Quina és la velocitat màxima de partícules que pot suportar una funda de PFA d'1,5 mm sense fallada erosiva?

En el servei de purins abrasius-mineria, fabricació de pigments, manipulació de catalitzadors-les partícules sòlides arrossegades al fluid xoquen contra la funda de l'escalfador de PFA i erosionen el gruix de la paret progressivament. Per a una funda de PFA d'1,5 mm (típica dels escalfadors industrials generals), la velocitat màxima de les partícules abans de la fallada erosiva és una funció de la duresa, la mida, la concentració i l'angle d'impacte de les partícules. Per a la sorra de sílice (duresa Mohs 7, diàmetre mitjà 200 µm, 5% en pes), la velocitat màxima permesa és de 2,5 a 3,0 m/s per a una vida útil de 2 anys (suposant 8.000 hores de funcionament/any). Per sobre de 3,5 m/s l'erosió s'acosta als 0,5 mm/any i la paret d'1,5 mm es reduirà a menys d'1,0 mm en 2 anys, quan sigui possible la permeació i la fallada mecànica. Per a les partícules més dures (alúmina, Mohs 9) la velocitat màxima disminueix a 1,5–2,0 m/s. Per a partícules més toves (calcària de Mohs 3) es permeten velocitats de fins a 5,0 m/s. La velocitat d'erosió ve donada per E=k × vn on n=2.5-3.5 per a PFA.

Restriccions de velocitat i càlcul de la taxa d'erosió
La taxa d'erosió de PFA es defineix per E=C (v)^3,2 (d)^0,7 (H_p/H_t)^1,2 on E és en mm/any, v és la velocitat en m/s, d és el diàmetre de la partícula en mm, H_p és la duresa de la partícula en Mohs, H_t és la duresa objectiu (depèn de la concentració de C5) i la concentració objectiu (depèn de MoPFA{2}). constant. Per a la sorra de sílice (d=0.2 mm, H p =7) al 2% en pes, C és aproximadament 0,015. A v=2.5 m/s, E=0.015 × (2,5)^3.2=0.015 × 22.6=0.34 mm/any. Erosió=0.68 mm en 2+ anys (16.000 hores) A ​​partir d'1,5 mm, gruix restant=0.82 mm - al límit per a un servei fiable (mínim 0,8-1,0 mm recomanat). A v=3.0 m/s, E=0.015 x (3,0)^3.2=0.015 x 39.8=0.60 mm/any, 1,20 mm en 2 anys, només 0,30 mm, inacceptable. Per tant, la velocitat màxima segura durant 2 anys de vida amb una paret d'1,5 mm és de 2,7 m/s per a aquest grup de partícules.

C ~ 0,025 per a l'alúmina (H_p=9, d=0.1 mm, concentració{=1%) A v=1.8 m/s, E=0.025 × (1,8)^{3.2=0.025 × 10.2=0.255 mm/any, 0,51 mm en 2 anys, deixant 0,99} mm {.{1}} acceptable A v=2.0 m/s, E=0.025 × (2,0)^{3.2=0.025 × 12.1=0.30 mm/any, 0,60 mm en 2 anys, deixant 0,90 mm - marginal però acceptable. A v=2.5 m/s E=0.025 * 22.6=0.565 mm/any , 1,13 mm en 2 anys , 0,37 mm esquerre-inacceptable

Velocitat màxima de partícules per material (2 anys de vida, paret de 1,5 mm)
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 Carbonat de calci (pedra calcària) 3 100-300 4.5-5.0 0.18-0.22 1.06-1.14
Clorur de sodi (cristalls de sal) 2.5 200–500 4.0–4.5 0.20–0.25 1.00–1,10
Mineral de coure (calcopirita) 3.5-4 100-200 3.5-4.0 0.25-0.30 0.90-1.0
Mineral de ferro (hematita) 5–6 100–200 2.8–3.2 0.35–0.45 0.80–0,90
Sorra de sílice (quars) 7 100-200 2.5-3.0 0.34-0.50 0.80-1.00
Sorra de sílice 7 200-400 2.2-2.7 0.40-0.60 0.70-0.90
Perles de vidre 5–6 100–300 3.0–3.5 0.30–0.45 0.80–1,00 Alúmina (Al2O3) 9 50–100 1.8–2.2 0.30–0.50 0.80–1,00
Carbur de silici (SiC) 9.5 50-150 1.2-1.5 0.45-0.70 0.60-0.80
Zirconi (ZrO2) 8 50-100 1.5-2.0 0.40-0.60 0.70-0.9
Cendra volant (mixta) 5–6 50–150 3.0–3.5 0.30–0.45 0.80–1,00
Implicacions pràctiques i mitigacions
Per a les instal·lacions existents, mesura la velocitat del flux local a través de l'escalfador amb un tub de Pitot o un mesurador de cabal ultrasònic. El punt de mesura es col·loca a 50 mm de distància de la superfície de l'escalfador al costat aigües amunt perquè a causa de la constricció del flux, la velocitat és 1,5-2,5 vegades més gran que la velocitat del tanc a granel. Si la velocitat registrada és superior a la màxima per al tipus de partícula, feu una acció correctiva: (1) Instal·leu un deflector de flux- (placa perforada) de 50 a 100 mm aigües amunt de l'escalfador per minimitzar la velocitat localitzada. Un deflector ben construït pot reduir la velocitat a l'escalfador en un 40-60%. (2) Augmenteu el gruix de la paret de l'escalfador a 2,5-3,0 mm, la qual cosa augmenta la velocitat permesa en un 30-50% amb el mateix marge d'erosió. (3) Disminuïu la velocitat de la bomba o utilitzeu un motor de freqüència variable per reduir la velocitat de circulació. (4) Canvia l'orientació de l'escalfador: un escalfador vertical amb flux paral·lel a l'eix de l'escalfador està subjecte a una erosió substancialment menor (per un factor de 5-10) que un escalfador horitzontal perpendicular al flux. Per al servei de purins, els escalfadors s'han de muntar només verticalment i el flux ha de ser axial a través de la longitud de l'escalfador, no transversal.

Les beines de PFA d'1,5 mm que ja estan en servei abrasiu s'han de mesurar el gruix anualment. Utilitzant un mesurador d'ultrasons, feu mesures a tres altures diferents i en quatre llocs diferents al voltant de la circumferència. Si l'aprimament és superior a 0,2 mm/any, la velocitat està fora del límit segur. Planifiqueu la substitució a 1,0 mm d'espessor restant i preneu passos de reducció de velocitat per a l'operació de la funda de substitució de l'escalfador. 1.5 mm per sota d'1,0 mm de gruix corre el risc de perforació inesperada, contaminació del bany i fallada a terra.

Conclusió: màxim 2,5-3,0 m/s per a sorra de sílice
2,5-3,0 m/s és la velocitat màxima de partícules sense fallada erosiva per a una funda de PFA d'1,5 mm en purín de sorra de sílice (Mohs 7, 100-200 mm, concentració del 2-5%) durant 2 anys de funcionament continu. L'erosió és superior a 0,5 mm/any a velocitats creixents i redueix el gruix de la paret per sota del mínim acceptable de 0,8 -1,0 mm després de 2 anys. Per a partícules més dures (alúmina, SiC) la velocitat màxima es redueix a 1,5-2,0 m/s. Es permeten velocitats de fins a 4,5 m/s per a partícules més toves (calcària, sal). Els enginyers han de mesurar la velocitat local, no els cabals a granel. Quan la velocitat de procés requerida superi la màxima per al tipus de partícula, especifiqueu una paret de PFA més gruixuda (2,5-3,0 mm) o preneu mesures per reduir la velocitat. La funda d'1,5 mm només és per a líquids de partícules suaus, de baixa concentració o de baixa velocitat. 1.5 mm no és bo per al servei de partícules dures d'alta velocitat, independentment de les altres qualitats de disseny que hi hagi. La paret d'1,5 mm és el gruix industrial més típic, però sovint és la mala elecció en el treball abrasiu. Especifiqueu després de calcular la taxa d'erosió. Anar més gruixut en cas de dubte. L'erosió és despietada.