Ha egy titán fűtőtest vízszintesen van beépítve egy füstgáz-kéntelenítő szennyvíztartályba 2,5 pH-érték mellett, melyik támasztávolság (600 mm vs

A füstgáz-kéntelenítő szennyvíztartályok jellemzően 2,5-ös pH-jú folyadékot és nagy mennyiségű kloridot (10 000-30 000 ppm) és lebegő részecskéket, például gipszet és mészkövet tartalmaznak. A vízszintes titán fűtőtestek hosszuk mentén időközönként alá vannak támasztva. Vortex leválás és turbulencia a csöveken keresztüli áramlás miatt keverőkből, recirkulációs szivattyúkból vagy gázfröccsenésből A természetes frekvencia csökken rugalmas csőfesztáv esetén 900 mm-es támasztótávolságnál. A tipikus 0,5-2 m/s FGD áramlási sebességű örvényleadási frekvenciák rezonanciába gerjeszthetik a csövet, és potenciálisan nagy ciklusú kifáradáshoz vezethetnek. A cső sajátfrekvenciáját a gerjesztési tartomány fölé emeljük egy szűkebb, 600 mm-es támasztávolsággal, ami csökkenti a rezgési amplitúdót és a kifáradási károsodást. A 25 mm-es átmérőjű, 1,5 m/s áramlási sebességű csöveknél a 600 mm-es elválasztás biztonságos működést tesz lehetővé, míg a 900 mm-es távolság hónapokon belül rezonancia- és kifáradásos leállást eredményez.

Flow{0}}Rezgés okozta fáradtság a csőkötegekben: a mechanizmus

Amint a folyadék átáramlik a csövön, a cső felső és alsó felületéről felváltva örvénylődnek le f_v=(St × V)/D frekvenciával, ahol St a Strouhal-szám (hengereknél körülbelül 0,2), V az áramlási sebesség és D a cső külső átmérője. Egy 25 mm átmérőjű csőnél 1,5 m/s sebességnél az f_v körülbelül 12 Hz. Ha a cső belső frekvenciája f_n az f_v 20%-án belül van, rezonancia lép fel, és a rezgés amplitúdója 10-50-szeresére szoroz. A kifáradási repedés a támasztékokon fellépő ciklikus hajlítófeszültség következménye. A 2. osztályú titán kifáradási határértéke körülbelül 200 MPa. A rezonanciánál a feszültségek 300 MPa-nál is nagyobbak lehetnek, és a kifáradási hiba 105-106 ciklus alatt következhet be, ami hetekig vagy hónapokig tartó folyamatos működést jelent. A sajátfrekvencia a támasztávolságtól függ, és a fesztáv hosszának fordított négyzetéhez kapcsolódik: f_n ∝ 1/L².

Kvantitatív természetes frekvencia és kifáradási élettartam különböző támasztávolságokhoz

A természetes frekvenciát és a kifáradási élettartamot egy 25 mm-es külső átmérőjű, 1,5 mm-es falvastagságú, 2. osztályú, magnézium-oxid szigeteléssel és ellenálláshuzallal töltött titáncsőre számították és validálták. A 600 mm-es támasztávolság sajátfrekvenciája 22–28 Hz, ami magasabb, mint a 0,6–1,8 m/s (5–15 Hz) áramlási sebességeknél az örvényleválás közös frekvenciatartománya. A rezgés amplitúdója még mindig 0,1 mm alatt van, a kifáradási élettartam pedig meghaladja a 10^8 ciklust, ami gyakorlatilag korlátlan a gyakorlati célokra. A 750 mm-es osztásközű sajátfrekvencia a 14-18 Hz tartományba esik, ami átfedésben van az 1,0-1,3 m/s sebességű leválási tartománnyal. A rezonancia mérsékelt, amplitúdója 0,2–0,5 mm, és a kifáradási élettartam 10 6–10 7 ciklusra csökken, ami az áramlási viszonyoktól függően 1–10 évnek felel meg. A sajátfrekvencia 900 mm-es osztásközönként 9-12 Hz-re csökken. Ez a 0,7-1,5 m/s sebességek leválási tartományába esik. A rezonancia nagy kockázata 0,5–2 mm-es amplitúdókhoz, a kifáradási élettartam pedig 104–105 ciklushoz vezet, ami hetek vagy hónapok,{38}}. A 200 mm-es távolság 5–7 Hz-es természetes frekvenciát és jelentős rezonanciát ad a tipikus áramlásokkal, és nem ajánlott folyamatos üzemben.

Az áramlási sebesség és a csőátmérő hatása a kritikus távolságra

A döntő támasztávolság a cső külső átmérőjének és az áramlási sebesség tervezett tartományának függvénye. Az örvényleválasztási tartomány 5-10 Hz 20 mm-es cső esetén 0,5-1,0 m/s áramlási sebességgel, és a rezonancia elkerülése érdekében a minimális támasztótávolság 700 mm. Egy 20 mm-es cső esetében a leválási tartomány 10-15 Hz, 1,0-1,5 m/s sebességgel. A minimális távolság 600 mm. Egy 25 mm-es csőnél 0,5-1,0 m/s sebességnél a leválás 4-8 Hz és a minimális távolság 800 mm. Egy 25 mm-es cső esetén 1,0-1,5 m/s sebességnél a leválás 8-12 Hz és a minimális távolság 650 mm. Egy 25 mm átmérőjű és 1,5-2,0 m/s sebességű cső esetén a leválás 12-16 Hz és a minimális távolság 600 mm. Egy 32 mm-es csőnél 1,5-2,0 m/s sebességnél a leválás 9-13 Hz, a minimális távolság pedig 700 mm. Minél közelebb van szükség a támasztótávolságra a nagyobb áramlási sebességekhez, függetlenül a cső átmérőjétől.

FGD Effluent Service Support Térközválasztási útmutató

Az alábbi táblázat a becsült áramlási sebesség és a kívánt kifáradási élettartam alapján a füstgáz-kéntelenítési szennyvizet 2,5 pH-n kezelő vízszintes titán fűtőberendezések javasolt támasztótávolságát tartalmazza.

Áramlási sebesség tartomány (m/s) Cső külső átmérője (mm) Javasolt alátámasztási távolság (mm) Várható kifáradási élettartam domináns hiba, ha a távolság túllépi<0.8 20-25 900 > 10 yearsSlight vibration
>10 év 0.8-1.2 20 700 Vibrációs fáradtság
0.8-1.2 25 800 >10 év Vibrációs fáradtság
1.2-1.6 20 600 >10 évRezgési fáradtság
1.2-1.6 25 650 5-10 év FÁRADT REZGÉS
1,6–2.0 20 550 5–10 év Erózió-korrózió dominálhat2,0 Bármely 500<5 years Combined flow impacts
Mérnöki tervezés a támogatási távolságon túl

A tartóanyag nagy hatással van a fáradtság élettartamára. A csőre hegesztett merev támasztékok a teljes rezgésterhelést továbbítják. A rugalmas támasztékok, mint a PTFE{2}}bélelt bilincsek, 30-50%-kal csökkentik a vibrációt. A hajlítási merevséget a cső falvastagsága befolyásolja, és a 2,0 mm-es fal 2,4-szer nagyobb hajlítási merevséget biztosít, mint egy 1,5 mm-es fal, így a támasztótávolság 15-20%-kal növelhető. A titán minőség (Grade 2 vs Grade 7) nem befolyásolja a merevséget vagy a fáradtságállóságot, mivel azonos rugalmassági modulusokkal rendelkeznek. Az FGD effluens kémiája (pH 2,5, magas kloridtartalom) nem gyorsítja fel észrevehetően a kifáradásos törések kialakulását mindaddig, amíg a csövet passzív állapotban tartják. Feszültségkoncentrátorként működő korróziós gödrök jelenlétében a kifáradási élettartam 50-90%-kal csökken. A jó földelés a szórt áramok elkerülése érdekében csökkenti a helyi korróziót is, amely repedések kialakulásának helye lehet.

Jól{0}}informált specifikáció létrehozása

Számítsa ki az előre jelzett áramlási sebességet a csövekben egy vízszintes titán fűtőberendezéshez FGD mosófolyadékban 2,5 pH-n. A kevert FGD tartályokra jellemző 1,0 és 1,5 m/s közötti sebességeknél adjon meg 600 mm-es támasztávolságot a 20 mm-es külső átmérőjű csövekhez, illetve 650 mm-es támasztávolságot a 25 mm-es csövekhez. A merev hegesztett konzolok helyett rugalmas támasztékokra (PTFE bélelt bilincsekre) van szükség. A meglévő 900 mm fesztávú és vibrációs fűtőtestekhez köztes támasztékokat kell hozzáadni, hogy a fesztáv 600 mm-re csökkenjen. Az üzembe helyezéshez használjon gyorsulásmérőt a csőrezgés amplitúdójának mérésére. Ha az amplitúdó bármely áramlási körülménynél nagyobb, mint 0,2 mm, adjon hozzá támasztékokat vagy csökkentse a szivattyú sebességét. A mérnök kiválasztja a megfelelő támasztávolságot, 900 mm helyett 600 mm-t, hogy minimalizálja az áramlási{17}}rezgés okozta kifáradást a hosszú távú megbízhatóság érdekében a súlyos FGD szennyvízkezelés során.