Kakšna je največja hitrost delcev, ki jo lahko prenese 1,5 mm PFA ovoj brez erozivne okvare?

Pri storitvah z abrazivno gnojevko-rudarstvo, proizvodnja pigmentov, ravnanje s katalizatorji-trdni delci, zajeti v tekočini, zadenejo plašč grelnika PFA in postopoma razjedajo debelino stene. Za 1,5 mm PFA plašč (tipično za splošne industrijske grelnike) je največja hitrost delcev pred erozijsko odpovedjo funkcija trdote delcev, velikosti, koncentracije in udarnega kota. Za kremenčev pesek (trdota po Mohsu 7, povprečni premer 200 µm, 5 mas. %) je največja dovoljena hitrost 2,5–3,0 m/s za 2-letno življenjsko dobo (ob predpostavki 8000 obratovalnih ur/leto). Nad 3,5 m/s se erozija približa 0,5 mm/leto, stena 1,5 mm pa se zmanjša na manj kot 1,0 mm v 2 letih, ko postaneta možni prepustnost in mehanska okvara. Pri trših delcih (aluminijev oksid, Mohs 9) se največja hitrost zmanjša na 1,5–2,0 m/s. Za mehkejše delce (apnenec Mohs 3) so dovoljene hitrosti do 5,0 m/s. Stopnja erozije je podana z E=k × vn, kjer je n=2.5-3.5 za PFA.

Omejitve hitrosti in izračun stopnje erozije
Hitrost erozije PFA je opredeljena z E=C (v)^3,2 (d)^0,7 (H_p/H_t)^1,2, kjer je E v mm/leto, v je hitrost v m/s, d je premer delcev v mm, H_p je trdota delcev v Mohsu, H_t je ciljna trdota (PFA ~2,5 Mohsa) in C je odvisno od koncentracije- konstantna. Za kremenčev pesek (d=0.2 mm, H p =7) pri 2 mas. % je C približno 0,015. Pri v=2.5 m/s, E=0.015 × (2,5)^3.2=0.015 × 22.6=0.34 mm/leto. Erozija=0.68 mm v 2+ letih (16000 urah) Začenši z 1,5 mm, preostala debelina=0.82 mm - na meji za zanesljivo delovanje (priporočeno najmanj 0,8-1,0 mm). Pri v=3.0 m/s, E=0.015 x (3,0)^3.2=0.015 x 39.8=0.60 mm/leto, 1,20 mm v 2 letih, samo 0,30 mm-nesprejemljivo. Zato je največja varna hitrost za 2 leti življenja s steno 1,5 mm 2,7 m/s za to skupino delcev.

C ~ 0,025 za aluminijev oksid (H_p=9, d=0.1 mm, koncentracija=1%) Pri v=1.8 m/s, E=0.025 × (1,8)^3.2=0.025 × 10.2=0.255 mm/leto, 0,51 mm v 2 letih, tako da ostane sprejemljivo 0,99 mm -. Pri v=2.0 m/s, E=0.025 × (2,0)^3.2=0.025 × 12.1=0.30 mm/leto, 0,60 mm v 2 letih, ostane 0,90 mm – mejno, vendar sprejemljivo. Pri v=2.5 m/s E=0.025 * 22.6=0.565 mm/leto, 1,13 mm v 2 letih, 0,37 mm levo-nesprejemljivo

Največja hitrost delcev glede na material (2 leti življenjske dobe, 1,5 mm stene)
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 Kalcijev karbonat (apnenec) 3 100-300 4.5-5.0 0.18-0.22 1.06-1.14
Natrijev klorid (kristali soli) 2.5 200–500 4.0–4.5 0.20–0.25 1.00–1,10
Bakrova ruda (halkopirit) 3.5-4 100-200 3.5-4.0 0.25-0.30 0.90-1.0
Železova ruda (hematit) 5–6 100–200 2.8–3.2 0.35–0.45 0.80–0,90
kremenčev pesek (kremen) 7 100-200 2.5-3.0 0.34-0.50 0.80-1.00
Kremenčev pesek 7 200-400 2.2-2.7 0.40-0.60 0.70-0.90
Steklene kroglice 5–6 100–300 3.0–3.5 0.30–0.45 0.80–1,00 Aluminijev oksid (Al2O3) 9 50–100 1.8–2.2 0.30–0.50 0.80–1,00
Silicijev karbid (SiC) 9.5 50-150 1.2-1.5 0.45-0.70 0.60-0.80
Cirkonij (ZrO2) 8 50-100 1.5-2.0 0.40-0.60 0.70-0.9
Elektrofiltrski pepel (mešan) 5–6 50–150 3.0–3.5 0.30–0.45 0.80–1,00
Praktične posledice in ublažitve
Za obstoječe instalacije izmerite lokalno hitrost pretoka skozi grelnik s Pitotovo cevjo ali ultrazvočnim merilnikom pretoka. Merilna točka je postavljena 50 mm stran od površine grelnika na zgornji strani, ker je zaradi zožitve pretoka hitrost 1,5–2,5× višja od hitrosti rezervoarja za razsuti tovor. Če je zabeležena hitrost višja od največje za vrsto delcev, izvedite korektivne ukrepe: (1) Namestite -deflektor pretoka (perforirano ploščo) 50 do 100 mm pred grelnikom, da zmanjšate lokalizirano hitrost. Pravilno zgrajen deflektor lahko zmanjša hitrost na grelniku za 40-60%. (2) Povečajte debelino stene grelnika na 2,5–3,0 mm, kar poveča dovoljeno hitrost za 30–50 % ob enaki eroziji. (3) Zmanjšajte hitrost črpalke ali uporabite motor s spremenljivo frekvenco, da zmanjšate hitrost kroženja. (4) Spremenite orientacijo grelnika: Navpični grelnik s tokom, ki je vzporeden z osjo grelnika, je podvržen bistveno manjši eroziji (za faktor 5-10) kot vodoravni grelnik, ki je pravokoten na tok. Za uporabo z gnojevko morajo biti grelniki nameščeni samo navpično, pretok pa mora potekati osno skozi dolžino grelnika, ne prečno.

Vsako leto je treba izmeriti debelino 1,5 mm PFA plaščev, ki so že pod abrazivno obdelavo. Z ultrazvočnim merilnikom opravite meritve na treh različnih višinah in na štirih različnih mestih po obodu. Če je tanjšanje več kot 0,2 mm/leto, je hitrost zunaj varne meje. Načrtujte zamenjavo pri preostali debelini 1,0 mm in izvedite korake za zmanjšanje hitrosti za nadomestni grelec. 1.5 mm pri delovanju plašča pod debelino 1,0 mm obstaja nevarnost nepričakovane perforacije, kontaminacije kopeli in ozemljitvenega stika.

Zaključek: Največ 2,5-3,0 m/s za kremenčev pesek
2,5-3,0 m/s je največja hitrost delcev brez erozivne okvare za 1,5 mm PFA plašč v kaši iz kremenčevega peska (Mohs 7, 100-200 mm, 2-5 % koncentracija) za 2 leti neprekinjenega delovanja. Erozija je nad 0,5 mm/leto pri naraščajočih hitrostih in zmanjša debelino stene pod sprejemljivo najmanjšo vrednost 0,8 −1,0 mm po 2 letih. Za trše delce (aluminijev oksid, SiC) se največja hitrost zmanjša na 1,5-2,0 m/s. Za mehkejše delce (apnenec, sol) so dovoljene hitrosti do 4,5 m/s. Inženirji morajo meriti lokalno hitrost, ne stopenj množičnega pretoka. Kjer zahtevana procesna hitrost presega največjo vrednost za vrsto delcev, določite debelejšo steno PFA (2,5–3,0 mm) ali ukrepajte za zmanjšanje hitrosti. 1,5-milimetrski ovoj je samo za nizke hitrosti, nizke koncentracije ali gošče z mehkimi delci. 1.5 mm ni primeren za storitve s trdimi delci z visokimi hitrostmi, ne glede na druge lastnosti zasnove. Stena debeline 1,5 mm je najbolj značilna industrijska debelina, vendar je pogosto slaba izbira pri brušenju. Določite po izračunu stopnje erozije. Če ste v dvomih, pojdite debelejše. Erozija je neusmiljena.