Fluorisälpäpalvelun lämpölaajenemishäiriö
Vesipitoiset fluorisälpälietteet (40 % CaF₂, 80 astetta, HF-jäämiä) käsitellään grafiittilämmönvaihtimissa, joihin on jälkiasennettu PFA--pinnoitetut putket. Differentiaalinen lämpölaajeneminen PFA:n (120 ppm/aste) ja grafiitin (8 ppm/aste) välillä aiheuttaa putken nurjahduksen lämpökierron aikana. Viiden fosfaattilannoitetehtaan kvantitatiivinen analyysi osoittaa, että 2000 jakson jälkeen 25 astetta 80 asteeseen 40 % putkista, joissa on 1,5 mm PFA-pinnoite, solki, kun taas putket, joissa on laajenemista{13}}kompensoiva rakenne tai 3,0 mm pinnoite, solki<5% rate.
Differentiaalilaajenemisen laskenta
2 metrin pituiselle putkelle lämpötilan muutos ΔT=55 astetta (25 asteen pesu-80 asteeseen):
PFA-laajennus: 2000 × 120 × 10⁻⁶ × 55=13.2mm
Grafiitin laajennus: 2000 × 8 × 10⁻⁶ × 55=0.88mm
Ero: 12,3 mm
Tämä ero on mukautettava tai se aiheuttaa puristusjännitystä.
Nurjahdusmekanismi ja kriittinen stressi
Nurjahdus tapahtuu, kun puristusjännitys ylittää kriittisen arvon. PFA-pinnoitetun grafiittiputken komposiitin käyttäytyminen riippuu suhteellisesta jäykkyydestä. Testaus 80 asteessa lämpösyklien jälkeen:
| Pinnoitteen paksuus | Tehokas komposiittimoduuli (GPa) | Kriittinen nurjahdusstressi (MPa) | Pyöräilee ensimmäiseen solkiin | Soljen amplitudi (mm) |
|---|---|---|---|---|
| 1,5 mm | 18 | 35 | 800 | 2.5 |
| 2,0 mm | 15 | 28 | 1,200 | 3.0 |
| 2,5 mm | 12 | 22 | 1,800 | 3.5 |
| 3,0 mm | 10 | 18 | 2,500 | 4.0 |
HF Attack on Graphite{0}}PFA-liitäntä
Fluorisälpälietteen HF-jäämät tunkeutuvat grafiitin pintaan vähentäen tartuntaa PFA-pinnoitteen ja grafiittisubstraatin välillä:
| HF-pitoisuus | Valotusaika (tuntia) | Rajapintojen sidoslujuus (MPa) | Kierrokset nurjahdukseen (2,0 mm pinnoite) |
|---|---|---|---|
| 0 ppm | 2000 | 8 | 2,000 |
| 10 ppm | 2000 | 5 | 1,200 |
| 50 ppm | 2000 | 3 | 600 |
| 100 ppm | 2000 | 2 | 300 |
Laajennusmajoitusmenetelmät
| Majoitusmenetelmä | Erotettu liike | Toteutuksen monimutkaisuus | Käyttöikä (50 %:iin vika) |
|---|---|---|---|
| Ei mitään (jäykkä) | 0 mm | Ei mitään | 800 |
| Liukuva PFA-holkki grafiitin päällä | 5 mm | Matala | 2,000 |
| Laajennuspalje (PFA) | 15 mm | Keskikokoinen | 5,000+ |
| Aksiaaliset urat grafiittia | 3 mm | Korkea (koneistus) | 1,500 |
| PFA-putki löysä{0}}sovitus (ei sidosta) | 12 mm | Matala | 8,000+ |
Loose{0}}Fit PFA as Solution
Löysät-PFA-putket (ei sidottu grafiittiin) mahdollistavat differentiaalisen laajenemisen ilman jännitystä. 2 m putkille, joissa on 0,5 mm rengasrako:
| Välin koko | Mukautettu erotus | Tiivistysvaatimus | Cycle Life |
|---|---|---|---|
| 0,2 mm | 6 mm | O-rengas päissä | 3,000 |
| 0,5 mm | 15 mm | Kaksinkertainen O-rengas | 8,000+ |
| 1,0 mm | 30 mm | Useita tiivisteitä | 10,000+ |
Seinän paksuus ja nurjahduskestävyys
Paksummat PFA-pinnoitteet lisäävät nurjahduskestävyyttä lisäämällä hitausmomenttia. 2 metrin putket, joissa on 0,5 mm:n löysä -sovitusrako:
| Pinnoitteen paksuus | Nurjahdusvastustekijä | Pyörät solkiin (löysä{0}}istuvuus) | Suositeltava |
|---|---|---|---|
| 1,5 mm | 1.0x | 6,000 | Hyväksyttävä |
| 2,0 mm | 1.5x | 9,000 | Hyvä |
| 2,5 mm | 2.2x | 12,000 | Paremmin |
| 3,0 mm | 3.0x | 15,000 | Parhaat |
Fluorisälpäjälkiasennuksen tekniset ohjeet
Grafiittilämmönvaihtimien jälkiasentamista varten CaF₂-lietepalvelussa (80 astetta, 40 % kiintoainepitoisuutta, hiven HF) määritä irralliset PFA-putket (sitomattomat) 0,3-0,5 mm:n rengasvälillä ja kaksinkertaisilla O-renkaan päätytiivisteillä. Määritä PFA-pinnoitteen paksuudelle vähintään 2,5 mm nurjahduskestävyyttä varten. Estä liimaus PFA:n ja grafiitin välillä. Jos olemassa olevia liimattuja putkia on nurjahtanut, asenna jälkikäteen löysällä-sovitetuilla putkisisäkkeillä. Kun pyydät tarjouksia, ilmoita ΔT, putken pituus, HF-pitoisuus ja syklin taajuus. Löysästi istuvan suunnittelun (10–15 % yli sidottu) palkkio on perusteltua eliminoimalla nurjahdusvirheet jatkuvassa fluorisälpäkäsittelyssä, jossa lämmönvaihtimen vaihto maksaa 50 000–200 000 dollaria. Uusia asennuksia varten suunnittele laajennuspalkeilla (PFA) mahdollisimman luotettavasti.
