Vận tốc dòng chảy tối đa thực tế đối với thiết bị gia nhiệt PFA được ngâm trong bùn hạt thủy tinh mà không bị ăn mòn là bao nhiêu?

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/năm) là 3,5-4,0 m/giây đối với tường PFA dày 2 mm. Để có tuổi thọ dài hơn (5 năm, 40.000 giờ), tốc độ dòng chảy khả thi cao nhất là 2,5–3,0 m/s, giúp hạn chế xói mòn ở mức 0,2–0,3 mm/năm. Trên 4,5 m/s, tốc độ xói tăng nhanh đến 0,8-1,2 mm/năm, xói mòn tường 1 mm trong 1-2 năm. Bùn hạt thủy tinh ít bị ăn mòn hơn cát silic và dễ ăn mòn hơn so với viên polymer. Đối với vận tốc trên 3,5 m/giây, hãy chỉ định thành PFA dày hơn (3 mm) hoặc ống chống mòn có thể thay thế được.

Các hạt hình cầu và góc cạnh Cơ chế xói mòn
Nồng độ ứng suất trên bề mặt PFA do các hạt thủy tinh hình cầu gây ra nhỏ hơn so với các hạt góc. Nhưng hình dạng tròn lan truyền sức mạnh tác động trên một khu vực rộng hơn, hạn chế số lượng vết cắt cục bộ. Xói mòn xảy ra do mỏi. Các tác động lặp đi lặp lại dẫn đến các vết nứt nhỏ liên kết với nhau tạo thành các hố. Tốc độ xói mòn tỷ lệ thuận với E=kv^n, với n=2.5-3.0 đối với các hạt hình cầu (so với. 3.0-3.5 đối với hạt góc). Với tốc độ 3 m/s, hạt thủy tinh bị xói mòn với tốc độ 0,15–0,25 mm/năm, cát silic với cùng vận tốc bị xói mòn với tốc độ 0,4–0,6 mm/năm. Hạt thủy tinh có sức phá hủy ít hơn 2-3 lần.

Điều này làm cho máy gia nhiệt PFA phù hợp hơn cho dịch vụ xử lý bùn hạt thủy tinh (ví dụ: máy nghiền hạt khuấy, máy phân loại tầng sôi) hơn là dịch vụ cát silic.

Tốc độ xói mòn so với vận tốc dòng chảy (tường PFA 2 mm, 80 độ, 10% chất rắn)
Vận tốc dòng chảy (m/s) Hình dạng hạt Tốc độ xói mòn (mm/năm)Thời gian đến 1 mm (của 2 mm) Còn lại Độ mỏng trong 5 năm (mm) Vận tốc tối đa được khuyến nghị, Tuổi thọ 5 năm
1,0 Hình cầu 0.03-0.05 20-30 năm 0,15-0,25 An toàn 1,5 Hình cầu 0.05-0.08 12-20 năm 0,25-0,40 An toàn 2,0 Hình cầu 0.08-0.12 8-12 năm 0,40-0,60 An toàn 2,5 Hình cầu 0,12-0,18 Chấp nhận 0,60–0.90 5–8 năm
3,0 Hình cầu 0.18-0.25 4-6 năm 0,90-1,25 Biên (mỏng 10% trong 5 năm)
3,5 Hình cầu 0,25–0.35 3–4 năm 1,25–1,75Không khuyến nghị.
4,0 Hình cầu 0.35-0.50 2-3 năm 1,75-2,50 Không
4.5 Spherical 0.50–0.80 1.2–2 years >2.0 (thủng)Không.
5,0 Hình cầu 0,80–1.20 0.8–1,2 nămLỗ thủng Không
Để so sánh: cát silic (góc cạnh, 200 µm) với tốc độ 3 m/s bị xói mòn nhanh hơn với tốc độ 0,5-0,8 mm/năm - 2-3×.

Ảnh hưởng của nồng độ chất rắn
Ở vận tốc không đổi, tốc độ xói mòn về cơ bản là một hàm tuyến tính của hàm lượng chất rắn (wt%). Với tốc độ 3 m/s:

Nồng độ chất rắn (wt%) Tốc độ xói mòn (mm/năm) Tỉ lệ mỏng sau 5 năm (mm) Đề xuất
1% 0,03–0.05 0.15–0,25 An toàn Mọi tốc độ lên tới 4 m/s 5 % 0.10-0.15 0.50-0.75An toàn đến 3,5 m/s.
10% 0,18–0.25 0.90–1,25 Tối đa 3,0 m/giây.
20% 0.30-0.45 1.50-2.25 Tối đa. 2.5 m/s
30% 0,45–0.65 2.25–3,25 Tránh PFA Sử dụng kim loại hoặc ống bọc thay thế
Ý tưởng thực tế
Tuổi thọ với tường PFA 2 mm trong 5 năm:

Vận tốc tối đa=2.5 m/s đối với 10% hạt thủy tinh.

Tối đa. vận tốc=3.0 m/giây với 5% hạt thủy tinh

Vận tốc tối đa=3.5 m/s đối với hạt thủy tinh 2%

Để kéo dài tuổi thọ:

Tường dày hơn: PFA 3 mm xói mòn 0,12–0,18 mm/năm với tốc độ 3 m/s → mỏng 0,6–0,9 mm sau 5 năm → chấp nhận được.

Vận tốc thấp hơn: Giảm tốc độ bơm hoặc lắp đặt thiết bị nắn dòng để giảm vận tốc xuống 2 m/giây.

Định hướng: Dòng chảy thẳng đứng song song với trục bộ gia nhiệt làm giảm xói mòn 5-10× so với dòng chảy ngang (xem Điều #72).

Ống bọc: Một ống bọc PTFE có thể thay thế, dày 1 mm, được lắp phía trên bộ sưởi. Thay ống bọc 2–3 năm một lần. PFA bên dưới được giữ nguyên.

Ví dụ từ trường
Bộ gia nhiệt PFA có thành 2 mm được sử dụng với vòng bùn hạt thủy tinh (200 µm, 15% chất rắn, 3,2 m/s, 80 độ). Sau 18 tháng, các lò sưởi đã bị ăn mòn đến độ dày 1 mm (tỷ lệ mỏng đi là 0,7 mm mỗi năm). Nhà máy đã lắp đặt một ống bọc (PTFE có độ dày 2 mm, mỗi chiếc 50) trên bộ sưởi PFA. Ống bọc bị mòn sau 12 tháng và đã được thay thế.ThePFAheaterwasoforigenthickness. Bộ sưởi PFA vẫn hoạt động sau 5 năm. Mỗi chiếc 50 chiếc) trên bộ sưởi PFA. Ống bọc đã bị mòn sau 12 tháng và đã được thay thế.ThePFAheaterwasoforigenthickness. Bộ sưởi PFA vẫn được sử dụng sau 5 năm. Giá thành bọc bọc The250 tiết kiệm được 2.000 USD chi phí thay thế hệ thống sưởi trong 5 năm.

Phát hiện và giám sát
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/năm. Lựa chọn:

Vận tốc ít hơn 20% (giảm xói mòn từ 50 đến 60%).

Tuổi thọ của lò sưởi được chấp nhận là 2 năm.

Thêm trang phục tay áo.

Kết luận. 2.5-3.0 m/s Tối đa. cho tuổi thọ 5 năm với 10% hạt thủy tinh
Tốc độ dòng chảy cao nhất đối với bộ gia nhiệt PFA được ngâm trong bùn gồm các hạt thủy tinh 200 µm (10% chất rắn, 80 độ), không bị ăn mòn, là 2,5-3,0 m/s trong thời gian sử dụng 5 năm với tường dày 2 mm. Ở tốc độ 3,5 m/s tốc độ xói mòn tăng lên và tuổi thọ giảm xuống còn 3–4 năm. Hạt thủy tinh ít bị ăn mòn hơn cát silic (tốc độ xói mòn thấp hơn 2-3 lần) mặc dù vẫn cần phải kiểm soát vận tốc. Chỉ định thành dày hơn (3 mm) hoặc ống bọc có thể thay thế được để có tốc độ cao hơn hoặc tuổi thọ kéo dài hơn. Dày lên. đo lường hàng năm; thay thế nếu rem. tường Lớn hơn hoặc bằng 1 mm "Vòng" có thể xảy ra đối với các hạt hình cầu, mặc dù chúng vẫn bị mòn. Kiểm soát vận tốc. Đo xói mòn. Thay thế kịp thời. Nó phụ thuộc vào máy sưởi.