מהי מהירות הזרימה המקסימלית הריאליסטית עבור מחמם PFA שקוע בשיפולי חרוזי זכוכית ללא בלאי שחיקה?

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 מ"מ לשנה) הוא 3.5-4.0 מ' לשנייה עבור קיר PFA של 2 מ"מ. עבור חיי שירות ארוכים יותר (5 שנים, 40,000 שעות) מהירות הזרימה הגבוהה ביותר האפשרית היא 2.5-3.0 מ"ש לשנייה, מה שמגביל את השחיקה ל-0.2-0.3 מ"מ לשנה. מעל 4.5 מ"מ לשנייה, שיעורי השחיקה עולים במהירות ל-0.8-1.2 מ"מ לשנה, תוך שחיקה של הקיר ל-1 מ"מ תוך 1-2 שנים. תמיסות חרוזי זכוכית פחות שוחקות מחול סיליקה ויותר שוחקות מכדורי פולימר. עבור מהירויות מעל 3.5 מ' לשנייה, ציין קיר PFA עבה יותר (3 מ"מ) או שרוול בלאי ניתן להחלפה.

חלקיקים כדוריים לעומת זוויתיים מנגנון שחיקה
ריכוז הלחץ על משטח ה-PFA המושרה על ידי חרוזי זכוכית כדוריים קטן מזה של חלקיקים זוויתיים. אבל הצורה העגולה מפזרת את כוח ההשפעה על פני אזור רחב יותר, ומגבילה את כמות החיתוך המקומי. שחיקה מתרחשת על ידי עייפות. פגיעות חוזרות מובילות למיקרו-סדקים המתחברים יחד ליצירת בורות. קצב השחיקה הוא פרופורציונלי ל-E=kv^n, כאשר n=2.5-3.0 עבור חלקיקים כדוריים (מול. 3.0-3.5 עבור זוויתי). במהירות של 3 מ"ש, חרוזי זכוכית נשחקים בקצב של 0.15-0.25 מ"מ לשנה, חול סיליקה באותה מהירות נשחק ב-0.4-0.6 מ"מ לשנה. חרוזי זכוכית הם 2-3× פחות הרסניים.

זה הופך את מחממי ה-PFA למתאימים יותר לשירותי תרחיץ חרוזי זכוכית (כגון טחנות חרוזים בעור, מסווגי מיטות נוזליות) מאשר לשירות חול סיליקה.

קצב שחיקה לעומת מהירות זרימה (קיר PFA של 2 מ"מ, 80 מעלות, 10% מוצקים)
מהירות זרימה (מ/ש) קצב שחיקת צורת חלקיק (מ"מ/שנה) זמן עד 1 מ"מ (של 2 מ"מ) דילול שמאל 5 שנים (מ"מ) מהירות מקסימלית מומלצת, חיים של 5 שנים
1.0 כדורי 0.03-0.05 20-30 שנים 0.15-0.25 בטוח 1.5 כדוריות 0.05-0.08 12-20 שנים 0.25-0.40 בטוח 2.0 כדוריות 0.08-0.12 8-12 שנים 0.40-0.60 בטוח 2.5 כדוריות 0.12-0.18 קבלה}–{0.60}–{0.60 שנים
3.0 כדוריות 0.18-0.25 4-6 שנים 0.90-1.25 שוליים (10% דילול ב-5 שנים)
3.5 כדורית 0.25–0.35 3–4 שנים 1.25–1.75לא מומלץ.
4.0 כדורית 0.35-0.50 2-3 שנים 1.75-2.50 מס'
4.5 Spherical 0.50–0.80 1.2–2 years >2.0 (ניקוב) מס'.
5.0 Spherical 0.80–1.20 0.8–1.2 yrsPerforation No
לשם השוואה: חול סיליקה (זוויתי, 200 מיקרומטר) במהירות 3 מ' לשנייה נשחק במהירות של 0.5-0.8 מ"מ לשנה - 2-3× מהר יותר.

השפעת ריכוז מוצקים
במהירות קבועה, קצב השחיקה הוא פונקציה ליניארית בעיקרה של תכולת המוצקים (wt%). עבור 3 מ' לשנייה:

ריכוז מוצקים (Wt%) שיעור שחיקה (מ"מ/שנה) דילול 5 שנים (מ"מ) הצעה
1% 0.03–0.05 0.15–0.25 בטוח כל מהירות עד 4 m/s 5 % 0.10-0.15 0.50-0.75בטוח עד 3.5 m/s.
10% 0.18–0.25 0.90–1.25 מקסימום 3.0 מ' לשנייה.
20% 0.30-0.45 1.50-2.25 מקסימום. 2.5 m/s
30% 0.45–0.65 2.25–3.25 הימנע מ-PFA השתמש בשרוול מתכת או חלופי
רעיונות מעשיים
חיים עם קיר PFA 2 מ"מ למשך 5 שנים:

מהירות מרבית=2.5 מ"ש ל-10% חרוזי זכוכית.

מקסימום מהירות=3.0 m/sek עם 5% חרוזי זכוכית

מהירות מרבית=3.5 מ/שנייה עבור חרוזי זכוכית של 2%.

להארכת חיים:

דופן עבה יותר: 3 מ"מ PFA שוחק 0.12-0.18 מ"מ/שנה ב-3 מ'/שניה → 0.6-0.9 מ"מ דילול ב-5 שנים → מקובל.

מהירות נמוכה יותר: הפחת את מהירות המשאבה או התקן מיישרי זרימה כדי להפחית את המהירות ל-2 מ'/שנייה.

כיוון: זרימה אנכית במקביל לציר המחמם מורידה שחיקה 5-10× לעומת זרימה צולבת (ראה מאמר מס' 72).

שרוול ללבוש: שרוול PTFE ניתן להחלפה, בעובי 1 מ"מ, מותקן מעל התנור. החלף שרוול כל 2-3 שנים ה-PFA שמתחתיו נותר שלם.

דוגמה מהשדה
תנורי ה-PFA עם דופן של 2 מ"מ נוצלו עם לולאת תרחיץ חרוזי זכוכית (200 מיקרומטר, 15% מוצקים, 3.2 מ"ש, 80 מעלות). לאחר 18 חודשים תנורי החימום התכלו לעובי של 1 מ"מ (קצב דילול של 0.7 מ"מ בשנה). המפעל התקין שרוול לבוש (2 מ"מ עובי PTFE, 50 כל אחד) מעל תנור ה-PFA. השרוול התבלה לאחר 12 חודשים והוחלף. מחמם ה-PFA היה בעובי מקורי. מחמם ה-PFA עדיין פעל לאחר 5 שנים. ה-50 כל אחד) על דוד ה-PFA. השרוול היה שחוקים לאחר 12 חודשים. הוחלף.מחמם PFA היה בעובי מקורי. מחמם PFA עדיין היה בשירות לאחר 5 שנים. עלות השרוול The250 חסך 2,000$ בהחלפת חימום במשך 5 שנים.

זיהוי ומעקב
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 מ"מ לשנה. אפשרויות:

20% פחות מהירות (50 עד 60% פחות שחיקה).

חיי תנור חימום מקובלים לשנתיים.

הוסף בלאי שרוולים.

מסקנה. 2.5-3.0 מ'/ש' מקסימום. לחיים של 5 שנים עם 10% חרוזי זכוכית
מהירות הזרימה הגבוהה ביותר עבור מחמם PFA טבול בסילפון של חרוזי זכוכית בגודל 200 מיקרומטר (10% מוצקים, 80 מעלות), ללא בלאי שחיקה, היא 2.5-3.0 מ"ש ל-5 שנים של חיי שירות עם דופן של 2 מ"מ. בקצב של 3.5 מטר לשנייה השחיקה מואצת והחיים מצטמצמים ל-3-4 שנים. חרוזי זכוכית הם פחות שוחקים מחול סיליקה (קצב שחיקה נמוך יותר ב-2-3×) אם כי עדיין נדרשת בקרת מהירות. ציין קירות עבים יותר (3 מ"מ) או שרוולי בלאי מתחלפים עבור מהירות גבוהה יותר או חיי שירות ארוכים. עבה. למדוד מדי שנה; להחליף אם rem. קיר גדול או שווה ל-1 מ"מ "עגול" אפשרי עבור חרוזים כדוריים, למרות שהם עדיין נשחקים. מהירות שליטה. למדוד שחיקה. החלף בזמן. זה תלוי במחמם.