Glass beads (200 µm diameter, Mohs hardness 5–6) are moderately abrasive to PFA heater sheaths. Unlike sharp silica sand, spherical glass beads cause less cutting and more surface fatigue. The critical velocity for onset of measurable erosion (wall thinning >0.1 מ"מ לשנה) הוא 3.5-4.0 מ"ש לקיר PFA של 2 מ"מ. עבור חיי שירות ממושכים (5 שנים, 40,000 שעות), מהירות הזרימה המציאותית המקסימלית היא 2.5-3.0 מ"מ לשנייה, מה שמגביל את השחיקה ל-0.2-0.3 מ"מ לשנה. מעל 4.5 מ"מ לשנייה, השחיקה מואצת במהירות ל-0.8-1.2 מ"מ לשנה, ומפחיתה את הקיר ל-1 מ"מ בתוך 1-2 שנים. תמיסות חרוזי זכוכית פחות שוחקות מחול סיליקה אך שוחקות יותר מכדורי פולימר. עבור מהירויות מעל 3.5 מ"ש/שנייה, ציין קיר PFA עבה יותר (3 מ"מ) או השתמש בשרוול בלאי שניתן להחלפה.
מנגנון שחיקה עבור חלקיקים כדוריים לעומת זוויתיים
חרוזי זכוכית כדוריים משפיעים על פני ה-PFA עם ריכוז מתח נמוך יותר מאשר חלקיקים זוויתיים. הצורה הכדורית מפזרת את כוח ההשפעה על פני שטח גדול יותר, ומפחיתה חיתוך מקומי. שחיקה מתרחשת באמצעות עייפות: פגיעות חוזרות ונשנות יוצרות סדקים מיקרו שמתלכדים לבורות. קצב השחיקה עוקב אחר E=k × v^n, כאשר n=2.5–3.0 עבור חלקיקים כדוריים (לעומת. 3.0–3.5 עבור זוויתי). עבור חרוזי זכוכית במהירות 3 מ' לשנייה, שיעור השחיקה הוא 0.15-0.25 מ"מ לשנה; חול סיליקה באותה מהירות שוחק 0.4-0.6 מ"מ לשנה. חרוזי זכוכית מזיקים פי 2-3×.
זה הופך את מחממי ה-PFA ליותר קיימאים בשירות תרחית חרוזי זכוכית (למשל, טחנת חרוזים בעור, מסווגי מיטות נוזליות) מאשר בשירות חול סיליקה.
קצב שחיקה לעומת מהירות זרימה (קיר PFA של 2 מ"מ, 80 מעלות, 10% מוצקים)
| מהירות זרימה (מ/ש) | צורת חלקיקים | קצב שחיקה (מ"מ/שנה) | זמן עד 1 מ"מ שנותר (מ-2 מ"מ) | דילול 5 שנים (מ"מ) | מהירות מקסימלית מומלצת לחיים של 5 שנים |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.0 | כַּדוּרִי | 0.03–0.05 | 20-30 שנה | 0.15–0.25 | כַּסֶפֶת |
| 1.5 | כַּדוּרִי | 0.05–0.08 | 12-20 שנים | 0.25–0.40 | כַּסֶפֶת |
| 2.0 | כַּדוּרִי | 0.08–0.12 | 8-12 שנים | 0.40–0.60 | כַּסֶפֶת |
| 2.5 | כַּדוּרִי | 0.12–0.18 | 5-8 שנים | 0.60–0.90 | קָבִיל |
| 3.0 | כַּדוּרִי | 0.18–0.25 | 4-6 שנים | 0.90–1.25 | שולי (10% דילול ב-5 שנים) |
| 3.5 | כַּדוּרִי | 0.25–0.35 | 3-4 שנים | 1.25–1.75 | לא מומלץ |
| 4.0 | כַּדוּרִי | 0.35–0.50 | 2-3 שנים | 1.75–2.50 | לֹא |
| 4.5 | כַּדוּרִי | 0.50–0.80 | 1.2-2 שנים | >2.0 (ניקוב) | לֹא |
| 5.0 | כַּדוּרִי | 0.80–1.20 | 0.8-1.2 שנים | נִקוּב | לְעוֹלָם לֹא |
לשם השוואה: חול סיליקה (זוויתי, 200 מיקרומטר) במהירות 3 מ' לשנייה נשחק במהירות של 0.5-0.8 מ"מ לשנה - 2-3× מהר יותר.
השפעת ריכוז מוצקים
במהירות קבועה, קצב השחיקה מתרחב באופן ליניארי בקירוב עם ריכוז המוצקים (wt%). עבור 3 מ' לשנייה:
| ריכוז מוצקים (Wt%) | קצב שחיקה (מ"מ/שנה) | דילול 5 שנים (מ"מ) | הַמלָצָה |
|---|---|---|---|
| 1% | 0.03–0.05 | 0.15–0.25 | בטוח בכל מהירות של עד 4 m/s |
| 5% | 0.10–0.15 | 0.50–0.75 | בטוח עד 3.5 מ"ש |
| 10% | 0.18–0.25 | 0.90–1.25 | הגבלה ל-3.0 מ"ש |
| 20% | 0.30–0.45 | 1.50–2.25 | הגבלה ל-2.5 מ"ש |
| 30% | 0.45–0.65 | 2.25–3.25 | הימנע מ-PFA; השתמש במתכת או בשרוול להחלפה |
המלצות מעשיות
לחיים של 5 שנים עם קיר PFA 2 מ"מ:
מהירות מרבית=2.5 מ"ש ל-10% חרוזי זכוכית
מהירות מרבית=3.0 מ'/שנייה עבור חרוזי זכוכית של 5%.
מהירות מרבית=3.5 מ/שנייה עבור חרוזי זכוכית של 2%.
כדי להאריך חיים:
קיר עבה יותר: 3 מ"מ PFA ב-3 מ"מ לשנייה שוחק 0.12-0.18 מ"מ לשנה → 0.6-0.9 מ"מ דילול תוך 5 שנים → מקובל.
מהירות נמוכה יותר: הפחת את מהירות המשאבה או התקן מיישרי זרימה כדי להוריד את המהירות ל-2 מ'/שניה.
הִתמַצְאוּת: זרימה אנכית במקביל לציר המחמם מפחיתה את השחיקה ב-5–10× לעומת זרימה צולבת- (ראה מאמר מס' 72).
ללבוש שרוול: התקן שרוול PTFE להחלפה (עובי 1 מ"מ) מעל המחמם. החלף שרוול כל 2-3 שנים. ה-PFA שמתחתיו נותר ללא פגע.
דוגמה לשדה
לולאת תרחיץ חרוזי זכוכית (200 מיקרומטר, 15% מוצקים, 3.2 מ"ש, 80 מעלות) השתמשה בתנורי PFA עם דופן בגודל 2 מ"מ. מחממים נשחקו לעובי 1 מ"מ לאחר 18 חודשים (דילול 0.7 מ"מ לשנה). המפעל התקין שרוול בלאי (PTFE בעובי 2 מ"מ, 50כל אחד) מעל מחמם PFA. השרוול התלבש לאחר 12 חודשים והוחלף. מחמם PFA נשאר בעובי מקורי. לאחר 5 שנים, מחמם PFA עדיין בשימוש. 0כל אחד) מעל מחמם ה-PFA. השרוול התלבש לאחר 12 חודשים והוחלף. מחמם ה-PFA נשאר בעובי מקורי. לאחר 5 שנים, מחמם ה-PFA עדיין בשימוש. ה-250 עלות השרוולים מעל 5 שנים חסכה 2,000 דולר בהחלפת תנור חימום.
איתור וניטור
עבור שירות תרחיץ קיים, מדוד את עובי דופן PFA מדי שנה באמצעות מד קולי בחמש נקודות (במעלה הזרם, במורד הזרם ובצדדים). אם הדילול עולה על 0.2 מ"מ לשנה, המהירות גבוהה מדי. אפשרויות:
הפחת את המהירות ב-20% (השחיקה יורדת ב-50-60%).
קבל חיי חימום של שנתיים.
הוסף שרוול ללבוש.
מסקנה: 2.5–3.0 מ"ש מקסימום לחיים של 5 שנים עם 10% חרוזי זכוכית
עבור מחמם PFA שקוע בשפשוף של חרוזי זכוכית בגודל 200 מיקרומטר (10% מוצקים, 80 מעלות), מהירות הזרימה המקסימלית הריאליסטית ללא בלאי שחיקה היא 2.5-3.0 מ' לשנייה למשך חיי שירות של 5 שנים עם דופן של 2 מ"מ. במהירות של 3.5 מטר לשנייה, השחיקה מואצת והחיים יורדים ל-3-4 שנים. חרוזי זכוכית פחות שוחקים מחול סיליקה (2-3× קצב שחיקה נמוך יותר) אך עדיין דורשים בקרת מהירות. עבור מהירויות גבוהות יותר או חיים ארוכים יותר, ציין קירות עבים יותר (3 מ"מ) או שרוולי בלאי הניתנים להחלפה. למדוד עובי מדי שנה; החלף כאשר הקיר הנותר גדול מ-1 מ"מ או שווה לו. חרוזים כדוריים עשויים להיות עגולים, אבל הם עדיין נשחקים. לשלוט במהירות, למדוד שחיקה, להחליף בזמן. המחמם תלוי בזה.
