Ak je titánový ohrievač inštalovaný horizontálne v odpadovej nádrži na odsírenie spalín pri pH 2,5, ktorý rozstup podpier (600 mm vs

Nádrže na odsírenie spalín zvyčajne obsahujú kvapalinu s pH 2,5 a vysokými hladinami chloridov (10 000 až 30 000 ppm) a suspendované častice, ako je sadra a vápenec. Horizontálne titánové ohrievače sú podopreté pozdĺž ich dĺžky v intervaloch. Uvoľňovanie vírov a turbulencie v dôsledku prúdenia cez rúrky z miešadiel, recirkulačných čerpadiel alebo prebublávania plynu. Vlastná frekvencia klesá pre flexibilné rozpätie rúr pri vzdialenosti podpery 900 mm. Frekvencie vírenia s typickými prietokmi FGD 0,5 až 2 m/s môžu vybudiť trubicu do rezonancie a potenciálne viesť k vysokej únave cyklu. Vlastná frekvencia elektrónky je zvýšená nad rozsah budenia použitím menšieho rozstupu podpier 600 mm, čo znižuje amplitúdu vibrácií a únavové poškodenie. V prípade rúrok s priemerom 25 mm pri rýchlostiach prúdenia 1,5 m/s umožňuje vzdialenosť 600 mm bezpečnú prevádzku, zatiaľ čo rozstup 900 mm vedie k rezonancii a únavovému rozpadu v priebehu mesiacov.

Vibračná únava vo zväzkoch rúrok-indukovaná prietokom: Mechanizmus

Keď tekutina prúdi cez rúrku, víry sa striedavo šíria z horného a spodného povrchu rúrky s frekvenciou f_v=(St × V)/D, kde St je Strouhalovo číslo (pri valcoch okolo 0,2), V je rýchlosť prúdenia a D je vonkajší priemer rúrky. Pre rúrku s priemerom 25 mm pri rýchlosti 1,5 m/s je f_v približne 12 Hz. Ak je vlastná frekvencia f_n trubice do 20 % od f_v, dôjde k rezonancii a amplitúda vibrácií sa vynásobí 10 až 50-krát. Únavové praskanie je dôsledkom cyklického ohybového napätia v podperách. Hranica únavy pre titán triedy 2 je asi 200 MPa. Pri rezonancii môžu byť deformácie väčšie ako 300 MPa a únavové zlyhanie môže nastať v 105 až 106 cykloch, čo znamená týždne alebo mesiace nepretržitej prevádzky. Vlastná frekvencia závisí od vzdialenosti podpier a súvisí s inverznou druhou mocninou dĺžky rozpätia: f_n ∝ 1/L².

Kvantitatívna prirodzená frekvencia a únavová životnosť pre rôzne rozstupy podpier

Prirodzená frekvencia a únavová životnosť boli vypočítané a overené pre 25 mm vonkajší priemer, hrúbku steny 1,5 mm, titánovú rúrku triedy 2 vyplnenú izoláciou z oxidu horečnatého a odporovým drôtom. Vlastná frekvencia pre rozstup podpier 600 mm je 22–28 Hz, čo je viac ako bežný rozsah frekvencie uvoľňovania vírov pri rýchlostiach prúdenia 0,6–1,8 m/s (5–15 Hz). Amplitúda vibrácií je stále pod 0,1 mm a únavová životnosť presahuje 10^8 cyklov, čo je prakticky neobmedzené. Vlastná frekvencia s rozostupom 750 mm je v rozsahu 14–18 Hz, ktorý sa prekrýva s rozsahom prelínania pri rýchlostiach 1,0–1,3 m/s. Rezonancia je stredná s amplitúdami 0,2–0,5 mm a únavová životnosť klesá na 10 6 až 10 7 cyklov, čo sa rovná 1–10 rokom v závislosti od podmienok prúdenia. Vlastná frekvencia klesá na 9-12 Hz pri rozstupe 900 mm. To je v rozsahu prepadu pre rýchlosti 0,7-1,5 m/s. Vysoké riziko rezonancie vedie k amplitúdam 0,5 – 2 mm a únavovej životnosti k 104 – 105 cyklom, čo sú týždne alebo mesiace. 1, rozstup 200 mm poskytuje prirodzené frekvencie 5 – 7 Hz a významnú rezonanciu s typickými tokmi a neodporúča sa pre žiadnu nepretržitú prevádzku.

Vplyv rýchlosti prúdenia a priemeru trubice na kritickú vzdialenosť

Rozhodujúca vzdialenosť podpier je funkciou vonkajšieho priemeru rúrky a projektovaného rozsahu rýchlosti prúdenia. Rozsah uvoľňovania víru je 5-10 Hz pre 20 mm trubicu s rýchlosťami prúdenia 0,5-1,0 m/sa minimálna vzdialenosť podpery, aby sa zabránilo rezonancii, je 700 mm. Pre 20 mm rúrku je rozsah tlmenia 10-15 Hz s rýchlosťami 1,0-1,5 m/s. Minimálny rozstup je 600 mm. Pre 25 mm rúrku pri rýchlostiach 0,5 – 1,0 m/s je prelínanie 4 – 8 Hz a minimálny rozostup je 800 mm. Pre 25 mm rúrku pri rýchlostiach 1,0 – 1,5 m/s je prepad 8 – 12 Hz a minimálna vzdialenosť 650 mm. Pre rúrku s priemerom 25 mm a rýchlosťami 1,5 – 2,0 m/s je prelievanie 12 – 16 Hz a minimálny rozostup je 600 mm. Pre 32 mm rúrku pri rýchlostiach 1,5 – 2,0 m/s je prepad 9 – 13 Hz a minimálny rozstup je 700 mm. Čím užšia vzdialenosť podpier je potrebná pre vyššie rýchlosti prúdenia, nezávisle od priemeru rúrky.

Sprievodca výberom rozstupov servisnej podpory FGD

Nasledujúca tabuľka uvádza odporúčané rozstupy podpier pre horizontálne titánové ohrievače, ktoré manipulujú s odpadom z odsírenia spalín pri pH 2,5 na základe odhadovanej rýchlosti prúdenia a požadovanej únavovej životnosti.

Rozsah prietokovej rýchlosti (m/s) Vonkajší priemer trubice (mm) Odporúčaný rozstup podpery (mm) Očakávaná únavová životnosť Dominantné zlyhanie pri prekročení rozstupu<0.8 20-25 900 > 10 yearsSlight vibration
>10 rokov 0.8-1.2 20 700 Vibračná únava
0.8-1.2 25 800 >10 rokov Vibračná únava
1.2-1.6 20 600 >10 rokov Vibračná únava
1.2-1.6 25 650 5-10 rokov ÚNAVOVÉ VIBRÁCIE
1,6–2.0 20 550 5–10 rokovErózia-môže dominovať korózia2,0 Akékoľvek 500<5 years Combined flow impacts
Engineering Beyond Support Spaces

Nosný materiál má veľký vplyv na únavovú životnosť. Pevné podpery privarené k rúre prenášajú celé zaťaženie vibráciami. Flexibilné podpery, ako sú PTFE-lemované svorky, znižujú vibrácie o 30 – 50 %. Tuhosť v ohybe je ovplyvnená hrúbkou steny rúrky a 2,0 mm stena ponúka 2,4-násobok ohybovej tuhosti ako 1,5 mm stena, čo umožňuje zvýšiť rozstup podpier o 15 – 20 %. Titánová trieda (2. trieda vs. trieda 7) neovplyvňuje tuhosť ani odolnosť proti únave, pretože má rovnaké elastické moduly. Chemické zloženie odpadových vôd z FGD (pH 2,5, vysoký obsah chloridov) výrazne neurýchľuje vznik únavového lomu, pokiaľ je trubica pasívna. V prítomnosti koróznych jám, ktoré fungujú ako koncentrátory napätia, sa únavová životnosť zníži o 50 – 90 %. Dobré uzemnenie, aby sa zabránilo bludným prúdom, tiež znižuje lokálnu koróziu, ktorá by mohla byť miestami vzniku trhlín.

Vytvorenie dobre{0}}informovanej špecifikácie

Vypočítajte predpokladanú rýchlosť prúdenia cez rúrky pre horizontálny titánový ohrievač vo výtoku z pračky FGD pri pH 2,5. Pre rýchlosti 1,0 až 1,5 m/s, ktoré sú typické pre miešané nádrže s odťahovacím zariadením, špecifikujte rozstup podpier 600 mm pre rúry s vonkajším priemerom 20 mm alebo 650 mm pre rúry s priemerom 25 mm. Vyžadujte skôr flexibilné podpery (svorky s PTFE podšívkou) než tuhé zvárané konzoly. Existujúce ohrievače s rozpätím 900 mm a vibráciami by mali mať pridané medziľahlé podpery, aby sa rozpätie zmenšilo na 600 mm. Na uvedenie do prevádzky použite akcelerometer na meranie amplitúdy vibrácií trubice. Ak je amplitúda pri akomkoľvek prietoku väčšia ako 0,2 mm, pridajte podpery alebo znížte rýchlosť čerpadla. Konštruktér vyberie správnu vzdialenosť podpier, 600 mm namiesto 900 mm, aby sa minimalizovala únava z vibrácií spôsobená prúdením{17} pre dlhodobú-spoľahlivosť pri náročnom používaní FGD odpadových vôd.