Qual è la velocità di flusso massima realistica per un riscaldatore PFA immerso in un impasto di perle di vetro senza usura erosiva?

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/anno) è 3,5-4,0 m/sec per una parete in PFA da 2 mm. Per una durata di servizio più lunga (5 anni, 40.000 h) la velocità del flusso massima possibile è 2,5–3,0 m/s, che limita l'erosione a 0,2–0,3 mm/anno. Al di sopra di 4,5 m/s, i tassi di erosione aumentano rapidamente fino a 0,8-1,2 mm/anno, erodendo la parete fino a 1 mm in 1-2 anni. I fanghi di perle di vetro sono meno erosivi della sabbia silicea e più erosivi dei pellet polimerici. Per velocità superiori a 3,5 m/sec, specificare una parete in PFA più spessa (3 mm) o un manicotto antiusura sostituibile.

Meccanismo di erosione delle particelle sferiche e angolari
La concentrazione dello stress sulla superficie del PFA indotta dalle perle di vetro sferiche è inferiore a quella delle particelle angolari. Ma la forma rotonda diffonde la potenza dell’impatto su una regione più ampia, limitando la quantità di taglio locale. L'erosione avviene per fatica. Gli impatti ripetuti portano a microfessure che si uniscono per formare fosse. Il tasso di erosione è proporzionale a E=kv^n, con n=2.5-3.0 per le particelle sferiche (vs. 3.0-3.5 per quelle angolari). A 3 m/s, le perle di vetro si erodono a 0,15–0,25 mm/anno, la sabbia silicea alla stessa velocità si erode a 0,4–0,6 mm/anno. Le perle di vetro sono 2-3 volte meno distruttive.

Ciò rende i riscaldatori PFA più adatti per il servizio con liquami di perle di vetro (ad esempio mulini con agitatori, classificatori a letto fluidizzato) che per il servizio con sabbia silicea.

Tasso di erosione rispetto alla velocità del flusso (parete in PFA da 2 mm, 80 gradi, 10% di solidi)
Velocità di flusso (m/s) Forma delle particelle Tasso di erosione (mm/anno) Tempo per 1 mm (di 2 mm) Sinistra Diluizione di 5 anni (mm) Velocità massima consigliata, durata di 5 anni
1.0 Sferico 0.03-0.05 20-30 anni 0,15-0,25 Sicuro 1,5 Sferico 0.05-0.08 12-20 anni 0,25-0,40 Sicuro 2.0 Sferico 0.08-0.12 8-12 anni 0,40-0,60 Sicuro 2,5 Sferico 0,12-0,18Accettazione 0,60–0.90 5–8 anni
3,0 Sferico 0.18-0.25 4-6 anni 0,90-1,25 Marginale (diluizione del 10% in 5 anni)
3,5 Sferico 0,25–0.35 3–4 anni 1,25–1,75Non consigliato.
4.0 Sferico 0.35-0.50 2-3 anni 1,75-2,50 N
4.5 Spherical 0.50–0.80 1.2–2 years >2.0 (perforazione)No.
5,0 Sferico 0,80–1.20 0.8–1,2 anniPerforazione No
Per fare un confronto: la sabbia silicea (angolare, 200 µm) a 3 m/s si erode a 0,5-0,8 mm/anno - 2-3× più velocemente.

Influenza della concentrazione dei solidi
A velocità costante, il tasso di erosione è una funzione essenzialmente lineare del contenuto di solidi (in peso%). Per 3 m/s:

Concentrazione di solidi (% in peso) Tasso di erosione (mm/anno) Diluizione quinquennale (mm) Suggerimento
1% 0,03–0.05 0.15–0,25 Sicuro Qualsiasi velocità fino a 4 m/s 5 % 0.10-0.15 0.50-0.75Sicuro fino a 3,5 m/s.
10% 0,18–0.25 0.90–1,25 Massimo 3,0 m/sec.
20% 0.30-0.45 1.50-2.25 massimo. 2.5 m/s
30% 0,45–0.65 2.25–3,25 Evitare PFA Utilizzare manicotto in metallo o di ricambio
Idee pratiche
Vita con parete in PFA da 2 mm per 5 anni:

Velocità massima=2.5 m/s per sfere di vetro al 10%.

Massimo. velocità=3.0 m/sec con sfere di vetro al 5%.

Velocità massima=3.5 m/s per sfere di vetro al 2%.

Per prolungare la vita:

Parete più spessa: il PFA da 3 mm erode 0,12–0,18 mm/anno a 3 m/s → assottigliamento di 0,6–0,9 mm in 5 anni → accettabile.

Velocità inferiore: ridurre la velocità della pompa o installare raddrizzatori di flusso per ridurre la velocità a 2 m/sec.

Orientamento: il flusso verticale parallelo all'asse del riscaldatore riduce l'erosione di 5-10 volte rispetto al flusso trasversale (vedere Articolo n. 72).

Manicotto antiusura: sopra il riscaldatore è montato un manicotto sostituibile in PTFE, spesso 1 mm. Cambiare la manica ogni 2-3 anni. Il PFA sottostante rimane intatto.

Esempio dal campo
I riscaldatori PFA con parete da 2 mm sono stati utilizzati con un circuito per l'impasto liquido con perline di vetro (200 µm, 15% di solidi, 3,2 m/s, 80 gradi). Dopo 18 mesi i riscaldatori si erano corrosi fino ad uno spessore di 1 mm (un tasso di assottigliamento di 0,7 mm all'anno). L'impianto ha installato un manicotto antiusura (PTFE di 2 mm di spessore, 50 ciascuno) sopra il riscaldatore in PFA. Il manicotto si è usurato dopo 12 mesi ed è stato sostituito. Il riscaldatore in PFA era dello spessore originale. Il riscaldatore in PFA era ancora funzionante dopo 5 anni. I 50 ciascuno) sul riscaldatore in PFA. Il manicotto era usurato dopo 12 mesi ed è stato sostituito. Il riscaldatore in PFA aveva lo spessore originale. Il riscaldatore in PFA era ancora in servizio dopo 5 anni. Il costo del manicotto The250 ha consentito di risparmiare $ 2.000 in sostituzione del riscaldamento in 5 anni.

Rileva e monitora
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/anno. Scelte:

20% di velocità in meno (dal 50 al 60% in meno di erosione).

Durata accettata del riscaldatore di 2 anni.

Aggiungi l'usura delle maniche.

Conclusione. 2.5-3.0 m/s Velocità max. per 5 anni di vita con il 10% di perle di vetro
La velocità di flusso massima per un riscaldatore PFA immerso in un impasto di sfere di vetro da 200 µm (10% di solidi, 80 gradi), senza usura erosiva, è di 2,5-3,0 m/s per 5 anni di durata di servizio con una parete di 2 mm. A 3,5 m/s l'erosione accelera e la vita si riduce a 3-4 anni. Le perle di vetro sono meno erosive della sabbia silicea (tasso di erosione 2-3 volte inferiore) sebbene sia comunque necessario il controllo della velocità. Specificare pareti più spesse (3 mm) o manicotti antiusura intercambiabili per una maggiore velocità o una maggiore durata. Addensare. misurare annualmente; sostituire se rem. parete Maggiore o uguale a 1 mm "Rotondo" è possibile per le perle sferiche, anche se si usurano comunque. Controllare la velocità. Misurare l'erosione. Sostituisci in tempo. Dipende dal riscaldatore.