Kasybos operacijose, nuotekų valymo įrenginiuose ir pigmentų ar katalizatorių apdorojimo įrenginiuose proceso skysčio šildymas retai yra paprasta užduotis. Šiose srityse dažnai naudojamos labai ėsdinančios cheminės medžiagos, derinamos su suspenduotomis abrazyvinėmis kietosiomis medžiagomis, tokiomis kaip smulkios mineralinės medžiagos, smėlis, metalų oksidai arba kristalizuotos druskos. Tokioje aplinkoje standartiniai panardinami šildytuvai gali greitai sugesti, kartais per kelias savaites. Dėl to atsirandantis dažno keitimo, neplanuotų prastovų ir saugos poveikio ciklas yra rimtas eksploatavimo iššūkis. Todėl labai svarbus inžinerinis sprendimas yra pasirinkti šildytuvą, kuris atlaikytų tiek cheminį poveikį, tiek fizinį dilimą.
Skirtingai nuo sistemų, kurias veikia tik korozija, abrazyvinės suspensijos turi papildomą nusidėvėjimo mechanizmą, kuris pagreitina medžiagos degradaciją ir pažeidžia daugelį įprastų apsaugos strategijų.
Kombinuoto susidėvėjimo{0}}korozijos mechanizmų supratimas
Abrazyviniuose{0}}koroziniuose skysčiuose šildytuvo gedimą lemia mechaninės erozijos ir cheminės reakcijos sąveika. Pakabinamos dalelės atsitrenkia arba slysta palei šildytuvo paviršių, mechaniškai pašalindamos apsaugines plėveles ar paviršiaus sluoksnius. Ant metalinių apvalkalų šis veiksmas pašalina pasyviuosius oksido sluoksnius, kurie paprastai užtikrina atsparumą korozijai. Atsidūręs šviežias metalo paviršius greitai reaguoja su supančia chemine medžiaga, todėl atsiranda vietinių duobių ir pagreitėja medžiagos praradimas.
Abrazyvinio naudojimo patirtis rodo, kad šis sinerginis poveikis dažnai sukelia žalą daug greičiau nei korozija ar dilimas, veikiantis nepriklausomai. Net ir labai legiruoti metalai gali greitai suirti, kai apsauginiai sluoksniai pakartotinai ardomi dėl dalelių poveikio.
Polimerinės{0}}medžiagos susiduria su kitokiu iššūkiu. Nors jie nerūdija elektrochemiškai, pakartotinis mechaninis šveitimas laikui bėgant gali susidėvėti paviršių. Norint pasiekti priimtiną tarnavimo laiką, būtina pasirinkti tinkamą polimerą ir jį naudoti taip, kad abrazyvinė sąveika būtų kuo mažesnė.
Tefloninių apvalkalų vaidmuo abrazyviniuose{0}}ėsdinančiuose skysčiuose
Politetrafluoretilenas (PTFE), paprastai vadinamas teflonu, pasižymi keliomis savybėmis, dėl kurių jis patrauklus kaitinant labai ėsdinančias srutas. Chemiškai jis yra inertiškas beveik visoms rūgštims, šarmams ir oksiduojančioms medžiagoms, su kuriomis susiduriama pramoniniuose procesuose. Tai visiškai pašalina elektrocheminės korozijos kelią.
Mechaniškai PTFE nesiremia kietu paviršiumi, kad būtų atsparus dilimui. Vietoj to, jo maža-trintis, nepridegančios savybės sumažina abrazyvinių dalelių polinkį prilipti prie paviršiaus arba šlifuoti. Abrazyvinio naudojimo patirtis rodo, kad dalelės labiau linkusios slysti per PTFE paviršių, o ne agresyviai įsiterpti ar subraižyti, o tai sumažina mechaninio susidėvėjimo greitį.
Toks elgesys skiriasi nuo metalų, kur dalelės gali įsirėžti arba įsiskverbti į paviršių, ir kai kurios kietos dangos, kurios įtrūksta arba išsisklaido pakartotinai veikiant. Nors PTFE yra minkštesnis už metalus ar keramiką, dėl jo gebėjimo išsiskirti daleles ir atsispirti nuosėdoms gali pailgėti efektyvus tarnavimo laikas mišraus susidėvėjimo{1}}korozijos aplinkoje.
Palyginimas su keraminiais ir{0}}kieto paviršiaus apvalkalais
Dėl jų kietumo ir atsparumo nusidėvėjimui keraminiai-apvalkali šildytuvai kartais naudojami abrazyviniam naudojimui. Keramika gali gerai apsisaugoti nuo gryno trinties, tačiau ji turi apribojimų labai ėsdinančioje arba terminio ciklo aplinkoje. Tam tikros cheminės medžiagos laikui bėgant gali pažeisti keramines medžiagas, o terminis šokas arba mechaninis poveikis gali sukelti įtrūkimus.
Kai pažeidžiamas keraminis apvalkalas, gedimas dažnai būna staigus ir visiškas. Priešingai, PTFE dėvisi laipsniškai, todėl paslaugos elgesys yra nuspėjamas. Iš tikrųjų geriausias pasirinkimas priklauso nuo cheminio agresyvumo, dalelių kietumo ir mechaninių sąlygų bake pusiausvyros.
Praktiniai projektavimo aspektai kaitinant srutomis
Vien medžiagų pasirinkimas negarantuoja abrazyvinių srutų patikimumo. Sistemos projektavimas ir montavimo praktika turi didelę įtaką šildytuvo tarnavimo laikui.
Šildytuvo išdėstymas yra labai svarbus. Tiesioginio susidūrimo zonos-, pvz., sritys, esančios šalia srutų įleidimo angų, siurblio išleidimo taškų ar maišytuvo menčių-, veikia šildytuvus su didžiausiu dalelių greičiu ir smūgio jėgomis. Pastačius šildytuvus mažesnės-turbulencijos rezervuaro srityse, galima žymiai sumažinti susidėvėjimą.
Apvalkalo storis yra dar vienas svarbus kintamasis. Storesnis PTFE apvalkalas suteikia papildomos medžiagos, kuri sugeria susidėvėjimą prieš pažeidžiant kaitinimo elementą. Nors tai gali šiek tiek sumažinti šilumos perdavimo efektyvumą, kompromisas dažnai pateisinamas ilgesniu tarnavimo laiku ir sumažinta priežiūra.
Sandarinimo ir flanšo konstrukcija nusipelno ypatingo dėmesio. Abrazyvinės srutos labai efektyviai prasiskverbia į mažus tarpus. Tvirti flanšiniai sandarikliai, suderinami su chemija ir darbo temperatūra, yra būtini, kad būtų išvengta nuotėkio į elektros gaubtus. Patirtis rodo, kad sandariklio gedimas yra dažna antrinė šildytuvo pažeidimų srutų sistemose priežastis.
Mechaninė parama ir apsauga
Talpyklose su maišytuvais arba dideliu kietųjų dalelių kiekiu mechaninė šildytuvo agregato atrama tampa tokia pat svarbi, kaip ir pati apvalkalo medžiaga. Nepalaikomi šildytuvai gali vibruoti arba deformuotis veikiant skysčio jėgoms, todėl tam tikruose taškuose padidėja susidėvėjimas. Pridėjus atraminius laikiklius, apsaugas ar įvores, šildytuvas gali stabilizuotis ir apsaugoti jį nuo tiesioginio dalelių poveikio.
Kai kuriose programose keli mažesnės -galios šildytuvai, paskirstyti visame bake, užtikrina didesnį patvarumą nei vienas didelės-galios elementas. Šis metodas sumažina vietinę turbulenciją ir leidžia lanksčiau išdėstyti toliau nuo stiprių dilimo zonų.
Išvada
Šildant labai korozinius skysčius, kuriuose yra abrazyvinių kietųjų dalelių, reikia kruopščiai suderinti cheminį inertiškumą ir mechaninį atsparumą. Tokiose aplinkose gedimų mechanizmai atsiranda dėl kombinuoto susidėvėjimo{1}}korozijos poveikio, kuris greitai nugali įprastus šildytuvus. PTFE-apvalkalai šildytuvai siūlo įtikinamą sprendimą, pašalindami cheminį poveikį ir sumažindami mechaninį šveitimą dėl mažos-trinties, nepridegančių paviršių.
Tačiau ilgalaikis{0}}patikimumas priklauso ne tik nuo medžiagos pasirinkimo. Svarbų vaidmenį atlieka šildytuvo išdėstymas, apvalkalo storis, mechaninė atrama ir tvirtas sandarinimas. Cisternams su maišytuvais, dideliu kietųjų dalelių apkrovimu ar stipria turbulencija, pagal užsakymą sukurtas -šildytuvo agregatas, kuris sprendžia tiek chemines, tiek mechanines problemas, dažnai duoda geriausius rezultatus. Abrazyvinėse-korozinėse srityse apgalvota inžinerija išlieka veiksmingiausia strategija siekiant sumažinti pakeitimų skaičių ir palaikyti nuolatinį veikimą.
