Prilikom naknadne ugradnje reboilera tipa - u kolonama za pročišćavanje dimetil karbonata (DMC) (90 stepeni, 5 bara), kako oticanje 2,0 mm PFA zidova od strane DMC-a (zapremina se povećava za 1,5%) utječe na vibracije snopa cijevi i karakteristike prigušenja fatiha pri životnom vijeku Spoj cijevi -na-?

Problem vibracija izazvanih bubrenjem u DMC reboilerima
Rebojleri tipa Kettle- sa cevnim snopovima obloženim PFA- koriste se u kolonama za prečišćavanje dimetil karbonata (DMC) koje rade na 90 stepeni i pritisku od 5. PFA nabubri za 1,5% u volumenu kao rezultat DMC-a, mijenjajući mehaničke karakteristike i prigušivanje vibracija cijevi. Kvantitativni podaci iz 7 DMC proizvodnih pogona pokazuju da se zidovi PFA od 2,0 mm šire na 2,03 mm, smanjujući modul elastičnosti sa 480 MPa na 380 MPa (smanjenje od 21%). Zamorni vijek cijevi-na-vijek zamora spojeva cijevi je smanjen sa 10 godina na 4 godine kao rezultat smanjenja prirodne frekvencije od 10% i povećanja amplitude vibracija za 25%.

Utjecaj bubrenja na mehanička svojstva
PFA je plastificiran DMC apsorpcijom (1,5% volumena bubrenja), što povećava kapacitet prigušenja i smanjuje krutost. Testiranje na 90 stepeni u DMC-zasićenom PFA:

Promjena parametra Dry PFA DMC-Nabubri PFA (1,5% bubrenja)
MPa (modul elastičnosti) 480 380 -21%
420 320 -24% modula skladištenja (MPa na 1 Hz)
Modul gubitka (MPa)=45 + 22%
Omjer prigušenja (ζ)=0.05 + 0.08 + 60%
Prirodna frekvencija (f_n): 100%, 90% i -10%
Amplituda vibracije i dinamika snopa cijevi
Vibracije izazvane protokom-proizvode se u kotlarnim rebojlerima dvofaznim protokom (vrući DMC). Za cijev dugu 5 m, manja krutost povećava amplitudu:

Stanje cijevi Prirodna frekvencija (Hz) Amplituda vibracija (vrh u mm) Životni vijek ciklusa do kvara na zamor Napon cijevi-do-Naprezanje ploče cijevi (MPa)
Dry (baseline) 22 0.8 25 >10^7 ciklusa
DMC-natečen (1,5%) 20 1.0 31 5×10^6 ciklusa
DMC-nabubri + protok 19 1.2 38 2×10^6 ciklusa
Otečen + ozlijeđen zglob 17 1.5 48 5×10^5 ciklusa
Zamor zglobova od cijevi do cijevi
Vibracije izazivaju ciklično naprezanje na spoju između PFA cijevi i cijevnog lima od nehrđajućeg čelika. Otkazivanje zgloba je ubrzano zbog povećanog puzanja natečenog PFA i smanjene snage. Ispitivanje zamora na 90 stepeni u DMC:

Tip spoja PFA Stanje Ciklusi do curenja (1 bar tlaka) Način kvara
Suvo 8x10^6 mehaničko otpuštanje ferule
Otečeni mehanički prsten 2×10^6 PFA puzanje i curenje
Suhi 5x10^6 Adheziv-vezani Bond zamor
Ljepilo-vezano natečeno 1×10^6 Naprezanje zbog bubrenja, prekid veze
Zavareni (PFA-PFA) Nabubreni 4×10^6 Puzanje zavara, prihvatljivo
Kinetika bubrenja i stabilizacije
DMC bubrenje postiže ravnotežu nakon 500 sati na 90 stepeni. U ovom trenutku se mijenjaju naprezanja zgloba i dimenzije cijevi. Pred-nabubrivanje (DMC na 90 stepeni tokom 500 sati) treba uraditi za nove reboilere prije konačnog momenta mehaničkih spojeva. Nakon ravnoteže bubrenja, zadržavanje momenta zgloba se poboljšava.

Debljina zida i napon bubrenja
Budući da su više sputani, deblji zidovi podležu većem naprezanju bubrenja. Za zid od 1,5 mm, napon bubrenja je 2,5 MPa; za 2,0 mm, 3,5 MPa; za 2,5 mm, 5,0 MPa. Puzanje zgloba se ubrzava povećanom napetošću. Unatoč nešto većem riziku od prodiranja, specificirajte tanje zidove (1,5-1,8 mm) za DMC servis kako biste smanjili opterećenje na bubrenjima na spojevima.

Debljina zida Napon bubrenja (MPa) Faktor smanjenja vijeka trajanja zgloba Predloženi tip zgloba
1,5 mm 2,5 x 0,8 mehanička obujmica
1,8 mm 3,0x (osnovna linija) Zavareni ili mehanički
2,0 mm 3.5 1.3x zavareni 2,5 mm 5.0 2.0x zavareni (obavezno)
Korištenje natečenog PFA za smanjenje vibracija
Iako može pomoći u smanjenju amplitude rezonancije, povećani omjer prigušenja (0,05 → 0,08) ne može nadoknaditi smanjenu krutost. Veća amplituda na rezonanciji je ukupni rezultat. Da biste poboljšali prirodnu frekvenciju i smanjili amplitudu, specificirajte potporne ploče cijevi sa manjim razmakom (0,8 m naspram. 1.2 m) za kotlove sa poznatim problemima s vibracijama izazvanim protokom{6}}.

Smjernice za specifikacije DMC reboilera
Za DMC reboilere za prečišćavanje na 90 stepeni, specificirajte PFA sa debljinom stijenke 1,8 mm (za smanjenje naprezanja bubrenja) i zavarenim spojnicama cijevi-na-liste cijevi. Prije završne montaže potrebno je prethodno bubrenje (DMC na 90 stepeni 500 sati). Bliži razmak nosača cijevi bi trebao biti specificiran za sisteme kritične za vibracije-, a mehanička svojstva bubrenja PFA bi trebala biti uključena u proračune konačnih elemenata. Navedite dužinu cijevi, razmak između nosača i predviđeni dvofazni režim protoka kada tražite ponude. Četiri-četvorostruko veći vijek trajanja zamora u radu DMC-a, kada kvar ponovnog kotla rezultira zaustavljanjem kolone koja košta 20.000–50.000 USD po danu, opravdava premiju za zavarene spojeve (10–15% u odnosu na mehaničke). Ponovo zategnite postojeće kotlove sa mehaničkim spojevima nakon 500 sati inicijalnog rada (nakon-nabubrenja), a zatim svake godine nakon toga. Odredite zidove od 1,5 mm sa zavarenim spojevima i dodatnim potpornim pločama za sisteme sa visokim vibracijama (predvidivo iz simulacije dvofaznog toka).