Turvonneen{0}}värähtelyn haaste DMC-keittimissä
Dimetyylikarbonaatti (DMC) -puhdistuskolonnissa 90 asteessa ja 5 baarissa käytetään kattila-tyyppisiä keittimiä, joissa on PFA--päällystetyt putkiniput. DMC saa PFA:n turpoamaan 1,5 tilavuusprosenttia, mikä muuttaa putkien mekaanisia ominaisuuksia ja tärinänvaimennusta. Seitsemän DMC:n tuotantolaitoksen kvantitatiivinen analyysi osoittaa, että 2,0 mm:n PFA-seinät turpoavat 2,03 mm:iin, mikä pienentää kimmomoduulin 480 MPa:sta 380 MPa:iin (21 %:n lasku). Tämä laskee luonnollista taajuutta 10 % ja lisää värähtelyn amplitudia 25 %, mikä lyhentää putken ---putken liitoksen väsymisikää 10 vuodesta 4 vuoteen.
Turvotusvaikutus mekaanisiin ominaisuuksiin
DMC-absorptio (1,5 %:n tilavuusturpoaminen) plastisoi PFA:ta, mikä vähentää jäykkyyttä ja lisää vaimennuskykyä. Testaus 90 asteessa DMC{3}}kyllästetyssä PFA:ssa:
| Parametri | Kuiva PFA | DMC{0}}Turvonnut PFA (1,5 % turvotus) | Muuttaa |
|---|---|---|---|
| Kimmomoduuli (MPa) | 480 | 380 | -21% |
| Tallennusmoduuli (MPa taajuudella 1 Hz) | 420 | 320 | -24% |
| Häviömoduuli (MPa) | 45 | 55 | +22% |
| Vaimennussuhde (ζ) | 0.05 | 0.08 | +60% |
| Luonnollinen taajuus (f_n) | 100% | 90% | -10% |
Tärinäamplitudi ja putkipaketin dynamiikka
Vedenkeittimissä kaksivaiheinen virtaus (kiehuva DMC) aiheuttaa virtaus{1}}värähtelyn. 5 m pitkälle putkelle alennettu jäykkyys lisää amplitudia:
| Putken kunto | Luonnollinen taajuus (Hz) | Tärinäamplitudi (mm huippu) | Putken-to-putken jännitys (MPa) | Cycle Life to Fatigue Failure |
|---|---|---|---|---|
| Kuiva (perustaso) | 22 | 0.8 | 25 | >10^7 sykliä |
| DMC{0}}turvonnut (1,5 %) | 20 | 1.0 | 31 | 5×10^6 sykliä |
| DMC{0}}turvonnut + virtaus | 19 | 1.2 | 38 | 2×10^6 sykliä |
| Turvonnut + vaurioitunut nivel | 17 | 1.5 | 48 | 5×10^5 sykliä |
Putken-to-putken nivelen väsyminen
PFA-putken ja ruostumattoman teräsputkilevyn välinen liitos kokee syklistä tärinää. Turvonneella PFA:lla on pienempi lujuus ja korkeampi viruminen, mikä kiihdyttää nivelvaurioita. Väsymistesti 90 asteessa DMC:ssä:
| Niveltyyppi | PFA kunto | Kiertyy vuotoon (1 bar paine) | Vikatila |
|---|---|---|---|
| Mekaaninen holkki | Kuiva | 8×10^6 | Holkin löystyminen |
| Mekaaninen holkki | Turvonnut | 2×10^6 | PFA-viruminen, vuoto |
| Liima{0}}liimattu | Kuiva | 5×10^6 | Bond-väsymys |
| Liima{0}}liimattu | Turvonnut | 1×10^6 | Sidoksen epäonnistuminen, turvotusstressi |
| Hitsattu (PFA-PFA) | Turvonnut | 4×10^6 | Hitsauksen viruma, hyväksyttävä |
Turvotuksen kinetiikka ja stabilointi
DMC:n turpoaminen saavuttaa tasapainon 500 tunnin kuluttua 90 asteessa. Tänä aikana putken mitat muuttuvat ja liitosjännitys jakautuu uudelleen. Suorita uusille keittimille esi-turvotus (DMC 90 asteessa 500 tuntia) ennen mekaanisten liitosten lopullista kiristystä. Turvotustasapainon jälkeen nivelen vääntömomentin säilyminen paranee.
Seinän paksuus ja turvotusjännitys
Paksummat seinät kokevat suuremman turpoamisjännityksen suuremman rajoituksen vuoksi. 1,5 mm:n seinälle turpoamisjännitys on 2,5 MPa; 2,0 mm, 3,5 MPa; 2,5 mm, 5,0 MPa. Suurempi rasitus nopeuttaa nivelten virumista. Määritä DMC-huoltoa varten ohuemmat seinät (1,5–1,8 mm) minimoidaksesi liitosten turpoamisjännityksen, huolimatta hieman suuremmasta läpäisyriskistä.
| Seinän paksuus | Turvotusstressi (MPa) | Yhteinen eliniän vähentämiskerroin | Suositeltu niveltyyppi |
|---|---|---|---|
| 1,5 mm | 2.5 | 0.8x | Mekaaninen holkki |
| 1,8 mm | 3.0 | 1,0x (perustaso) | Mekaaninen tai hitsattu |
| 2,0 mm | 3.5 | 1.3x | Hitsattu |
| 2,5 mm | 5.0 | 2.0x | Hitsattu (pakollinen) |
Tärinänvaimennus turvonneella PFA:lla
Lisääntynyt vaimennussuhde (0,05 → 0,08) on hyödyllinen resonanssiamplitudin vähentämisessä, mutta se ei voi kompensoida vähentynyttä jäykkyyttä. Nettovaikutus on suurempi amplitudi resonanssissa. Jos keittimessä tunnetaan virtaus-värähtelyongelmia, määritä putken tukilevyt lähemmäs väliä (0,8 m vs
Tekniset ohjeet DMC-keittimille
Määritä 90 asteen DMC-puhdistuskeittimille PFA, jonka seinämän paksuus on 1,8 mm (turpoamisjännityksen minimoimiseksi) ja hitsatut putket---putkiliitokset. Vaadi esi-turvotusta (DMC 90 asteessa 500 tuntia) ennen lopullista kokoamista. Tärinä{9}}kriittisissä malleissa määritä putken tukiväli ja suorita elementtianalyysi, mukaan lukien turvonneen PFA:n mekaaniset ominaisuudet. Kun pyydät tarjousta, ilmoita putken pituus, tukiväli ja odotettu kaksivaiheinen virtaus. Hitsattujen liitosten palkkio (10-15 % mekaanista) on perusteltua neljä kertaa pidemmällä väsymisiällä DMC-palvelussa, jossa keittimen vika aiheuttaa kolonnin sammuttamisen ja maksaa 20 000 -50 000 $ päivässä. Olemassa oleville mekaanisilla liitoksilla varustetuissa keittimessä kiristä uudelleen 500 tunnin käytön jälkeen (turvotuksen jälkeen) ja sen jälkeen vuosittain. Järjestelmiin, joissa on voimakas tärinä (ennustettavissa kaksivaiheisen virtausmallinnuksen perusteella), määritä 1,5 mm:n seinät, joissa on hitsausliitokset ja lisätukilevyt.
