Apabila Pemanas Titanium Dipasang Secara Mendatar di dalam Tangki Efluen Penyahsulfuran Gas Serombong pada pH 2.5, Jarak Sokongan (600 mm lwn. 900} mm) Yang manakah Meminimumkan Aliran-Kepenatan Getaran Teraruh?

Tangki efluen penyahsulfuran gas serombong biasanya mengandungi cecair dengan pH 2.5 dan tahap klorida yang tinggi (10,000-30,000 ppm) dan zarah terampai seperti gipsum dan batu kapur. Pemanas titanium mendatar disokong sepanjang panjangnya pada selang waktu. Penumpahan dan pergolakan pusaran akibat pengaliran merentasi tiub daripada pengaduk, pam edaran semula atau sparging gas Frekuensi semula jadi berkurangan untuk rentang tiub fleksibel pada jarak sokongan 900 mm. Frekuensi penumpahan vorteks daripada kadar aliran FGD biasa 0.5 hingga 2 m/s boleh merangsang tiub menjadi resonans dan berpotensi membawa kepada keletihan kitaran yang tinggi. Kekerapan semula jadi tiub dinaikkan melebihi julat pengujaan dengan menggunakan jarak sokongan yang lebih rapat sebanyak 600 mm, yang mengurangkan amplitud getaran dan kerosakan keletihan. Untuk tiub diameter 25 mm pada halaju aliran 1.5 m/s, pemisahan 600 mm membolehkan operasi yang selamat manakala jarak 900 mm mengakibatkan kerosakan resonans dan keletihan dalam beberapa bulan .

Aliran-Kepenatan Getaran Teraruh dalam Himpunan Tiub: Mekanisme

Apabila bendalir mengalir merentasi tiub, vorteks ditumpahkan secara bergilir-gilir dari permukaan atas dan bawah tiub dengan frekuensi f_v=(St × V)/D, dengan St ialah nombor Strouhal (sekitar 0.2 untuk silinder), V ialah halaju aliran dan D ialah diameter luar tiub. Untuk tiub diameter 25 mm pada 1.5 m/s, f_v ialah kira-kira 12 Hz. Jika frekuensi inheren tiub f_n berada dalam 20% daripada f_v, resonans berlaku dan amplitud getaran didarab dengan 10 hingga 50 kali. Keretakan keletihan adalah akibat daripada tegasan lentur kitaran pada penyokong. Had keletihan untuk gred titanium 2 adalah kira-kira 200 MPa. Pada resonans, regangan boleh melebihi 300 MPa dan kegagalan keletihan boleh berlaku dalam 105 hingga 106 kitaran, yang bermaksud minggu atau bulan operasi berterusan. Kekerapan semula jadi bergantung pada jarak sokongan dan berkaitan dengan kuasa dua songsang bagi panjang rentang: f_n ∝ 1/L².

Kekerapan semula jadi kuantitatif dan hayat keletihan untuk pelbagai jarak sokongan

Kekerapan semula jadi dan hayat keletihan telah dikira dan disahkan untuk OD 25 mm, ketebalan dinding 1.5 mm, tiub titanium gred 2 yang diisi dengan penebat magnesium oksida dan wayar rintangan. Kekerapan semula jadi untuk jarak sokongan 600 mm ialah 22–28 Hz yang lebih tinggi daripada julat biasa frekuensi penumpahan pusaran pada halaju aliran 0.6–1.8 m/s (5–15 Hz). Amplitud getaran masih di bawah 0.1 mm dan jangka hayat keletihan melepasi 10^8 kitaran, yang secara berkesan tidak terhad untuk tujuan praktikal. Kekerapan semula jadi dengan jarak 750 mm berada dalam julat 14–18 Hz, yang bertindih dengan julat penumpahan pada halaju 1.0–1.3 m/s. Resonans adalah sederhana dengan amplitud 0.2–0.5 mm dan hayat keletihan menurun kepada 10 6 kepada 10 7 kitaran, bersamaan dengan 1–10 tahun bergantung pada keadaan aliran. Frekuensi semula jadi turun kepada 9-12 Hz pada jarak 900 mm. Ini berada dalam julat penumpahan untuk halaju 0.7-1.5 m/s. Risiko resonans yang tinggi membawa kepada amplitud 0.5 – 2 mm dan hayat keletihan kepada 104 – 105 kitaran, iaitu minggu atau bulan. 1,200 mm jarak memberikan frekuensi semula jadi 5-7 Hz dan resonans ketara dengan aliran biasa dan tidak disyorkan untuk sebarang perkhidmatan berterusan.

Kesan Halaju Aliran dan Diameter Tiub pada Jarak Kritikal

Jarak sokongan yang penting ialah fungsi diameter luar tiub dan julat halaju aliran yang diunjurkan. Julat penumpahan pusaran ialah 5-10 Hz untuk tiub 20 mm dengan halaju aliran 0.5-1.0 m/s dan jarak sokongan minimum untuk mengelakkan resonans ialah 700 mm. Untuk tiub 20 mm, julat penumpahan ialah 10-15 Hz dengan halaju 1.0-1.5 m/s. Jarak minimum ialah 600 mm. Untuk tiub 25 mm pada halaju 0.5–1.0 m/s penumpahan ialah 4–8 Hz dan jarak minimum ialah 800 mm. Untuk tiub 25 mm pada halaju 1.0–1.5 m/s penumpahan ialah 8–12 Hz dan jarak minimum 650 mm. Untuk tiub berdiameter 25 mm dan halaju 1.5–2.0 m/s penumpahan ialah 12–16 Hz dan jarak minimum ialah 600 mm. Untuk tiub 32 mm pada 1.5–2.0 m/s halaju penumpahan ialah 9–13 Hz dan jarak minimum ialah 700 mm. Semakin dekat jarak sokongan diperlukan untuk halaju aliran yang lebih tinggi, bebas daripada diameter tiub.

Panduan Pemilihan Jarak Sokongan Perkhidmatan Efluen FGD

Jadual berikut memberikan jarak sokongan yang disyorkan untuk pemanas titanium mendatar yang mengendalikan efluen penyahsulfuran gas serombong pada pH 2.5 berdasarkan anggaran halaju aliran dan hayat keletihan yang diingini.

Julat Halaju Aliran (m/s) Diameter Luar Tiub (mm) Jarak Sokongan Disyorkan (mm) Jangkaan Keletihan Kehidupan Kegagalan Dominan jika Jarak Melebihi<0.8 20-25 900 > 10 yearsSlight vibration
>10 tahun 0.8-1.2 20 700 Keletihan getaran
0.8-1.2 25 800 >10 tahun Keletihan getaran
1.2-1.6 20 600 >10 tahun Keletihan getaran
1.2-1.6 25 650 5-10 tahun GETAR KELETIHAN
1.6–2.0 20 550 5–10 tahun Hakisan-kakisan mungkin menguasai2.0 Mana-mana 500<5 years Combined flow impacts
Kejuruteraan Melangkaui Jarak Sokongan

Bahan sokongan mempunyai kesan yang besar terhadap kehidupan keletihan. Sokongan tegar yang dikimpal pada tiub menghantar beban getaran penuh. Sokongan fleksibel, seperti pengapit bergaris PTFE-, mengurangkan getaran sebanyak 30-50%. Ketegaran lentur dipengaruhi oleh ketebalan dinding tiub dan dinding 2.0mm menawarkan 2.4 kali ketegaran lenturan dinding 1.5mm, membolehkan jarak sokongan ditingkatkan sebanyak 15 – 20%. Gred titanium (Gred 2 vs Gred 7) tidak menjejaskan kekakuan atau rintangan keletihan kerana ia mempunyai moduli anjal yang sama. Kimia efluen FGD (pH 2.5, klorida tinggi) tidak mempercepatkan perkembangan patah keletihan dengan ketara selagi tiub itu kekal pasif. Dengan kehadiran lubang kakisan, yang beroperasi sebagai penumpu tekanan, hayat keletihan dikurangkan sebanyak 50-90%. Pembumian yang baik untuk mengelakkan arus sesat juga merendahkan kakisan tempatan yang boleh menjadi tapak pembangunan retak.

Mencipta spesifikasi-yang bermaklumat

Kira halaju aliran yang diramalkan di atas tiub untuk pemanas titanium mendatar dalam efluen penyental FGD pada pH 2.5. Untuk kelajuan 1.0 hingga 1.5 m/s, tipikal tangki FGD bergolak, nyatakan jarak sokongan 600 mm untuk tiub diameter luar 20 mm atau 650 mm untuk tiub 25 mm. Memerlukan sokongan fleksibel (pengapit bergaris PTFE) dan bukannya kurungan dikimpal tegar. Pemanas sedia ada dengan rentang 900 mm dan getaran harus mempunyai sokongan perantaraan ditambah untuk mengurangkan rentang kepada 600 mm. Untuk pentauliahan, gunakan pecutan untuk mengukur amplitud getaran tiub. Jika amplitud lebih besar daripada 0.2 mm pada sebarang keadaan aliran, tambah sokongan atau kurangkan kelajuan pam. Jurutera memilih jarak sokongan yang betul, 600 mm dan bukannya 900 mm, untuk meminimumkan{17}}keletihan getaran akibat aliran untuk kebolehpercayaan jangka panjang-dalam perkhidmatan efluen FGD yang teruk.