Untuk dinding PFA nipis 1 mm dalam perkhidmatan buburan pelelas pada 1.5 m/s, saiz zarah maksimum yang dibenarkan untuk mengelakkan pitting (hakisan setempat lebih dalam daripada 0.1 mm/tahun) ialah 150–200 µm untuk zarah keras (silika, alumina, Mohs 7–9) dan 300–400 µm untuk karbonat, bekal dan 300–400 µm lembut. Mohs 3–4). Zarah yang lebih besar menyebabkan pitting kerana tenaga hentamannya (E ∝ d³ × v²) melebihi ambang kritikal untuk hasil PFA. Zarah silika 300 µm pada 1.5 m/s menjana tenaga hentaman kira-kira 0.5 µJ, cukup untuk mencipta{16}}kawah mikro (dalam 5–10 µm) pada permukaan PFA. Hentakan berulang membesarkan kawah ke dalam lubang. Untuk dinding 1 mm, lubang lebih dalam daripada 0.3 mm (30% ketebalan) mengurangkan hayat dengan ketara. Untuk mengelakkan pitting, hadkan saiz zarah kepada<200 µm for hard abrasives, or reduce velocity to <1.0 m/s.
Tenaga Kesan dan Ambang Pitting
Saiz zarah kritikal d_crit diperoleh daripada model hakisan: d_crit ∝ (H_PFA / (ρ_p × v²))^(1/3), dengan H_PFA ialah kekerasan (≈ 65 Shore D, ≈ 20 MPa lekukan). Untuk silika (ρ=2,650 kg/m³), v=1.5 m/s, d_crit ≈ 180 µm.
Zarah yang lebih besar menyebabkan pitting kerana:
Mereka mempunyai tenaga kinetik yang lebih tinggi (skala dengan d³)
Mereka mencipta lekukan yang lebih dalam (skala dengan d)
Mereka cenderung memberi kesan pada sudut yang lebih tinggi (kurang putaran)
Untuk dinding 1 mm, kedalaman lubang 0.3 mm mengurangkan baki ketebalan kepada 0.7 mm - masih boleh diterima. Tetapi lubang bertindak sebagai penumpu tekanan. Sebaik sahaja pitting bermula, kadar hakisan meningkat secara tempatan.
Had Saiz Zarah mengikut Bahan
| Bahan Zarah | Kekerasan (Mohs) | Ketumpatan (kg/m³) | Saiz Maks untuk 1 mm Dinding (µm) pada 1.5 m/s | Kedalaman Lubang Jangkaan (µm/tahun) | Syor |
|---|---|---|---|---|---|
| Pasir silika | 7 | 2,650 | 150–180 | 30–50 | Boleh diterima |
| alumina | 9 | 3,900 | 100–130 | 50–80 | Marginal |
| Silikon karbida | 9.5 | 3,200 | 80–100 | 80–120 | Tidak disyorkan |
| manik kaca | 5.5 | 2,500 | 250–300 | 10–20 | selamat |
| Batu kapur (CaCO₃) | 3 | 2,700 | 350–400 | 5–15 | selamat |
| Pelet polimer (HDPE) | 1–2 | 950 | >1,000 | <5 | selamat |
| Denda logam (keluli) | 5 | 7,800 | 150–200 | 20–40 | Boleh diterima |
| Abu terbang | 5–6 | 2,200 | 200–250 | 15–30 | Boleh diterima |
Pengaruh Halaju pada Saiz Zarah Kritikal
| Halaju (m/s) | D kritikal untuk Silika (µm) | Kedalaman Lubang (µm/tahun) pada d=200 µm | Nota |
|---|---|---|---|
| 0.5 | 400 | <5 | Selamat (tiada pitting) |
| 1.0 | 250 | 10–20 | Boleh diterima |
| 1.5 | 180 | 30–50 | Marginal untuk dinding nipis |
| 2.0 | 120 | 80–120 | Berisiko tinggi untuk dinding 1 mm |
| 2.5 | 90 | 150–200 | Tidak boleh diterima |
| 3.0 | 70 | 250–300 | Kegagalan yang cepat |
Panduan Praktikal untuk Dinding PFA 1 mm
| Keperluan Perkhidmatan | Saiz Zarah Maks | Kelajuan Maks | Jangkaan Hayat (tahun) |
|---|---|---|---|
| Zarah keras (silika, alumina) | <150 µm | 1.5 m/s | 1–2 |
| Zarah keras | <100 µm | 2.0 m/s | 1–2 |
| Zarah keras | <200 µm | 1.0 m/s | 2–3 |
| Zarah lembut (batu kapur, kaca) | <400 µm | 1.5 m/s | 3–5 |
| Mana-mana zarah | N/A | <0.5 m/s | 5–10 (hakisan boleh diabaikan) |
Contoh Medan
A mining slurry contained 250 µm silica sand at 1.5 m/s. A 1 mm PFA wall heater developed pits (0.4 mm deep) after 8 months, leading to perforation at a pit. The plant installed a 2 mm wall heater (same slurry). Pitting depth was 0.2 mm after 18 months (still safe). The plant also installed a hydrocyclone to remove particles >150 µm. Pemanas dinding 1 mm kemudiannya bertahan selama 3 tahun.
Pengesanan Pitting
Periksa permukaan pemanas dengan kaca pembesar (10–20×). Lubang muncul sebagai kawah kecil (diameter 0.2–1 mm). Ukur kedalaman lubang dengan tolok kedalaman atau dengan menggunakan jarum halus. Jika kedalaman lubang melebihi 0.3 mm pada dinding 1 mm, rancang penggantian dalam masa 6 bulan. Jika berbilang lubang melebihi 0.5 mm, ganti dengan segera.
Tebatan untuk Zarah Bersaiz Besar
Pasang skrin atau penapis upstream to remove particles >200 µm.
Kurangkan halaju aliransebanyak 20–30% (hakisan menurun sebanyak 50–70%).
Gunakan dinding yang lebih tebal(2–3 mm) – membenarkan lubang yang lebih dalam sebelum penembusan.
Gunakan lengan baju(PTFE, 1–2 mm) yang boleh diganti (lihat Artikel #64).
Kesimpulan: Untuk Dinding 1 mm pada 1.5 m/s, Saiz Zarah Maks Kurang daripada atau sama dengan 150–200 µm untuk Pelelas Keras
Untuk pemanas PFA dengan dinding tebal 1 mm dalam buburan kasar pada 1.5 m/s, saiz zarah maksimum yang dibenarkan untuk mengelakkan pitting ialah 150–200 µm untuk zarah keras (silika, alumina) dan 300–400 µm untuk zarah lembut (batu kapur, kaca). Zarah yang lebih besar menyebabkan kawah hentaman (lubang) yang semakin dalam dari semasa ke semasa, menebuk dinding nipis. Jika zarah bersaiz besar tidak boleh dikeluarkan, tingkatkan ketebalan dinding kepada 2–3 mm, kurangkan halaju, atau pasang lengan haus. Dinding 1 mm adalah halus. Ia tidak dapat menahan zarah yang besar dan keras. Saiz penting. Tapis keluar, perlahankan atau tebalkan. Hayat pemanas anda bergantung pada kawalan zarah. Ukur buburan anda, ketahui zarah anda, reka bentuk dengan sewajarnya. Dalam perkhidmatan yang melelas, dinding nipis berisiko. Dinding tebal lebih selamat. Pilih dengan bijak.
