Mikä on suurin hiukkasnopeus, jonka 1,5 mm:n PFA-vaippa voi kestää ilman eroosiovaurioita?

Hiomalietteen palvelussa-kaivoksessa, pigmenttien valmistuksessa, katalyytin käsittelyssä-nesteen mukana kulkeutuneet kiinteät hiukkaset iskevät PFA-lämmittimen vaippaan ja syövyttävät seinämän paksuutta asteittain. 1,5 mm:n PFA-vaipassa (tyypillinen teollisuuslämmittimille) hiukkasten maksiminopeus ennen eroosiovauriota on hiukkasten kovuuden, koon, pitoisuuden ja törmäyskulman funktio. Piidioksidihiekalle (Mohsin kovuus 7, keskihalkaisija 200 µm, 5 painoprosenttia) suurin sallittu nopeus on 2,5–3,0 m/s 2 vuoden käyttöiällä (olettaen 8 000 käyttötuntia/vuosi). Yli 3,5 m/s eroosio lähestyy 0,5 mm/vuosi ja 1,5 mm seinä pienenee alle 1,0 mm:iin 2 vuodessa, kun läpäisy ja mekaaninen vika tulee mahdollisiksi. Kovemmilla hiukkasilla (alumiinioksidi, Mohs 9) maksiminopeus laskee arvoon 1,5–2,0 m/s. Pehmeämpien hiukkasten (Mohs 3 kalkkikivi) nopeudet ovat sallittuja jopa 5,0 m/s. Eroosionopeus saadaan kaavalla E=k × vn, missä n=2.5-3.5 PFA:lle.

Nopeusrajoitukset ja eroosionopeuden laskenta
PFA:n eroosion nopeus määritellään kaavalla E=C (v)^3.2 (d)^0.7 (H_p/H_t)^1.2, jossa E on mm/vuosi, v on nopeus m/s, d on hiukkasten halkaisija mm, H_p on hiukkaskovuus Mohseina, H_t on tavoitekovuus (PFA) ja 5} Moh-vakio a ~2. Piidioksidihiekalle (d=0.2 mm, H p =7) 2 paino-%:ssa C on noin 0,015. V=2.5 m/s, E=0.015 × (2,5)^3.2=0.015 × 22.6=0.34 mm/vuosi. Eroosio=0.68 mm 2+ vuodessa (16 000 tuntia) Alkaen 1,5 mm:stä, jäljellä oleva paksuus=0.82 mm - luotettavan palvelun rajalla (suositus on vähintään 0,8-1,0 mm). V=3.0 m/s, E=0.015 x (3,0)^3.2=0.015 x 39.8=0.60 mm/vuosi, 1,20 mm kahdessa vuodessa, vain 0,30 mm - ei hyväksyttävää. Siksi suurin turvallinen nopeus 2 vuoden käyttöiässä 1,5 mm:n seinämillä on 2,7 m/s tälle hiukkasryhmälle.

C ~ 0,025 alumiinioksidille (H_p=9, d=0.1 mm, konsentraatio=1%), v=1.8 m/s, E=0.025 × (1,8)^3.2=0.025 × 10.2=0.255 mm/vuosi, 0,51 mm 2 vuodessa, jättäen 0,99} mm hyväksyttäväksi {. V=2.0 m/s, E=0.025 × (2,0)^3.2=0.025 × 12.1=0.30 mm/vuosi, 0,60 mm kahdessa vuodessa, jättäen 0,90 mm – marginaalinen, mutta hyväksyttävä. V=2.5 m/s E=0.025 * 22.6=0.565 mm/vuosi , 1,13 mm 2 vuodessa , 0,37 mm jäljellä-ei hyväksyttävää

Suurin hiukkasnopeus materiaalin mukaan (2 vuotta, 1,5 mm seinä)
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 Kalsiumkarbonaatti (kalkkikivi) 3 100-300 4.5-5.0 0.18-0.22 1.06-1.14
Natriumkloridi (suolakiteet) 2.5 200–500 4.0–4.5 0.20–0.25 1.00–1,10
Kuparimalmi (kalkopyriitti) 3.5-4 100-200 3.5-4.0 0.25-0.30 0.90-1.0
Rautamalmi (hematiitti) 5–6 100–200 2.8–3.2 0.35–0.45 0.80–0,90
Piidioksidihiekka (kvartsi) 7 100-200 2.5-3.0 0.34-0.50 0.80-1.00
Piidioksidihiekka 7 200-400 2.2-2.7 0.40-0.60 0.70-0.90
Lasihelmet 5–6 100–300 3.0–3.5 0.30–0.45 0.80–1,00 Alumiinioksidi (Al2O3) 9 50–100 1.8–2.2 0.30–0.50 0.80–1,00
Piikarbidi (SiC) 9.5 50-150 1.2-1.5 0.45-0.70 0.60-0.80
Zirkoniumoksidi (ZrO2) 8 50-100 1.5-2.0 0.40-0.60 0.70-0.9
Lentotuhka (sekoitettu) 5–6 50–150 3.0–3.5 0.30–0.45 0.80–1,00
Käytännön vaikutukset ja lievennykset
Olemassa olevissa asennuksissa mittaa paikallinen virtausnopeus lämmittimen poikki pitot-putkella tai ultraäänivirtausmittarilla. Mittauspiste sijoitetaan 50 mm etäisyydelle kiukaan pinnasta ylävirran puolelle, koska virtauksen supistumisen vuoksi nopeus on 1,5–2,5× suurempi kuin bulkkisäiliön nopeus. Jos tallennettu nopeus on suurempi kuin hiukkastyypin maksimi, suorita korjaavat toimenpiteet: (1) Asenna virtaus-deflektori (rei'itetty levy) 50–100 mm lämmittimen ylävirtaan minimoimaan paikallisen nopeuden. Oikein rakennettu deflektori voi vähentää nopeutta lämmittimessä 40-60 %. (2) Kasvata lämmittimen seinämän paksuus 2,5–3,0 mm:iin, mikä lisää sallittua nopeutta 30–50 % samalla eroosionvaralla. (3) Vähennä pumpun nopeutta tai käytä säädettävätaajuista moottoria kiertonopeuden vähentämiseksi. (4) Muuta lämmittimen suuntaa: Pystysuora lämmitin, jonka virtaus on yhdensuuntainen lämmittimen akselin kanssa, altistuu olennaisesti pienemmälle eroosiolle (kertoimella 5-10) kuin vaakasuora lämmitin, joka on kohtisuorassa virtaukseen nähden. Lietehuoltoa varten lämmittimet tulee asentaa vain pystysuoraan ja virtauksen tulee olla aksiaalinen lämmittimen pituuden läpi, ei poikittain.

1,5 mm:n PFA-vaippojen, jotka ovat jo käytössä, on mitattava paksuus vuosittain. Käytä ultraäänimittaria mittauksia kolmella eri korkeudella ja neljästä eri kohdasta kehän ympärillä. Jos harvennus on yli 0,2 mm/vuosi, nopeus on turvallisen rajan ulkopuolella. Suunnittele vaihto 1,0 mm:n jäljellä olevalla paksuudella ja suorita nopeuden alentamisvaiheet vaihtolämmittimen. 1.5 mm:n vaipan toiminnalle alle 1,0 mm:n paksuudessa, vaarana on odottamaton rei'itys, kylvyn saastuminen ja maavika.

Johtopäätös: Enintään 2,5-3,0 m/s piidioksidihiekalle
2,5-3,0 m/s on hiukkasten suurin nopeus ilman eroosiovaurioita 1,5 mm:n PFA-vaipalle piidioksidihiekkalietteessä (Mohs 7, 100-200 mm, pitoisuus 2-5 %) kahden vuoden jatkuvassa käytössä. Eroosiota on yli 0,5 mm/vuosi kasvavilla nopeuksilla ja se pienentää seinämän paksuuden alle hyväksyttävän minimin 0,8 -1,0 mm 2 vuoden kuluttua. Kovempien hiukkasten (alumiinioksidi, SiC) maksiminopeus laskee arvoon 1,5-2,0 m/s. Pehmeämmille hiukkasille (kalkkikivi, suola) sallitaan jopa 4,5 m/s nopeudet. Insinöörien on mitattava paikallinen nopeus, ei bulkkivirtausnopeuksia. Jos vaadittu prosessinopeus ylittää hiukkastyypin maksimin, määritä paksumpi PFA-seinämä (2,5-3,0 mm) tai ryhdy toimenpiteisiin nopeuden vähentämiseksi. 1,5 mm:n vaippa on tarkoitettu vain hitaille nopeuksille, alhaisille pitoisuuksille tai pehmeille hiukkaslietteille. 1.5 mm ei sovellu kovien hiukkasten nopeaan käsittelyyn, olivatpa muut suunnitteluominaisuudet mitä tahansa. 1,5 mm seinä on tyypillisin teollisuuden paksuus, mutta se on usein huono valinta hiomakäyttöön. Määritä eroosionopeuden laskemisen jälkeen. Mene paksummaksi, jos olet epävarma. Eroosio on armotonta.