עבור דופן PFA דק של 1 מ"מ בשירות תרחית שוחקת במהירות 1.5 מ"ש, גודל החלקיקים המרבי המותר כדי למנוע בור (שחיקה מקומית עמוקה יותר מ-0.1 מ"מ לשנה) הוא 150-200 מיקרומטר עבור חלקיקים קשים (סיליקה, אלומינה, מוהס 7-9) ו-030 מיקרומטר רך עבור חלקיקים. קרבונט, חרוזי פולימר, Mohs 3-4). חלקיקים גדולים יותר גורמים להתפרצויות בגלל אנרגיית הפגיעה שלהם (E ∝ d³ × v²) חורגת מהסף הקריטי לתפוקת PFA. חלקיק סיליקה בגודל 300 מיקרומטר במהירות של 1.5 מ' לשנייה מייצר אנרגיית השפעה של כ-0.5 מיקרומטר, מספיק כדי ליצור -מכתש מיקרו (5-10 מיקרומטר בעומק) על פני השטח של PFA. פגיעות חוזרות ונשנות מגדילות את המכתש לבור. עבור קיר של 1 מ"מ, בורות עמוקים יותר מ-0.3 מ"מ (30% מהעובי) מפחיתים את החיים באופן משמעותי. כדי למנוע חריצים, הגבל את גודל החלקיקים ל<200 µm for hard abrasives, or reduce velocity to <1.0 m/s.
אנרגיית השפעה וסף בור
גודל החלקיקים הקריטי d_crit נגזר ממודל השחיקה: d_crit ∝ (H_PFA / (ρ_p × v²))^(1/3), כאשר H_PFA הוא קשיות (≈ 65 Shore D, ≈ 20 MPa הזחה). עבור סיליקה (ρ=2,650 kg/m³), v=1.5 m/s, d_crit ≈ 180 µm.
חלקיקים גדולים יותר גורמים לבור בגלל:
יש להם אנרגיה קינטית גבוהה יותר (סולמות עם d³)
הם יוצרים הזחה עמוקה יותר (סולמות עם d)
הם נוטים לפגוע בזוויות גבוהות יותר (פחות סיבוב)
עבור קיר של 1 מ"מ, עומק בור של 0.3 מ"מ מפחית את העובי הנותר ל-0.7 מ"מ - עדיין מקובל. אבל בורות פועלים כמרכזי מתח. ברגע שמתחילים בורות, קצב השחיקה מואץ באופן מקומי.
מגבלות גודל החלקיקים לפי חומר
| חומר חלקיקים | קשיות (Mohs) | צפיפות (ק"ג/מ"ר) | גודל מקסימלי עבור קיר בגודל 1 מ"מ (מיקרומטר) ב-1.5 מ' לשנייה | עומק בור צפוי (מיקרומטר לשנה) | הַמלָצָה |
|---|---|---|---|---|---|
| חול סיליקה | 7 | 2,650 | 150–180 | 30–50 | קָבִיל |
| אלומינה | 9 | 3,900 | 100–130 | 50–80 | שׁוּלִי |
| סיליקון קרביד | 9.5 | 3,200 | 80–100 | 80–120 | לא מומלץ |
| חרוזי זכוכית | 5.5 | 2,500 | 250–300 | 10–20 | כַּסֶפֶת |
| אבן גיר (CaCO₃) | 3 | 2,700 | 350–400 | 5–15 | כַּסֶפֶת |
| כדורי פולימרים (HDPE) | 1–2 | 950 | >1,000 | <5 | כַּסֶפֶת |
| קנס מתכת (פלדה) | 5 | 7,800 | 150–200 | 20–40 | קָבִיל |
| אפר מעופף | 5–6 | 2,200 | 200–250 | 15–30 | קָבִיל |
השפעת המהירות על גודל החלקיקים הקריטיים
| מהירות (מ/ש) | d קריטי עבור סיליקה (מיקרומטר) | עומק בור (µm/שנה) ב-d=200 µm | הערות |
|---|---|---|---|
| 0.5 | 400 | <5 | בטוח (ללא בור) |
| 1.0 | 250 | 10–20 | קָבִיל |
| 1.5 | 180 | 30–50 | שולי לקיר דק |
| 2.0 | 120 | 80–120 | סיכון גבוה לקיר 1 מ"מ |
| 2.5 | 90 | 150–200 | לא מקובל |
| 3.0 | 70 | 250–300 | כישלון מהיר |
הדרכה מעשית לקיר PFA 1 מ"מ
| דרישת שירות | גודל חלקיקים מקסימלי | מקסימום מהירות | חיים צפויים (שנים) |
|---|---|---|---|
| חלקיקים קשים (סיליקה, אלומינה) | <150 µm | 1.5 m/s | 1–2 |
| חלקיקים קשים | <100 µm | 2.0 m/s | 1–2 |
| חלקיקים קשים | <200 µm | 1.0 m/s | 2–3 |
| חלקיקים רכים (אבן גיר, זכוכית) | <400 µm | 1.5 m/s | 3–5 |
| חלקיקים כלשהם | N/A | <0.5 m/s | 5-10 (שחיקה זניחה) |
דוגמה לשדה
A mining slurry contained 250 µm silica sand at 1.5 m/s. A 1 mm PFA wall heater developed pits (0.4 mm deep) after 8 months, leading to perforation at a pit. The plant installed a 2 mm wall heater (same slurry). Pitting depth was 0.2 mm after 18 months (still safe). The plant also installed a hydrocyclone to remove particles >150 מיקרומטר. מחמם הקיר בגודל 1 מ"מ החזיק אז 3 שנים.
זיהוי של פיטינג
בדוק את משטח המחמם בעזרת זכוכית מגדלת (10–20×). בורות מופיעים כמכתשים קטנים (קוטר 0.2-1 מ"מ). מדוד את עומק הבור עם מד עומק או באמצעות מחט עדינה. אם עומק הבור עולה על 0.3 מ"מ על קיר של 1 מ"מ, תכנן החלפה תוך 6 חודשים. אם מספר בורות עולה על 0.5 מ"מ, החלף מיד.
הקלה עבור חלקיקים גדולים מדי
התקן מסך או פילטר upstream to remove particles >200 µm.
הפחת את מהירות הזרימהב-20-30% (השחיקה יורדת ב-50-70%).
השתמש בקיר עבה יותר(2-3 מ"מ) - מאפשר בורות עמוקים יותר לפני ניקוב.
השתמש בשרוול ללבוש(PTFE, 1–2 מ"מ) שניתן להחלפה (ראה מאמר מס' 64).
מסקנה: עבור קיר של 1 מ"מ במהירות 1.5 מ"ש, גודל חלקיקים מקסימלי קטן או שווה ל-150-200 מיקרומטר עבור חומרים שוחקים קשים
עבור מחמם PFA עם דופן בעובי של 1 מ"מ בשפשוף שוחק במהירות של 1.5 מ' לשנייה, גודל החלקיקים המרבי המותר כדי למנוע בור הוא 150-200 מיקרומטר עבור חלקיקים קשים (סיליקה, אלומינה) ו-300-400 מיקרומטר עבור חלקיקים רכים (גיר, זכוכית). חלקיקים גדולים יותר גורמים למכתשי פגיעה (בורות) המעמיקים עם הזמן, ומחוררים את הקיר הדק. אם לא ניתן להסיר חלקיקים גדולים מדי, הגדל את עובי הדופן ל-2-3 מ"מ, הפחית את המהירות או התקן שרוול בלאי. קיר של 1 מ"מ הוא עדין. זה לא יכול לעמוד בפני חלקיקים גדולים וקשים. הגודל קובע. לסנן אותם, להאט או להסמיך. חיי המחמם שלך תלויים בשליטה על החלקיקים. מדוד את הסילוף שלך, הכר את החלקיקים שלך, תכנן בהתאם. בשירות שוחק, קירות דקים הם מסוכנים. קירות עבים בטוחים יותר. בחר בחוכמה.
