Ako ovplyvní napučiavanie 2,0 mm PFA stien pomocou DMC (zvýšenie objemu o 1,5 %) vlastnosti tlmenia vibrácií zväzku rúrok a ich životnosť pri únave{6} pri opätovnom namontovaní varákov typu kanvice- do stĺpcov na čistenie dimetylkarbonátu (DMC) (90 stupňov, 5 barov){6}{6}

Problém vibrácií-indukovaných opuchom v DMC Reboilers
Kotlíkové-varáky so zväzkami rúrok potiahnutými PFA-sa používajú v čistiacich kolónach s dimetylkarbonátom (DMC), ktoré pracujú pri 90 stupňoch a tlaku 5. PFA napučiava o 1,5 % objemu v dôsledku DMC, čím sa menia mechanické vlastnosti a tlmenie vibrácií rúr. Kvantitatívne údaje zo 7 výrobných závodov DMC demonštrujú, že 2,0 mm PFA steny expandujú na 2,03 mm, čím sa znižuje modul pružnosti zo 480 MPa na 380 MPa (21 % zníženie). Únavová životnosť spojov-k{15}}rúrkovému plechu sa skrátila z 10 rokov na 4 roky v dôsledku 10 % zníženia vlastnej frekvencie a 25 % zvýšenia amplitúdy vibrácií.

Vplyv napučiavania na mechanické vlastnosti
PFA je plastifikovaná absorpciou DMC (1,5% objemové napučiavanie), čo zvyšuje tlmiacu kapacitu a znižuje tuhosť. Testovanie pri 90 stupňoch v DMC-saturovanej PFA:

Zmena parametra Suchá PFA DMC-Napuchnutá PFA (1,5 % opuch)
MPa (modul pružnosti) 480 380 -21 %
420 320 -24 % modul úložiska (MPa pri 1 Hz)
Stratový modul (MPa)=45 + 22 %
Pomer tlmenia (ζ)=0.05 + 0.08 + 60 %
Prirodzená frekvencia (f_n): 100 %, 90 % a -10 %
Amplitúda vibrácií a dynamika zväzku trubíc
Vibrácie vyvolané prietokom -vytvárajú v kotlíkových varniach dvojfázový{1}}prúd (var DMC). Pre 5 m dlhú trubicu nižšia tuhosť zvyšuje amplitúdu:

Stav trubice Prirodzená frekvencia (Hz) Amplitúda vibrácií (maximálna mm) Cyklus Životnosť až únava Porucha trubice-do{1}}Napätie trubice (MPa)
Dry (baseline) 22 0.8 25 >10^7 cyklov
DMC-opuchnuté (1,5 %) 20 1.0 31 5×10^6 cyklov
DMC-opuchnuté + prietok 19 1.2 38 2×10^6 cyklov
Opuchnutý + poranený kĺb 17 1.5 48 5×10^5 cyklov
Únava kĺbov z rúrky do rúrkovnice
Vibrácie spôsobujú cyklické namáhanie na spoji medzi PFA rúrou a rúrkou z nehrdzavejúcej ocele. Porucha kĺbu je urýchlená zvýšeným tečením opuchnutých PFA a zníženou pevnosťou. Testovanie únavy pri 90 stupňoch v DMC:

Typ spoja PFA Stavové cykly do netesnosti (1 bar tlaku) Spôsob poruchy
Suché mechanické uvoľnenie objímky 8x10^6
Opuchnutá mechanická objímka 2×10^6 PFA tečenie a netesnosť
Suché lepidlo 5x10^6-únava lepeného spoja
Lepidlo-spojené Napuchnuté 1×10^6 Napätie na opuch, zlyhanie väzby
Zvárané (PFA-PFA) Napučané 4×10^6 Tečenie zvaru, prijateľné
Kinetika opuchu a stabilizácie
Napučiavanie DMC dosiahne rovnováhu po 500 hodinách pri 90 stupňoch. Posuny napätia v kĺboch ​​a rozmery rúr sa v tomto čase menia. Pre-napučanie (DMC pri 90 stupňoch počas 500 hodín) by sa malo pre nové varáky vykonať pred konečným krútiacim momentom mechanických spojov. Po rovnováhe opuchu sa zlepšuje retencia kĺbového krútiaceho momentu.

Hrúbka steny a napätie z opuchu
Pretože sú viac obmedzené, hrubšie steny podliehajú väčšiemu namáhaniu pri napučiavaní. Pre 1,5 mm stenu je napätie pri napučiavaní 2,5 MPa; pre 2,0 mm, 3,5 MPa; pre 2,5 mm, 5,0 MPa. Dotvarovanie kĺbu sa urýchľuje zvýšeným napätím. Napriek o niečo vyššiemu riziku prenikania špecifikujte pre DMC použitie tenšie steny (1,5 – 1,8 mm), aby ste znížili zaťaženie kĺbov napučiavaním.

Hrúbka steny Napätie pri opuchu (MPa) Faktor zníženia životnosti spoja Navrhovaný typ spoja
1,5 mm 2,5 x 0,8 mechanická objímka
1,8 mm 3,0 x (základná čiara) Zvárané alebo mechanické
2,0 mm 3.5 1.3 x Zvarené 2,5 mm 5.0 2.0 x Zvarené (povinné)
Použitie opuchnutého PFA na zníženie vibrácií
Hoci to môže pomôcť znížiť amplitúdu rezonancie, zvýšený pomer tlmenia (0,05 → 0,08) nemôže nahradiť zníženú tuhosť. Vyššia amplitúda pri rezonancii je celkovým výsledkom. Ak chcete zvýšiť prirodzenú frekvenciu a znížiť amplitúdu, špecifikujte podperné dosky rúrok s užším rozstupom (0,8 m vs

Pokyny pre špecifikácie DMC Reboiler
Pre čistiace varáky DMC pri 90 stupňoch špecifikujte PFA s hrúbkou steny 1,8 mm (na zníženie napätia pri napučiavaní) a zvárané spojky -k{3}} rúrkovnici. Pred konečnou montážou je potrebné pred{5}}napučanie (DMC pri 90 stupňoch počas 500 hodín). Pre systémy kritické z hľadiska vibrácií- by sa mala špecifikovať užšia vzdialenosť podpery rúrok a do výpočtov konečných prvkov by sa mali zahrnúť mechanické vlastnosti napučiavania PFA. Pri vyžiadaní cenových ponúk uveďte dĺžku trubice, rozstup podpier a predpokladaný dvojfázový{11} režim prietoku. Štvornásobne{13}}vyššia únavová životnosť pri prevádzke DMC, keď porucha varáku vedie k zastaveniu kolóny, ktorá stojí 20 000 – 50 000 USD za deň, ospravedlňuje prémiu za zvárané spoje (10 – 15 % oproti mechanickému). Po 500 hodinách počiatočnej prevádzky (po-napučaní) a potom každý rok znova natiahnite existujúce varáky s mechanickými spojmi. Špecifikujte 1,5 mm steny so zváranými spojmi a dodatočnými podpornými doskami pre systémy s vysokými vibráciami (predvídateľné z dvojfázovej simulácie prúdenia).