10 % tehokkuusrangaistus laskee yhteen.

Pienet seisokkien kustannukset (<$100/hr ) production loss cheap, frequent replacements less uncomfortable.

lyhyt projektin elinikä (<3 years): High initial cost of thicks may not be recouped.

Tilarajoitteet: Paksu seinä vaatii isomman lämmittimen (suurempi pinta yhtä tehoa varten), joka ei välttämättä sovi.

LCC-kaava on tehty helpoksi nopeita vertailuja varten
Nopeaa arvailua varten:

N=vaihtojen määrä 10 vuodessa=10 / L_thin - 10 / L_thick (L vuosina)

Jos (kustannuspaksuus - kustannusohut)*(N+1)*(1 + seisokkikerroin) + (energiapaksuus - energiaohut)*10 < 0 paksu on halvempi.

Yllä oleva esimerkki: L_thin=0.75 L_thick=5 N=13.3-2=11.3. Hintaero=800.800=Seisonta-aika vaihtoa kohti Seisonta-aika vaihtoa kohti=4000. Vuotuinen energiaero=594Paksu: 594 Paksuussäästö: 800 x 12,3? Hetkinen, kaava vaatii hieman työtä. Käytä täydellistä LCC-taulukkoa ollaksesi tarkka.

Käytännön ehdotus hiomahappohuoltoon
For abrasive acid service with particle hardness >5 Mohsin (piidioksidi, alumiinioksidi) eroosioelämä hallitsee. Alkukustannukset ja energiarangaistus ovat korkeammat, mutta 10 vuoden -elinkaarikustannukset ovat 30-50 % pienemmät paksuseinäiselle (3 mm) PFA-lämmittimelle kuin ohutseinäiselle (1 mm) lämmittimelle, mikä johtuu pääasiassa lyhennetyistä vaihtokatkoksista. LCC-etu kasvaa:

Cost of downtime (>200 dollaria/tunti)

Longer project duration (>5 vuotta)

Lisää hankausta (lyhyempi ohuen seinän{0}}käyttöikä)

Määritä 3 mm:n seinämä kaikille hiomahappohuoltoille, kun säiliö toimii > 4000 tuntia/vuosi. Vähä-hankausta tai ajoittaista käyttöä varten 2 mm:n seinämä voi olla optimaalinen. Käytä yllä olevaa taulukkoa oman LCC:n tekemiseen ja lisää kustannukset. Ylimääräinen 800 dollaria etukäteen 3 mm:n lämmittimestä säästää 40 dollaria{10}} 10 vuoden aikana. Se ei ole vaihtokauppa, se on investointi.