Qual é a velocidade de fluxo máxima realista para um aquecedor PFA submerso em uma pasta de esferas de vidro sem desgaste erosivo?

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 mm/ano) é 3,5-4,0 m/s para uma parede de PFA de 2 mm. Para uma vida útil mais longa (5 anos, 40.000 h), a velocidade de fluxo mais alta viável é de 2,5–3,0 m/s, o que limita a erosão a 0,2–0,3 mm/ano. Acima de 4,5 m/s, as taxas de erosão aumentam rapidamente para 0,8-1,2 mm/ano, erodindo a parede para 1 mm em 1-2 anos. As pastas de esferas de vidro são menos erosivas que a areia de sílica e mais erosivas que as pastilhas de polímero. Para velocidades acima de 3,5 m/seg, especifique uma parede PFA mais espessa (3 mm) ou uma luva de desgaste substituível.

Mecanismo de erosão de partículas esféricas vs. angulares
A concentração de tensão na superfície do PFA induzida por esferas de vidro esféricas é menor que a das partículas angulares. Mas a forma redonda espalha o poder do impacto por uma região mais ampla, limitando a quantidade de corte local. A erosão acontece por fadiga. Impactos repetidos levam a microfissuras que se unem para formar fossas. A taxa de erosão é proporcional a E=kv^n, com n=2.5-3.0 para partículas esféricas (vs. 3.0-3.5 para angulares). A 3 m/s, as esferas de vidro sofrem erosão a 0,15–0,25 mm/ano, e a areia de sílica na mesma velocidade sofre erosão a 0,4–0,6 mm/ano. As contas de vidro são 2-3× menos destrutivas.

Isto torna os aquecedores PFA mais adequados para serviços de pasta de esferas de vidro (por exemplo, moinhos de esferas agitadores, classificadores de leito fluidizado) do que para serviços de areia de sílica.

Taxa de erosão versus velocidade de fluxo (parede PFA de 2 mm, 80 graus, 10% de sólidos)
Velocidade do fluxo (m/s) Taxa de erosão do formato da partícula (mm/ano) Tempo até 1 mm (de 2 mm) Restante Desbaste de 5 anos (mm) Velocidade máxima recomendada, vida útil de 5 anos
1,0 Esférico 0.03-0.05 20-30 anos 0,15-0,25 Seguro 1,5 Esférico 0.05-0.08 12-20 anos 0,25-0,40 Seguro 2,0 Esférico 0.08-0.12 8-12 anos 0,40-0,60 Seguro 2,5 Esférico 0,12-0,18 Aceitação 0,60–0.90 5–8 anos
3,0 Esférico 0.18-0.25 4-6 anos 0,90-1,25 Marginal (desbaste de 10% em 5 anos)
3,5 Esférico 0,25–0.35 3–4 anos 1,25–1,75Não recomendado.
4,0 Esférico 0.35-0.50 2-3 anos 1,75-2,50 Não
4.5 Spherical 0.50–0.80 1.2–2 years >2,0 (perfuração)Não.
5,0 Esférico 0,80–1.20 0.8–1,2 anosPerfuração Não
Para comparação: a areia de sílica (angular, 200 µm) a 3 m/s sofre erosão a 0,5-0,8 mm/ano - 2-3× mais rápido.

Influência da concentração de sólidos
A velocidade constante, a taxa de erosão é uma função essencialmente linear do conteúdo de sólidos (% em peso). Para 3 m/s:

Concentração de sólidos (% em peso) Taxa de erosão (mm/ano) Sugestão de desbaste em 5 anos (mm)
1% 0,03–0.05 0.15–0,25 Seguro Qualquer velocidade de até 4 m/s 5% 0.10-0.15 0.50-0.75Seguro até 3,5 m/s.
10% 0,18–0.25 0.90–1,25 Máximo 3,0 m/seg.
20% 0.30-0.45 1.50-2.25 Máx.. 2.5 m/s
30% 0,45–0.65 2.25–3,25 Evite PFA Use metal ou luva de reposição
Ideias Práticas
Vida útil com parede PFA de 2 mm por 5 anos:

Velocidade máxima=2.5 m/s para contas de vidro com 10%.

Máx. velocidade=3.0 m/s com 5% de esferas de vidro

Velocidade máxima=3.5 m/s para contas de vidro a 2%

Para prolongar a vida:

Parede mais espessa: PFA de 3 mm sofre erosão de 0,12–0,18 mm/ano a 3 m/s → desbaste de 0,6–0,9 mm em 5 anos → aceitável.

Velocidade mais baixa: Reduza a velocidade da bomba ou instale retificadores de fluxo para reduzir a velocidade para 2 m/seg.

Orientação: O fluxo vertical paralelo ao eixo do aquecedor reduz a erosão 5-10× versus o fluxo cruzado (ver Artigo #72).

Manga de desgaste: Uma manga de PTFE substituível, com 1 mm de espessura, é colocada sobre o aquecedor. Troque a capa a cada 2–3 anos. O PFA abaixo permanece intacto.

Exemplo do campo
Os aquecedores PFA com parede de 2 mm foram utilizados com um circuito de pasta de esferas de vidro (200 µm, 15% de sólidos, 3,2 m/s, 80 graus). Após 18 meses, os aquecedores estavam corroídos até uma espessura de 1 mm (uma taxa de desbaste de 0,7 mm por ano). A fábrica instalou uma luva de desgaste (PTFE de 2 mm de espessura, 50 cada) sobre o aquecedor PFA. A luva desgastou-se após 12 meses e foi substituída. anos. O custo da luva The250 economizou US$ 2.000 na substituição do aquecimento em 5 anos.

Detectar e monitorar
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 mm/ano. Escolhas:

20% menos velocidade (50 a 60% menos erosão).

Vida útil aceita do aquecedor de 2 anos.

Adicione desgaste nas mangas.

Conclusão. 2.5-3.0 m/s máx. para 5 anos de vida com 10% de contas de vidro
A velocidade de fluxo mais alta para um aquecedor PFA imerso em uma pasta de esferas de vidro de 200 µm (10% de sólidos, 80 graus), sem desgaste erosivo, é de 2,5-3,0 m/s para 5 anos de vida útil com uma parede de 2 mm. A 3,5 m/s a erosão acelera e a vida é reduzida para 3–4 anos. As esferas de vidro são menos erosivas que a areia de sílica (taxa de erosão 2-3x menor), embora o controle da velocidade ainda seja necessário. Especifique paredes mais espessas (3 mm) ou luvas de desgaste intercambiáveis ​​para maior velocidade ou maior vida útil. Engrossar. medir Anualmente; substitua se rem. parede Maior ou igual a 1 mm "Redondo" é possível para cordões esféricos, embora eles ainda se desgastem. Velocidade de controle. Medir a erosão. Substitua a tempo. Depende do aquecedor.