Turse{0}}indutseeritud vibratsiooni väljakutse DMC reboilerites
Dimetüülkarbonaadi (DMC) puhastuskolonnides temperatuuril 90 kraadi ja 5 baari kasutatakse veekeetja-tüüpi taaskeetjaid, millel on PFA-kattega torukimpud. DMC põhjustab PFA paisumist 1,5% mahust, muutes torude mehaanilisi omadusi ja vibratsiooni summutamist. 7 DMC tootmisüksuse kvantitatiivne analüüs näitab, et 2,0 mm PFA seinad paisuvad 2,03 mm-ni, vähendades elastsusmoodulit 480 MPa-lt 380 MPa-le (vähenemine 21%). See vähendab loomulikku sagedust 10% ja suurendab vibratsiooni amplituudi 25%, lühendades torude -kuni -torude liigeste väsimise eluiga 10 aastalt 4 aastale.
Turse mõju mehaanilistele omadustele
DMC neeldumine (1,5 mahuprotsendiline paisumine) plastifikeerib PFA, vähendades jäikust ja suurendades summutusvõimet. Testimine 90 kraadi juures DMC{3}}küllastunud PFA-s:
| Parameeter | Kuiv PFA | DMC-Paistes PFA (1,5% paisumine) | Muuda |
|---|---|---|---|
| Elastsusmoodul (MPa) | 480 | 380 | -21% |
| Salvestusmoodul (MPa sagedusel 1 Hz) | 420 | 320 | -24% |
| Kaomoodul (MPa) | 45 | 55 | +22% |
| Summutuse suhe (ζ) | 0.05 | 0.08 | +60% |
| Omasagedus (f_n) | 100% | 90% | -10% |
Vibratsiooni amplituud ja torukimbu dünaamika
Veekeetja taaskeetjates tekitab kahe{0}}faasiline vool (keev DMC) voolu-indutseeritud vibratsiooni. 5 m pikkuse toru puhul suurendab vähenenud jäikus amplituudi:
| Toru seisukord | Loomulik sagedus (Hz) | Vibratsiooni amplituud (mm tipp) | Toru-to-toru lehe pinge (MPa) | Tsükli eluiga kuni väsimuse ebaõnnestumiseni |
|---|---|---|---|---|
| Kuiv (alustase) | 22 | 0.8 | 25 | >10^7 tsüklit |
| DMC{0}}paistes (1,5%) | 20 | 1.0 | 31 | 5×10^6 tsüklit |
| DMC-paistes + vool | 19 | 1.2 | 38 | 2×10^6 tsüklit |
| Paistes + kahjustatud liiges | 17 | 1.5 | 48 | 5×10^5 tsüklit |
Toru-to-toru liigese väsimine
PFA toru ja roostevabast terasest torulehe vaheline ühenduskoht kogeb vibratsioonist tingitud tsüklilist pinget. Paisunud PFA-l on väiksem tugevus ja suurem roome, mis kiirendab liigesepuudulikkust. Väsimuskatse 90 kraadi juures DMC-s:
| Liigese tüüp | PFA seisukord | Tsüklid lekkeni (rõhk 1 baari) | Rikkerežiim |
|---|---|---|---|
| Mehaaniline ümbris | Kuivatage | 8×10^6 | Höövli lõdvenemine |
| Mehaaniline ümbris | Paistes | 2×10^6 | PFA roome, leke |
| Liimitud-liimitud | Kuivatage | 5×10^6 | Bondi väsimus |
| Liimitud-liimitud | Paistes | 1×10^6 | Sidemete ebaõnnestumine, turse stress |
| Keevitatud (PFA{0}}PFA) | Paistes | 4×10^6 | Keevisliide, vastuvõetav |
Turse kineetika ja stabiliseerumine
DMC turse saavutab tasakaalu pärast 500 tundi 90 kraadi juures. Sel perioodil muutuvad toru mõõtmed ja liigeste pinge jaotub ümber. Uute katelde puhul tehke eelpaisutamine- (DMC 90 kraadi juures 500 tundi) enne mehaaniliste ühenduste lõplikku pöördemomenti. Pärast turse tasakaalu saavutamist paraneb liigeste pöördemomendi säilimine.
Seina paksus ja turse stress
Paksemad seinad kogevad suurema piirangu tõttu suuremat paisumisstressi. 1,5 mm seina puhul on paisumispinge 2,5 MPa; 2,0 mm jaoks 3,5 MPa; 2,5 mm jaoks, 5,0 MPa. Suurem pinge kiirendab liigeste roomamist. DMC-teenuse jaoks määrake õhemad seinad (1,5–1,8 mm), et minimeerida liigeste paisumispinget, vaatamata veidi suuremale läbitungimisriskile.
| Seina paksus | Turse stress (MPa) | Ühine eluea vähendamise tegur | Soovitatav liigesetüüp |
|---|---|---|---|
| 1,5 mm | 2.5 | 0.8x | Mehaaniline ümbris |
| 1,8 mm | 3.0 | 1,0x (alustase) | Mehaaniline või keevitatud |
| 2,0 mm | 3.5 | 1.3x | Keevitatud |
| 2,5 mm | 5.0 | 2.0x | Keevitatud (kohustuslik) |
Vibratsiooni summutamine paistes PFA-ga
Suurenenud summutussuhe (0,05 → 0,08) on kasulik resonantsi amplituudi vähendamiseks, kuid ei saa kompenseerida jäikuse vähenemist. Puhasefekt on suurem amplituud resonantsil. Teadaolevate vooluhulga-vibratsiooniprobleemidega katlate puhul määrake torude tugiplaadid üksteisest lähemale (0,8 m vs . 1.2m), et suurendada omasagedust ja vähendada amplituudi.
Spetsifikatsiooni juhend DMC-katladele
90-kraadise DMC-puhastusboilerite jaoks määrake PFA seinapaksusega 1,8 mm (paisumispinge minimeerimiseks) ja keevitatud toru -to{3}}torude lehtede liitekohad. Enne lõplikku kokkupanekut on vaja eel-paisutada (DMC 90 kraadi juures 500 tundi). Vibratsiooni{9}}kriitiliste konstruktsioonide korral määrake torude toe vahekaugus ja tehke lõplike elementide analüüs, sealhulgas paisunud PFA mehaanilised omadused. Hinnapakkumiste taotlemisel esitage toru pikkus, tugivahe ja eeldatav kahefaasiline voolurežiim. Keevisliidete lisatasu (10-15% mehaanilistest) on õigustatud DMC-teenuse 4 korda pikema väsimuse tõttu, kus katla rike põhjustab kolonni väljalülitamise, mis maksab 20 000-50 000 dollarit päevas. Olemasolevate mehaaniliste ühendustega katelde puhul pingutage uuesti pärast 500 töötundi (paisutamisjärgne), seejärel kord aastas. Kõrge vibratsiooniga süsteemide jaoks (ennustav kahefaasilise voolu modelleerimise põhjal) määrake 1,5 mm seinad keevisliidete ja täiendavate tugiplaatidega.
