Pietūkuma{0}}izraisītās vibrācijas izaicinājums DMC reboileros
Dimetilkarbonāta (DMC) attīrīšanas kolonnās 90 grādu un 5 bar temperatūrā tiek izmantoti tējkannas-tipa atkārtoti katli ar PFA-pārklātiem cauruļu kūļiem. DMC izraisa PFA uzbriest par 1,5% tilpuma, mainot cauruļu mehāniskās īpašības un vibrācijas slāpēšanu. Kvantitatīvā analīze no 7 DMC ražotnēm liecina, ka 2,0 mm PFA sienas uzbriest līdz 2,03 mm, samazinot elastības moduli no 480 MPa līdz 380 MPa (samazinājums par 21%). Tas samazina dabisko frekvenci par 10% un palielina vibrācijas amplitūdu par 25%, samazinot caurules -līdz-caurules loksnes locītavas noguruma kalpošanas laiku no 10 gadiem līdz 4 gadiem.
Pietūkuma ietekme uz mehāniskajām īpašībām
DMC absorbcija (1,5% tilpuma pietūkums) plastificē PFA, samazinot stingrību un palielinot amortizācijas spēju. Testēšana pie 90 grādu DMC{3}}piesātinātā PFA:
| Parametrs | Sausais PFA | DMC-PFA pietūkums (1,5% uzbriest) | Mainīt |
|---|---|---|---|
| Elastības modulis (MPa) | 480 | 380 | -21% |
| Uzglabāšanas modulis (MPa pie 1 Hz) | 420 | 320 | -24% |
| Zaudējuma modulis (MPa) | 45 | 55 | +22% |
| Amortizācijas koeficients (ζ) | 0.05 | 0.08 | +60% |
| Dabiskā frekvence (f_n) | 100% | 90% | -10% |
Vibrācijas amplitūda un cauruļu komplekta dinamika
Tējkannas reboilatoros divu{0}}fāžu plūsma (viršanas DMC) rada plūsmas-izraisītu vibrāciju. 5 m garai caurulei samazināts stingums palielina amplitūdu:
| Caurules stāvoklis | Dabiskā frekvence (Hz) | Vibrācijas amplitūda (maksimums mm) | Caurules-uz-caurules loksnes spriegums (MPa) | Cikla dzīves ilgums līdz noguruma neveiksmei |
|---|---|---|---|---|
| Sauss (bāzes līmenis) | 22 | 0.8 | 25 | >10^7 cikli |
| DMC{0}}pietūkums (1,5%) | 20 | 1.0 | 31 | 5×10^6 cikli |
| DMC-pietūkušas + plūsma | 19 | 1.2 | 38 | 2×10^6 cikli |
| Uztūkusi + bojāta locītava | 17 | 1.5 | 48 | 5×10^5 cikli |
Caurules-līdz-caurules loksnes locītavu nogurums
Savienojums starp PFA cauruli un nerūsējošā tērauda caurules loksni saskaras ar ciklisku vibrācijas spriegumu. Pietūkušam PFA ir mazāka izturība un lielāka šļūde, kas paātrina locītavu mazspēju. Noguruma pārbaude 90 grādu leņķī DMC:
| Savienojuma veids | PFA stāvoklis | Cikli līdz noplūdei (1 bar spiediens) | Neveiksmes režīms |
|---|---|---|---|
| Mehāniskā uzmava | Sauss | 8×10^6 | Uzmavu atslābināšana |
| Mehāniskā uzmava | Pietūkušas | 2×10^6 | PFA šļūde, noplūde |
| Līmējoša{0}}līmēta | Sauss | 5×10^6 | Bonda nogurums |
| Līmējoša{0}}līmēta | Pietūkušas | 1×10^6 | Saites neveiksme, pietūkuma stress |
| Metināts (PFA-PFA) | Pietūkušas | 4×10^6 | Metināšanas šļūde, pieņemama |
Pietūkuma kinētika un stabilizācija
DMC pietūkums sasniedz līdzsvaru pēc 500 stundām 90 grādu temperatūrā. Šajā periodā mainās caurules izmēri, un locītavu spriegums pārdalās. Jauniem katliem veiciet iepriekšēju-uzpūšanos (DMC 90 grādos 500 stundas) pirms mehānisko savienojumu galīgā griezes momenta. Pēc pietūkuma līdzsvara uzlabojas locītavas griezes momenta saglabāšana.
Sienas biezums un pietūkums
Biezākām sienām ir lielāka pietūkuma spriedze lielāka ierobežojuma dēļ. 1,5 mm sienai pietūkuma spriegums ir 2,5 MPa; 2,0 mm, 3,5 MPa; 2,5 mm, 5,0 MPa. Lielāks spriegums paātrina locītavu šļūdei. DMC pakalpojumam norādiet plānākas sienas (1,5–1,8 mm), lai samazinātu savienojumu pietūkumu, neskatoties uz nedaudz lielāku caurlaidības risku.
| Sienas biezums | Pietūkuma stress (MPa) | Kopējais mūža samazināšanas faktors | Ieteicamais savienojuma veids |
|---|---|---|---|
| 1,5 mm | 2.5 | 0.8x | Mehāniskā uzmava |
| 1,8 mm | 3.0 | 1,0 x (bāzes līmenis) | Mehāniski vai metināti |
| 2,0 mm | 3.5 | 1.3x | Metinātas |
| 2,5 mm | 5.0 | 2.0x | Metināts (obligāts) |
Vibrāciju slāpēšana ar pietūkušu PFA
Palielināta slāpēšanas attiecība (0,05 → 0,08) ir labvēlīga rezonanses amplitūdas samazināšanai, bet nevar kompensēt samazināto stingrību. Tīrais efekts ir lielāka amplitūda rezonansē. Reboilers ar zināmām plūsmas -izraisītās vibrācijas problēmām, norādiet cauruļu atbalsta plāksnes tuvāk (0,8 m pret . 1.2 m), lai palielinātu dabisko frekvenci un samazinātu amplitūdu.
Specifikācijas norādījumi DMC reboileriem
DMC attīrīšanas katliem 90 grādu leņķī norādiet PFA ar sieniņu biezumu 1,8 mm (lai samazinātu pietūkuma spriegumu) un metinātas caurules -uz-caurules loksnes savienojumiem. Pirms galīgās montāžas nepieciešams iepriekš-uzbriest (DMC 90 grādos 500 stundas). Vibrācijas-kritiskām konstrukcijām norādiet tuvāku cauruļu balstu atstarpi un veiciet galīgo elementu analīzi, tostarp uzbriedušas PFA mehāniskās īpašības. Pieprasot piedāvājumus, norādiet caurules garumu, atbalsta atstarpi un paredzamo divu{11}}fāžu plūsmas režīmu. Piemaksa par metinātajiem savienojumiem (10-15% salīdzinājumā ar mehānisko) ir pamatota ar 4 reizi ilgāku noguruma kalpošanas laiku DMC servisā, kur atkārtotas katla atteice izraisa kolonnas izslēgšanu, kas maksā 20 000 -50 000 ASV dolāru dienā. Esošiem katliem ar mehāniskiem savienojumiem, pēc 500 stundām sākotnējās darbības (pēc pietūkuma), pēc tam katru gadu atkārtoti pievelciet momentu. Sistēmām ar augstu vibrāciju (paredzama no divfāžu plūsmas modelēšanas) norādiet 1,5 mm sienas ar metinātiem savienojumiem un papildu atbalsta plāksnēm.
