¿Cuál es la velocidad de flujo máxima realista para un calentador de PFA sumergido en una mezcla de perlas de vidrio sin desgaste erosivo?

The PFA heater sheaths are a little bit abrasive to glass beads (diameter 200 µm, Mohs hardness 5–6). Sharp silica sand cuts more, round glass beads less cutting and more surface fatigue. The critical velocity for the commencement of detectable erosion (wall thinning >0,1 mm/año) es de 3,5 a 4,0 m/s para una pared de PFA de 2 mm. Para una vida útil más larga (5 años, 40.000 h), la velocidad de flujo más alta factible es de 2,5 a 3,0 m/s, lo que limita la erosión a 0,2 a 0,3 mm/año. Por encima de 4,5 m/s, las tasas de erosión aumentan rápidamente a 0,8-1,2 mm/año, erosionando la pared a 1 mm en 1-2 años. Las lechadas de perlas de vidrio son menos erosivas que la arena de sílice y más erosivas que los gránulos de polímero. Para velocidades superiores a 3,5 m/s, especifique una pared de PFA más gruesa (3 mm) o un manguito de desgaste reemplazable.

Mecanismo de erosión de partículas esféricas versus angulares
La concentración de tensión en la superficie de PFA inducida por perlas de vidrio esféricas es menor que la de las partículas angulares. Pero la forma redonda extiende el poder del impacto a través de una región más amplia, limitando la cantidad de corte local. La erosión ocurre por fatiga. Los impactos repetidos provocan microfisuras que se unen para formar hoyos. La tasa de erosión es proporcional a E=kv^n, con n=2.5-3.0 para partículas esféricas (frente a . 3.0-3.5 para angulares). A 3 m/s, las perlas de vidrio se erosionan a 0,15-0,25 mm/año, la arena de sílice a la misma velocidad se erosiona a 0,4-0,6 mm/año. Las perlas de vidrio son 2-3 veces menos destructivas.

Esto hace que los calentadores de PFA sean más adecuados para el servicio de lodos de perlas de vidrio (por ejemplo, molinos de perlas agitadores, clasificadores de lecho fluidizado) que para el servicio de arena de sílice.

Tasa de erosión frente a velocidad del flujo (pared de PFA de 2 mm, 80 grados, 10 % de sólidos)
Velocidad del flujo (m/s) Forma de las partículas Tasa de erosión (mm/año) Tiempo hasta 1 mm (de 2 mm) Izquierda Dilución de 5 años (mm) Velocidad máxima recomendada, vida útil de 5 años
1,0 Esférico 0.03-0.05 20-30 años 0,15-0,25 Seguro 1,5 Esférico 0.05-0.08 12-20 años 0,25-0,40 Seguro 2,0 Esférico 0.08-0.12 8-12 años 0,40-0,60 Seguro 2,5 Esférico 0,12-0,18 Aceptación 0,60–0.90 5–8 años
3,0 Esférico 0.18-0.25 4-6 años 0,90-1,25 Marginal (10 % de adelgazamiento en 5 años)
3,5 Esférico 0,25–0.35 3–4 años 1,25–1,75 No recomendado.
4,0 Esféricos 0.35-0.50 2-3 años 1,75-2,50 No
4.5 Spherical 0.50–0.80 1.2–2 years >2.0 (perforación)No.
5,0 Esférico 0,80–1.20 0.8–1,2 añosPerforación No
A modo de comparación: la arena de sílice (angular, 200 µm) a 3 m/s se erosiona a 0,5-0,8 mm/año - 2-3 veces más rápido.

Influencia de la concentración de sólidos
A velocidad constante, la tasa de erosión es una función esencialmente lineal del contenido de sólidos (% en peso). Para 3 m/s:

Concentración de sólidos (% en peso) Tasa de erosión (mm/año) Sugerencia de adelgazamiento de 5 años (mm)
1% 0,03–0.05 0.15–0,25 Seguro Cualquier velocidad hasta 4 m/s 5 % 0.10-0.15 0.50-0.75Seguro hasta 3,5 m/s.
10% 0,18–0.25 0.90–1,25 Máximo 3,0 m/seg.
20 % 0.30-0.45 1.50-2.25 máx.. 2.5 m/s
30 % 0,45–0.65 2.25–3,25 Evite PFA Utilice metal o funda de repuesto
Ideas prácticas
Vida con pared de PFA de 2 mm durante 5 años:

Velocidad máxima=2.5 m/s para 10% de perlas de vidrio.

Máx. velocidad=3.0 m/seg con 5% de perlas de vidrio

Velocidad máxima=3.5 m/s para perlas de vidrio al 2 %

Para prolongar la vida:

Pared más gruesa: 3 mm de PFA se erosiona entre 0,12 y 0,18 mm/año a 3 m/s → 0,6 a 0,9 mm de adelgazamiento en 5 años → aceptable.

Menor velocidad: Reduzca la velocidad de la bomba o instale enderezadores de flujo para reducir la velocidad a 2 m/seg.

Orientación: El flujo vertical paralelo al eje del calentador reduce la erosión 5-10 veces en comparación con el flujo cruzado (consulte el artículo n.º 72).

Manguito de desgaste: Sobre el calentador se coloca un manguito de PTFE reemplazable, de 1 mm de espesor. Cambie la funda cada 2 o 3 años. El PFA que se encuentra debajo se deja intacto.

Ejemplo del campo
Los calentadores de PFA con pared de 2 mm se utilizaron con un circuito de suspensión de perlas de vidrio (200 µm, 15 % de sólidos, 3,2 m/s, 80 grados). Después de 18 meses, los calentadores se habían corroído hasta alcanzar un espesor de 1 mm (una tasa de adelgazamiento de 0,7 mm por año). La planta instaló una funda de desgaste (PTFE de 2 mm de espesor, 50 cada uno) sobre el calentador de PFA. La funda se desgastó después de 12 meses y se reemplazó. costo The250 ahorró $2,000 en reemplazo de calefacción durante 5 años.

Detectar y monitorear
For existing slurry service, measure PFA wall thickness annually at five sites (upstream, downstream and sides) with an ultrasonic gauge. Velocity is too high if thinning is >0,2 mm/año. Opciones:

20% menos velocidad (50 a 60% menos erosión).

Vida útil aceptada del calentador de 2 años.

Añade ropa de manga.

Conclusión. 2.5-3.0 m/s Máx. Para una vida útil de 5 años con 10% de cuentas de vidrio
La velocidad de flujo más alta para un calentador de PFA sumergido en una suspensión de perlas de vidrio de 200 µm (10 % de sólidos, 80 grados), sin desgaste erosivo, es de 2,5 a 3,0 m/s para 5 años de vida útil con una pared de 2 mm. A 3,5 m/s la erosión se acelera y la vida se reduce a 3-4 años. Las perlas de vidrio son menos erosivas que la arena de sílice (tasa de erosión entre 2 y 3 veces menor), aunque aún se requiere control de la velocidad. Especifique paredes más gruesas (3 mm) o manguitos de desgaste intercambiables para mayor velocidad o mayor vida útil. Espesar. medir Anualmente; reemplace si está rem. pared Mayor o igual a 1 mm "Redondo" es posible para cuentas esféricas, aunque todavía se desgastan. Controlar la velocidad. Medir la erosión. Reemplace a tiempo. Depende del calentador.