Kun titaanilämmitin asennetaan vaakasuoraan savukaasujen rikinpoiston jätevesisäiliöön, jonka pH on 2,5, mikä tukietäisyys (600 mm vs

Savukaasujen rikinpoiston jätevesisäiliöt sisältävät tyypillisesti nestettä, jonka pH on 2,5 ja kloridipitoisuuksia (10 000-30 000 ppm) sekä suspendoituneita hiukkasia, kuten kipsiä ja kalkkikiveä. Vaakasuuntaiset titaanilämmittimet on tuettu pituudeltaan väliajoin. Vortex irtoaminen ja turbulenssi johtuen virtauksesta putkien poikki sekoittimista, kierrätyspumpuista tai kaasuruiskutuksesta Luonnontaajuus pienenee joustavan putken jännevälin ollessa 900 mm tukietäisyydellä. Tyypillisten FGD-virtausnopeuksien 0,5–2 m/s pyörteenpoistotaajuudet voivat virittää putken resonanssiin ja mahdollisesti johtaa korkeaan syklin väsymiseen. Putken luonnollista taajuutta nostetaan viritysalueen yläpuolelle käyttämällä lähempää 600 mm:n tukiväliä, mikä vähentää tärinän amplitudia ja väsymisvaurioita. Halkaisijaltaan 25 mm:n putkille virtausnopeuksilla 1,5 m/s 600 mm:n erotus mahdollistaa turvallisen toiminnan, kun taas 900 mm:n etäisyys johtaa resonanssiin ja väsymishäiriöön kuukausissa.

Virtauksen aiheuttama tärinän väsyminen putkinipuissa: mekanismi

Kun nestettä virtaa putken poikki, putken ylä- ja alapinnalta irtoaa vuorotellen pyörteitä taajuudella f_v=(St × V)/D, missä St on Strouhalin luku (noin 0,2 sylintereillä), V on virtausnopeus ja D on putken ulkohalkaisija. Halkaisijaltaan 25 mm:n putkella nopeudella 1,5 m/s f_v on noin 12 Hz. Jos putken luontainen taajuus f_n on 20 %:n sisällä f_v:stä, tapahtuu resonanssia ja värähtelyamplitudi kerrotaan 10-50-kertaisesti. Väsymishalkeilu on seurausta tukien syklisestä taivutusjännityksestä. Titaaniluokan 2 väsymisraja on noin 200 MPa. Resonanssissa jännitykset voivat olla yli 300 MPa ja väsymishäiriö voi tapahtua 105-106 syklissä, mikä tarkoittaa viikkoja tai kuukausia jatkuvaa toimintaa. Luonnollinen taajuus riippuu tukivälistä ja on suhteessa jännepituuden käänteiseen neliöön: f_n ∝ 1/L².

Kvantitatiivinen luonnollinen taajuus ja väsymisikä eri tukivälille

Luonnollinen taajuus ja väsymiskesto on laskettu ja validoitu ulkohalkaisijaltaan 25 mm, seinämän paksuudeltaan 1,5 mm, luokan 2 titaaniputkelle, joka on täytetty magnesiumoksidieristyksellä ja vastuslangalla. Tukivälin 600 mm luonnollinen taajuus on 22–28 Hz, mikä on suurempi kuin yleinen pyörteiden irtoamistaajuusalue virtausnopeuksilla 0,6–1,8 m/s (5–15 Hz). Värähtelyamplitudi on edelleen alle 0,1 mm ja väsymiskesto ylittää 10^8 sykliä, mikä on käytännössä rajatonta käytännön syistä. Luonnollinen taajuus 750 mm:n etäisyydellä on alueella 14–18 Hz, joka on päällekkäin nopeuksilla 1,0–1,3 m/s olevan irtoamisalueen kanssa. Resonanssi on kohtalainen amplitudilla 0,2–0,5 mm ja väsymisikä putoaa 10 6 - 10 7 sykliin, mikä vastaa 1-10 vuotta virtausolosuhteista riippuen. Luonnollinen taajuus putoaa 9-12 Hz:iin 900 mm:n välein. Tämä on irtoamisalueella 0,7-1,5 m/s nopeuksilla. Suuri resonanssiriski johtaa 0,5–2 mm:n amplitudeihin ja väsymisikään 104–105 jaksoon, mikä on viikkoja tai kuukausia. 1, 200 mm:n etäisyys antaa 5–7 Hz:n luonnolliset taajuudet ja merkittävän resonanssin tyypillisten virtojen kanssa, eikä sitä suositella jatkuvaan käyttöön.

Virtausnopeuden ja putken halkaisijan vaikutus kriittiseen etäisyyteen

Ratkaiseva tukiväli on putken ulkohalkaisijan ja ennustetun virtausnopeusalueen funktio. Pyörteenpoistoalue on 5-10 Hz 20 mm putkelle virtausnopeuksilla 0,5-1,0 m/s ja pienin tukietäisyys resonanssin välttämiseksi on 700 mm. 20 mm putkelle irtoamisalue on 10-15 Hz nopeuksilla 1,0-1,5 m/s. Pienin etäisyys on 600 mm. 25 mm putkelle nopeuksilla 0,5-1,0 m/s irtoaminen on 4-8 Hz ja pienin etäisyys 800 mm. 25 mm putkelle nopeuksilla 1,0-1,5 m/s irtoaminen on 8-12 Hz ja minimietäisyys 650 mm. Halkaisijaltaan 25 mm ja nopeuksilla 1,5–2,0 m/s putkella irtoaminen on 12–16 Hz ja pienin etäisyys 600 mm. 32 mm putkelle 1,5–2,0 m/s nopeuksilla irtoaminen on 9–13 Hz ja minimietäisyys 700 mm. Mitä lähempänä tukiväliä tarvitaan suurempia virtausnopeuksia varten, putken halkaisijasta riippumatta.

FGD Effluent Service Support Spacing Selection Guide

Seuraavassa taulukossa on suositeltu tukiväli vaakasuuntaisille titaanilämmittimille, jotka käsittelevät savukaasujen rikinpoiston jätevettä pH:ssa 2,5 perustuen arvioituun virtausnopeuteen ja haluttuun väsymisaikaan.

Virtausnopeusalue (m/s) Putken ulkohalkaisija (mm) Suositeltu tukiväli (mm) Odotettu väsymiskesto Vallitseva vika, jos väli ylittyy<0.8 20-25 900 > 10 yearsSlight vibration
>10 vuotta 0.8-1.2 20 700 Tärinäväsymys
0.8-1.2 25 800 >10 vuotta Tärinäväsymys
1.2-1.6 20 600 >10 vuotta Tärinäväsymys
1.2-1.6 25 650 5-10 vuotta VYYTYMÄVÄNÄNÄ
1,6–2.0 20 550 5–10 vuotta Eroosio-korroosio voi hallita2,0 Mikä tahansa 500<5 years Combined flow impacts
Tekniikka tukivälin ulkopuolella

Tukimateriaalilla on suuri vaikutus väsymisikään. Putkeen hitsatut jäykät tuet välittävät täyden tärinäkuorman. Joustavat tuet, kuten PTFE{2}}vuoratut puristimet, vähentävät tärinää 30–50 %. Taivutusjäykkyyteen vaikuttaa putken seinämän paksuus, ja 2,0 mm:n seinämä tarjoaa 2,4-kertaisen taivutusjäykkyyden 1,5 mm:n seinään verrattuna, mikä mahdollistaa tukivälin kasvattamisen 15-20 %. Titaanilaatu (Grade 2 vs Grade 7) ei vaikuta jäykkyyteen tai väsymiskestävyyteen, koska niillä on sama kimmomoduuli. FGD:n jäteveden kemia (pH 2,5, korkeat kloridit) ei merkittävästi nopeuttaa väsymismurtuman kehittymistä niin kauan kuin putki pidetään passiivisena. Jännityskeskittimenä toimivien korroosiokuoppien läsnä ollessa väsymisikä lyhenee 50-90 %. Hyvä maadoitus hajavirtojen välttämiseksi vähentää myös paikallista korroosiota, joka voi olla halkeamien kehittymispaikka.

Perusteltujen{0}}määrittelyjen luominen

Laske ennustettu virtausnopeus putkien yli vaakasuuntaiselle titaanilämmittimelle FGD-pesurin jätevedessä pH:ssa 2,5. Nopeuksille 1,0–1,5 m/s, tyypillisesti sekoitettuille FGD-säiliöille, määritä tukiväli 600 mm ulkohalkaisijaltaan 20 mm:n putkille tai 650 mm 25 mm:n putkille. Vaadi joustavia tukia (PTFE-vuoratut puristimet) jäykkien hitsattujen kiinnikkeiden sijaan. Olemassa oleviin lämmittimiin, joiden jänneväli on 900 mm ja tärinä, tulisi lisätä välituet jännevälin pienentämiseksi 600 mm:iin. Käytä käyttöönottoa varten kiihtyvyysmittaria putken tärinän amplitudin mittaamiseen. Jos amplitudi on suurempi kuin 0,2 mm missä tahansa virtaustilassa, lisää tukia tai vähennä pumpun nopeutta. Insinööri valitsee oikean tukivälin, 600 mm 900 mm:n sijasta, minimoimaan virtauksen{17}}aiheuttaman tärinän väsymisen ja pitkäaikaisen luotettavuuden vakavissa FGD-jätevesihuollossa.