Apakah Halaju Zarah Maksimum Yang Sarung PFA 1.5mm Boleh Tahan Tanpa Kegagalan Erosif?

Dalam perkhidmatan buburan kasar-perlombongan, pembuatan pigmen, pengendalian mangkin-zarah pepejal yang terperangkap dalam bendalir menyerang sarung pemanas PFA dan menghakis ketebalan dinding secara berperingkat. Untuk sarung PFA 1.5 mm (biasa pemanas industri am), halaju zarah maksimum sebelum kegagalan hakisan adalah fungsi kekerasan zarah, saiz, kepekatan dan sudut hentaman. Untuk pasir silika (kekerasan Mohs 7, purata diameter 200 µm, 5% mengikut berat), halaju maksimum yang dibenarkan ialah 2.5–3.0 m/s untuk hayat perkhidmatan 2 tahun (dengan andaian 8,000 jam operasi/tahun). Di atas 3.5 m/s hakisan menghampiri 0.5 mm/tahun dan dinding 1.5 mm akan berkurangan kepada kurang daripada 1.0 mm dalam 2 tahun, apabila resapan dan kegagalan mekanikal menjadi mungkin. Untuk zarah yang lebih keras (alumina, Mohs 9) halaju maksimum berkurangan kepada 1.5–2.0 m/s. Untuk zarah yang lebih lembut (batu kapur Mohs 3) halaju sehingga 5.0 m/s adalah dibenarkan. Kadar hakisan diberikan oleh E=k × vn dengan n=2.5-3.5 untuk PFA.

Kekangan Halaju dan Pengiraan Kadar Hakisan
Kadar hakisan PFA ditakrifkan oleh E=C (v)^3.2 (d)^0.7 (H_p/H_t)^1.2 di mana E ialah dalam mm/tahun, v ialah halaju dalam m/s, d ialah diameter zarah dalam mm, H_p ialah kekerasan zarah dalam Mohs, H_t ialah kekerasan sasaran (PFA ~2.} adalah tetap kekerasan (PFA ~2.}) dan C5. Untuk pasir silika (d=0.2 mm, H p =7) pada 2% berat, C ialah kira-kira 0.015. Pada v=2.5 m/s, E=0.015 × (2.5)^3.2=0.015 × 22.6=0.34 mm/tahun. Hakisan=0.68 mm dalam 2+ tahun (16000 jam) Bermula dari 1.5 mm, baki ketebalan=0.82 mm - pada had untuk perkhidmatan yang boleh dipercayai (minimum 0.8-1.0 mm disyorkan). Pada v=3.0 m/sec, E=0.015 x (3.0)^3.2=0.015 x 39.8=0.60 mm/tahun, 1.20 mm dalam 2 tahun, hanya 0.30 mm-tidak boleh diterima. Oleh itu halaju selamat maksimum untuk hayat 2 tahun dengan dinding 1.5 mm ialah 2.7 m/s untuk kumpulan zarah ini.

C ~ 0.025 untuk alumina (H_p=9, d=0.1 mm, kepekatan=1%) Pada v=1.8 m/s, E=0.025 × (1.8)^3.2=0.025 × 10.2=0.255 mm/tahun, 0.51 mm dalam 2 tahun, meninggalkan 0.9}} {{1.3} yang boleh diterima Pada v=2.0 m/s, E=0.025 × (2.0)^3.2=0.025 × 12.1=0.30 mm/tahun, 0.60 mm dalam 2 tahun, meninggalkan 0.90 mm – kecil tetapi boleh diterima. Pada v=2.5 m/s E=0.025 * 22.6=0.565 mm/tahun , 1.13 mm dalam 2 tahun , tinggal 0.37 mm-tidak boleh diterima

Halaju Zarah Maksimum mengikut Bahan (Hayat 2 Tahun, Dinding 1.5mm)
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 Kalsium karbonat (batu kapur) 3 100-300 4.5-5.0 0.18-0.22 1.06-1.14
Natrium klorida (hablur garam) 2.5 200–500 4.0–4.5 0.20–0.25 1.00–1.10
Bijih tembaga (khalopirit) 3.5-4 100-200 3.5-4.0 0.25-0.30 0.90-1.0
Bijih besi (haematit) 5–6 100–200 2.8–3.2 0.35–0.45 0.80–0.90
Pasir Silika (Kuarza) 7 100-200 2.5-3.0 0.34-0.50 0.80-1.00
Pasir Silika 7 200-400 2.2-2.7 0.40-0.60 0.70-0.90
Manik kaca 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
Silikon karbida (SiC) 9.5 50-150 1.2-1.5 0.45-0.70 0.60-0.80
Zirkonia (ZrO2) 8 50-100 1.5-2.0 0.40-0.60 0.70-0.9
Abu terbang (campuran) 5–6 50–150 3.0–3.5 0.30–0.45 0.80–1.00
Implikasi dan mitigasi praktikal
Untuk pemasangan sedia ada, ukur halaju aliran tempatan merentasi pemanas dengan tiub pitot atau meter aliran ultrasonik. Titik ukuran diletakkan 50 mm dari permukaan pemanas di bahagian hulu kerana disebabkan oleh penyempitan aliran, halaju adalah 1.5–2.5× lebih tinggi daripada halaju tangki pukal. Jika halaju yang direkodkan lebih tinggi daripada maksimum untuk jenis zarah, ambil tindakan pembetulan: (1) Pasangkan-pemesong aliran (plat berlubang) 50 hingga 100 mm di hulu pemanas untuk meminimumkan halaju setempat. Deflector yang dibina dengan betul boleh mengurangkan halaju pada pemanas sebanyak 40-60%. (2) Tingkatkan ketebalan dinding pemanas kepada 2.5–3.0 mm, yang meningkatkan halaju yang dibenarkan sebanyak 30–50% dengan elaun hakisan yang sama. (3) Kurangkan kelajuan pam atau gunakan motor frekuensi boleh ubah untuk mengurangkan halaju edaran. (4) Tukar orientasi pemanas: Pemanas menegak dengan aliran selari dengan paksi pemanas tertakluk kepada hakisan yang agak kurang (dengan faktor 5-10) daripada pemanas mendatar berserenjang dengan aliran. Untuk perkhidmatan buburan, pemanas hendaklah dipasang secara menegak sahaja dan aliran hendaklah berpaksi melalui panjang pemanas, bukan bersilang.

Sarung PFA 1.5 mm yang sudah berada dalam perkhidmatan kasar hendaklah diukur untuk ketebalan setiap tahun. Menggunakan tolok ultrasonik mengambil ukuran pada tiga ketinggian berbeza dan di empat tempat berbeza di sekeliling lilitan. Jika penipisan lebih daripada 0.2 mm/tahun, halaju di luar had selamat. Rancang untuk penggantian pada ketebalan baki 1.0 mm dan ambil langkah pengurangan halaju untuk operasi sarung pemanas gantian. 1.5 mm di bawah ketebalan 1.0 mm berisiko penembusan yang tidak dijangka, pencemaran mandian dan kerosakan tanah.

Kesimpulan: Maksimum 2.5-3.0 m/s untuk Pasir Silika
2.5-3.0 m/sec ialah halaju zarah maksimum tanpa kegagalan hakisan untuk sarung PFA 1.5 mm dalam buburan pasir silika (Mohs 7, 100-200 mm, 2-5% kepekatan) selama 2 tahun operasi berterusan. Hakisan melebihi 0.5 mm/tahun pada kelajuan meningkat dan mengurangkan ketebalan dinding di bawah minimum yang boleh diterima iaitu 0.8 -1.0 mm selepas 2 tahun. Untuk zarah yang lebih keras (alumina, SiC) halaju maksimum berkurangan kepada 1.5-2.0 m/s. Halaju sehingga 4.5 m/s dibenarkan untuk zarah yang lebih lembut (batu kapur, garam). Jurutera perlu mengukur halaju tempatan, bukan kadar aliran pukal. Jika halaju proses yang diperlukan melebihi maksimum untuk jenis zarah, nyatakan dinding PFA yang lebih tebal (2.5-3.0 mm) atau ambil langkah untuk mengurangkan halaju. Sarung 1.5 mm hanya untuk halaju rendah, kepekatan rendah atau buburan zarah lembut. 1.5 mm tidak bagus untuk perkhidmatan zarah keras berkelajuan tinggi, apa jua kualiti reka bentuk lain yang ada. Dinding 1.5 mm adalah ketebalan perindustrian yang paling tipikal, namun ia selalunya merupakan pilihan yang kurang baik dalam tugas kasar. Nyatakan selepas mengira kadar hakisan. Menjadi lebih tebal apabila ragu-ragu. Hakisan adalah kejam.