Koja je maksimalna brzina čestica koju omotač od 1,5 mm PFA može izdržati bez erozivnog kvara?

U radu sa abrazivnim gnojem-vađenjem, proizvodnjom pigmenta, rukovanjem katalizatorom-čvrste čestice zarobljene u tekućini udaraju u omotač PFA grijača i progresivno erodiraju debljinu zida. Za plašt od 1,5 mm PFA (tipično za opće industrijske grijače), maksimalna brzina čestica prije erozivnog loma je funkcija tvrdoće čestica, veličine, koncentracije i ugla udara. Za silicijum pijesak (tvrdoća po Mohsu 7, srednji prečnik 200 µm, 5% po težini), maksimalna dozvoljena brzina je 2,5–3,0 m/s za 2-godišnji radni vek (pod pretpostavkom 8.000 radnih sati godišnje). Iznad 3,5 m/s erozija se približava 0,5 mm/godišnje, a zid od 1,5 mm će se smanjiti na manje od 1,0 mm za 2 godine, kada permeacija i mehanički kvar postanu mogući. Za tvrđe čestice (glinica, Mohs 9) maksimalna brzina se smanjuje na 1,5-2,0 m/s. Za mekše čestice (mohs 3 krečnjak) dozvoljene su brzine do 5,0 m/s. Brzina erozije je data sa E=k × vn gdje je n=2.5-3.5 za PFA.

Ograničenja brzine i izračunavanje brzine erozije
Brzina erozije PFA je definisana sa E=C (v)^3.2 (d)^0.7 (H_p/H_t)^1.2 gdje je E u mm/godišnje, v je brzina u m/s, d je prečnik čestice u mm, H_p je tvrdoća čestica u Mohs-u, H_t je zavisna od koncentracije, a H_t je ciljna tvrdoća{5} (P Mohs je zavisna od ciljane tvrdoće.{9} konstantan. Za kremeni pijesak (d=0.2 mm, H p =7) pri 2 wt %, C je oko 0,015. Pri v=2.5 m/s, E=0.015 × (2.5)^3.2=0.015 × 22.6=0.34 mm/god. Erozija=0.68 mm za 2+ godina (16000 sati) Počevši od 1,5 mm, preostala debljina=0.82 mm - na granici za pouzdanu uslugu (minimalno 0,8-1,0 mm preporučeno). Pri v=3.0 m/sec, E=0.015 x (3.0)^3.2=0.015 x 39.8=0.60 mm/godišnje, 1.20 mm za 2 godine, samo 0.30 mm-neprihvatljivo. Stoga je maksimalna sigurna brzina za 2 godine života sa zidom od 1,5 mm 2,7 m/s za ovu grupu čestica.

C ~ 0,025 za glinicu (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/godišnje, 0,51 mm za 2 godine, ostavljajući 0,99 mm {{1} prihvatljivo. Pri v=2.0 m/s, E=0.025 × (2.0)^3.2=0.025 × 12.1=0.30 mm/godišnje, 0.60 mm za 2 godine, ostavljajući 0.90 mm – marginalno, ali prihvatljivo. Na v=2.5 m/s E=0.025 * 22.6=0.565 mm/godišnje, 1,13 mm za 2 godine, 0,37 mm lijevo-neprihvatljivo

Maksimalna brzina čestica prema materijalu (2 godine vijeka trajanja, 1,5 mm zid)
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 Kalcijum karbonat (krečnjak) 3 100-300 4.5-5.0 0.18-0.22 1.06-1.14
Natrijum hlorid (kristali soli) 2.5 200–500 4.0–4.5 0.20–0.25 1.00–1,10
Ruda bakra (halkopirit) 3.5-4 100-200 3.5-4.0 0.25-0.30 0.90-1.0
Željezna ruda (hematit) 5–6 100–200 2.8–3.2 0.35–0.45 0.80–0,90
Silikatni pijesak (kvarc) 7 100-200 2.5-3.0 0.34-0.50 0.80-1.00
Silika pijesak 7 200-400 2.2-2.7 0.40-0.60 0.70-0.90
Staklene perle 5–6 100–300 3.0–3.5 0.30–0.45 0.80–1,00 Alumina (Al2O3) 9 50–100 1.8–2.2 0.30–0.50 0.80–1,00
Silicijum karbid (SiC) 9.5 50-150 1.2-1.5 0.45-0.70 0.60-0.80
cirkonijum (ZrO2) 8 50-100 1.5-2.0 0.40-0.60 0.70-0.9
Leteći pepeo (mješoviti) 5–6 50–150 3.0–3.5 0.30–0.45 0.80–1.00
Praktične implikacije i ublažavanja
Za postojeće instalacije, izmjerite lokalnu brzinu protoka kroz grijač pomoću Pito cijevi ili ultrazvučnog mjerača protoka. Tačka mjerenja je 50 mm udaljena od površine grijača na uzvodnoj strani jer je zbog suženja protoka brzina 1,5-2,5x veća od brzine u rezervoaru za rasuti teret. Ako je zabilježena brzina veća od maksimalne za tip čestice, poduzmite korektivne mjere: (1) Instalirajte-deflektor protoka (perforirana ploča) 50 do 100 mm uzvodno od grijača kako biste minimizirali lokaliziranu brzinu. Pravilno napravljen deflektor može smanjiti brzinu na grijaču za 40-60%. (2) Povećati debljinu stijenke grijača na 2,5-3,0 mm, čime se povećava dozvoljena brzina za 30-50% uz isti dodatak eroziji. (3) Smanjite brzinu pumpe ili koristite motor promjenjive frekvencije da smanjite brzinu cirkulacije. (4) Promjena orijentacije grijača: Vertikalni grijač sa strujanjem paralelnim sa osom grijača podliježe znatno manjoj eroziji (faktorom 5-10) nego horizontalni grijač okomit na strujanje. Za servisiranje gnojiva, grijači bi trebali biti montirani samo okomito i protok bi trebao biti aksijalan kroz dužinu grijača, a ne poprečno.

Debljina omotača od PFA od 1,5 mm koji su već pod abrazivnim radom mjeri se na godišnjem nivou. Koristeći ultrazvučni mjerač mjerite na tri različite visine i na četiri različita mjesta po obimu. Ako je stanjivanje veće od 0,2 mm/godišnje, brzina je izvan bezbedne granice. Planirajte zamjenu na preostaloj debljini od 1,0 mm i poduzmite korake smanjenja brzine za zamjenski grijač . 1.5 mm rad plašta ispod 1,0 mm debljine, rizik od neočekivane perforacije, kontaminacije kade i zemljospoja.

Zaključak: Maksimalno 2,5-3,0 m/s za Silica pijesak
2,5-3,0 m/sec je maksimalna brzina čestica bez erozivnog loma za 1,5 mm PFA plašt od silicijum pijeska (Mohs 7, 100-200 mm, koncentracija 2-5%) za 2 godine neprekidnog rada. Erozija je preko 0,5 mm/godišnje pri rastućim brzinama i smanjuje debljinu zida ispod prihvatljivog minimuma od 0,8 -1,0 mm nakon 2 godine. Za tvrđe čestice (glinica, SiC) maksimalna brzina se smanjuje na 1,5-2,0 m/s. Za mekše čestice (krečnjak, so) dozvoljene su brzine do 4,5 m/s. Inženjeri treba da izmjere lokalnu brzinu, a ne masovni protok. Tamo gdje potrebna brzina procesa premašuje maksimum za tip čestice, navedite deblji PFA zid (2,5-3,0 mm) ili poduzmite mjere za smanjenje brzine. Plašt od 1,5 mm namijenjen je samo za niske brzine, niske koncentracije ili kašu mekih čestica. 1.5 mm nije dobro za visokobrzinsko korištenje tvrdih čestica, bez obzira na druge kvalitete dizajna. Zid od 1,5 mm je najtipičnija industrijska debljina, ali je često loš izbor u abrazivnom radu. Navedite nakon izračunavanja stope erozije. Budite deblji kada ste u nedoumici. Erozija je nemilosrdna.