בצינורות כימיים זורמים, מערכות שחזור חום שפכים וציוד בינוני בתהליך-זרימה גבוהה, 316 צינורות חימום מנירוסטה מושפעים ללא הרף מנוזלים זורם במהירות גבוהה-, חלקיקים מוצקים מרחפים, טורבולנטיות דו-פאזיות-בנוזל וזרימת סילון מקומית. ניקוי נוזלים לטווח ארוך-תלבש באופן מכני את הסרט הפסיבי העשיר בכרום-על פני הצינור; בינתיים, החידוש המתמשך של שכבת גבול האלקטרוליט מאיץ את קצב הפירוק האנודי של נירוסטה ברגע ששכבת המגן ניזוקה. השפעת הצימוד של שחיקה מכנית וקורוזיה אלקטרוכימית יוצרת קורוזיה- אופיינית לשחיקה, המתרחשת לעתים קרובות במצבי פגיעות בכניסה, בקטעי מרפקים, בצידי צרור לרוח ובאזורי שינוי פתאומי של זרימה. מתכנני ציוד רבים מחשבים רק את מהירות הזרימה הממוצעת של המערכת הכוללת מבלי לייעל את חלוקת שדות הזרימה המקומית, וכתוצאה מכך מהירות זרימה מופרזת, אזורים מתים של זרימה, שחיקת מערבולת וחילוף גז ליד צרורות צינורות חימום. סרט פסיבי מקומי לא ניתן לתיקון בזמן תחת פגיעת נוזלים מתמשכת, מה שמוביל לדילול דופן מהיר וכישלון חדירת מוקדם של צינורות חימום. לכן, אופטימיזציה רציונלית של פריסת שדה זרימה היא דרך חסכונית ויעילה להפחית באופן יסודי את סיכון השחיקה{13}}לקורוזיה של חבילות חימום של צינורות.
קורוזיה-שחיקה נובעת מהשפעה סינרגטית של השפעת זרימה מכנית וקורוזיה אלקטרוכימית. כאשר הנוזל זורם במהירות מופרזת, זרימת נוזלים במהירות גבוהה- וחלקיקים מוצקים נגררים מפשיטים ללא הרף את סרט התחמוצת הפסיבי על משטח הנירוסטה. באזורים מתים-סטטיים בזרימה נמוכה, מוצקים מרחפים ויונים מאכלים מצטברים ללא הרף ויוצרים אזורי חסימה של משקעים, מה שמעורר קורוזיה תחת-חריצי משקעים. וורטקס וקוויטציה הנוצרים על ידי שינוי פתאומי של כיוון זרימה מייצרים גלי הלם- בלחץ גבוה מידי, וגורמים לנזקי עייפות חוזרים ונשנים לשכבות ההגנה המקומיות של פני השטח. לאחר כל קרע של סרט פסיבי, האלקטרוליט הזורם משלים במהירות יונים קורוזיביים כגון כלוריד למטריצת המתכת החשופה, ומקצר מאוד את זמן תיקון הסרט הפסיבי. תחת מהירות זרימה נמוכה רגילה, הסרט הפסיבי יכול לתקן{10}}בעצמו במהירות; ברגע שעוצמת ניקוי הנוזל עולה על יכולת שחזור הסרט, מתרחש אובדן חומר מתמשך, מראה דופן אחידה או בצורת חריץ{11}}על פני השטח של צינורות החימום.
מחקר זה מציע ארבע אסטרטגיות אופטימיזציה של שדות זרימת ליבה לבלימת שחיקה-קורוזיה של 316 צינורות חימום מנירוסטה.
ראשית, הגדר את טווח מהירות הזרימה הבטוחה הסביר והגביל את ערך שיא מהירות הזרימה המקומית. עבור מים חד-פאזיים במחזור- נקיים, מהירות הזרימה האופטימלית נשלטת בין 1.0 m/s ל-1.8 m/s; עבור מדיום המכיל חלקיקים מוצקים עדינים, מהירות הזרימה תופחת ל-0.6-1.2 מ'/שניה כדי להפחית את שחיקת פגיעת החלקיקים. התקן משטחי השוואת זרימה בכניסה של תא החימום כדי לפזר זרימת סילון מרוכזת ולבטל אזורי פגיעה מקומיים במהירות גבוהה- בשורה הראשונה של צינורות החימום. הימנע מלפנים ישירות אל צרור צינורות החימום עם חרירי כניסת צינור; לאמץ הזנה משיקית או מעבר חלל חיץ כדי להפחית את אנרגיית הפגיעה הראשונית של הנוזל.
שנית, בצע אופטימיזציה של סידור צרורות צינור החימום כדי למנוע מערבולת ואזורים מתים של זרימה. אמצו פריסת צינור מדורגת במקום -סידור בקו כראוי כדי לשפר את אחידות מערבולת הנוזל ולמנוע אזורים עומדים בזרימה נמוכה- בין מרווחי הצינור. שמור על מרווח צינור סביר כדי להבטיח חילוף בינוני מלא בתוך הצרור, הימנע מהשקעת חלקיקים מרחפים והצטברות רפש ביולוגי. עבור צינורות חימום מותקנים אנכיים, מנע החזקת גז בחלק העליון על-ידי סידור יציאות פליטה כדי למנוע שחיקת קוויטציה הנגרמת על ידי זרימת גז -נוזל דו-פאזי-. בעמדות הכיפוף והמעבר של מיכל החימום, השתמש בתכנון מבני לייעל כדי להפחית את הפרדת הזרימה ויצירת מערבולת.
שלישית, התקן רכיבי עזר נגד זרימה ו-שחיקה במיקומי פגיעה- בסיכון גבוה. הגדר בולמי פגיעה בצורת-קשת-בצד הכניסה לרוחב של חבילות חימום כדי לחצץ נוזל במהירות גבוהה- ולשנות את כיוון הזרימה בעדינות. עבור חלקי חימום של צינורות הסובלים מניקוי חלקיקים-לטווח ארוך, אמצו חיפוי לייזר מקומי או הגנת ציפוי-עמידה בפני שחיקה כדי לשפר את ביצועי ה-השפשפות של פני השטח. בדוק באופן קבוע את דרגת השחיקה של-בלבולים נגד פגיעה; החלף מבוכים שחוקים מאוד בזמן כדי למנוע כשל במאגר ושחיקה מרוכזת משנית על צינורות חימום.
רביעית, אמצו ויסות זרימה דינמי ומנגנון בדיקת שדה תקופתי של זרימה. התקן משאבות להמרת תדרים כדי למנוע-פעולה מוערכת מדי לטווח ארוך המובילה למהירות זרימה מוגזמת מתמשכת; התאם את פרמטרי פעולת המשאבה בהתאם לצמיגות הבינונית העונתית ולתנודת התנגדות המערכת. השתמש בקביעות בסימולציה של דינמיקת נוזלים חישובית כדי להופיע מחדש את חלוקת שדה הזרימה הפנימית של מיכל החימום, לאתר מיקומי מערבולת ואזור מת חבויים במהירות גבוהה, ולבצע תיקון מבני מקומי. לאחר-פעולה ארוכת טווח, בצע זיהוי עובי דופן באזורים המועדים לשחיקה-כדי לנטר את קצב דילול השחיקה, ולהתאים פרמטרים של זרימה או להוסיף מראש מתקנים נגד-שחיקה כאשר קצב הדילול חורג מסף הבטיחות.
נתוני תפעול-לטווח ארוך בשדה מראים שציוד חימום עם אופטימיזציה של שדות זרימה יכול לשלוט בקצב דילול הקירות השנתי הנגרם משחיקה-שקורוזיה מתחת ל-0.03 מ"מ, וחיי השירות של צינורות חימום גדלים ביותר מפי שניים בהשוואה למערכות שדות זרימה שאינן-מתואמות. לסיכום, הגבלת מהירות זרימה סבירה, פריסת צרור צינור אחיד, הגנה נגד-אזור בסיכון גבוה וויסות פרמטרי זרימה דינמי יכולים למעשה לחתוך את נתיב הצימוד של שחיקה מכנית וקורוזיה אלקטרוכימית. אופטימיזציה של שדה זרימה מבטלת סכנות מקומיות נסתרות בשחיקה חמורה, שומרת על השלמות ויכולת התיקון העצמית של סרט פסיבי מנירוסטה, ומספקת ערבות אמינה של סביבת נוזלים לשירות בטוח לטווח ארוך של 316 צינורות חימום מנירוסטה במערכות זרימה תעשייתיות-גבוהות.
