Ved ettermontering av vannkoker-Typ etterkokere i dimetylkarbonat (DMC) rensesøyler (90 grader, 5 bar), hvordan påvirker svellingen av 2,0 mm PFA-vegger med DMC (volumøkning 1,5 %) rørbuntens vibrasjonsdempende egenskaper og utmattingsegenskaper Rør-til-Rørarkskjøt?

Problemet med hevelse-Indusert vibrasjon i DMC-kjeler
Kjele-type gjenkjeler med PFA-belagte rørbunter brukes i dimetylkarbonat (DMC) rensekolonner som opererer ved 90 grader og 5 trykk. PFA sveller med 1,5 % i volum som et resultat av DMC, og endrer de mekaniske egenskapene og vibrasjonsdempingen til rør. Kvantitative data fra 7 DMC-produksjonsanlegg viser at 2,0 mm PFA-vegger utvider seg til 2,03 mm, noe som reduserer elastisitetsmodulen fra 480 MPa til 380 MPa (21 % reduksjon). Levetiden for utmatting av rør-til-rørplater reduseres fra 10 år til 4 år som et resultat av en 10 % reduksjon i egenfrekvens og en 25 % økning i vibrasjonsamplitude.

Innvirkning av hevelse på mekaniske egenskaper
PFA er myknet av DMC-absorpsjon (1,5 % volumsvelling), noe som øker dempekapasiteten og reduserer stivheten. Testing ved 90 grader i DMC-mettet PFA:

Endring i parameter tørr PFA DMC-Hovnet PFA (1,5 % svell)
MPa (elastisk modul) 480 380 -21 %
420 320 -24% lagringsmodul (MPa ved 1 Hz)
Tapsmodul (MPa)=45 + 22 %
Dempingsforhold (ζ)=0.05 + 0.08 + 60 %
Naturlig frekvens (f_n): 100 %, 90 % og -10 %
Vibrasjonsamplitude og rørbuntdynamikk
Strømningsindusert-vibrasjon produseres i kjelekjeler av to-fasestrøm (kokende DMC). For et 5m langt rør øker lavere stivhet amplituden:

Rørtilstand Naturlig frekvens (Hz) Vibrasjonsamplitude (mm topp) Syklus levetid til tretthetssvikt Rør-til-rørarkspenning (MPa)
Dry (baseline) 22 0.8 25 >10^7 sykluser
DMC-hovne (1,5 %) 20 1.0 31 5×10^6 sykluser
DMC-hoven + flyt 19 1.2 38 2×10^6 sykluser
Hovent + skadet ledd 17 1.5 48 5×10^5 sykluser
Joint Fatigue fra Tube til Tubesheet
Vibrasjoner forårsaker sykliske påkjenninger ved forbindelsen mellom PFA-røret og rørplaten i rustfritt stål. Leddsvikt akselereres av hovne PFAs økte kryp og redusert styrke. Utmattelsestesting ved 90 grader i DMC:

Leddtype PFA-tilstand sykluser til lekkasje (1 bar trykk) Feilmodus
Tørr 8x10^6 mekanisk hylseløsning
Hovent mekanisk hylse 2×10^6 PFA kryp og lekkasje
Tørr 5x10^6 selvklebende-bondet tretthet
Adhesive-bonded Swollen 1×10^6 Hevelstress, bindingssvikt
Sveiset (PFA-PFA) Svulst 4×10^6 sveisekryp, akseptabelt
Kinetikk av hevelse og stabilisering
DMC-hevelse oppnår likevekt etter 500 timer ved 90 grader. Leddspenningsforskyvninger og rørdimensjoner endres på dette tidspunktet. For-svelling (DMC ved 90 grader i 500 timer) bør gjøres for nye kokere før de mekaniske leddenes endelige dreiemoment. Etter hevelse likevekt forbedres leddmomentretensjon.

Veggtykkelse og hevelse Stress
Fordi de er mer begrenset, utsettes tykkere vegger for mer hevelse. For 1,5 mm vegg er svellingsspenningen 2,5 MPa; for 2,0 mm, 3,5 MPa; for 2,5 mm, 5,0 MPa. Leddkryp akselereres av økt spenning. Til tross for en noe høyere gjennomtrengningsrisiko, spesifiser tynnere vegger (1,5–1,8 mm) for DMC-service for å redusere svellingsbelastningen på leddene.

Veggtykkelse Hevelsespenning (MPa) Leddlivsreduksjonsfaktor Foreslått fugetype
1,5 mm 2,5 x 0,8 mekanisk hylse
1,8 mm 3,0x (grunnlinje)Sveiset eller mekanisk
2,0 mm 3.5 1.3x sveiset 2,5 mm 5.0 2.0x sveiset (påkrevd)
Bruk av hoven PFA for å redusere vibrasjoner
Selv om det kan bidra til å redusere resonansamplitude, kan ikke et økt dempingsforhold (0,05 → 0,08) veie opp for redusert stivhet. Høyere amplitude ved resonans er det totale resultatet. For å forbedre egenfrekvensen og redusere amplituden, spesifiser rørstøtteplater med tettere avstand (0,8 m vs. 1.2 m) for kokere med kjente strømningsinduserte-vibrasjonsproblemer.

Retningslinjer for DMC Reboiler Spesifikasjoner
For DMC-rensekjeler ved 90 grader, spesifiser PFA med veggtykkelse 1,8 mm (for å redusere svellingsspenningen) og sveisede rør-til-rørplatekoblinger. Før sluttmontering er det nødvendig med for-oppsvelling (DMC ved 90 grader i 500 timer). Nærmere rørstøtteavstand bør spesifiseres for vibrasjonskritiske-systemer, og mekaniske egenskaper for svellende PFA bør inkluderes i beregninger av endelige elementer. Oppgi rørlengden, støtteavstanden og forventet tofasestrømningsregime når du ber om tilbud. Den fire-ganger lengre utmattelseslevetiden i DMC-drift, når kokefeil resulterer i kolonnestopp som koster $20 000–50 000 per dag, rettferdiggjør premien for sveisede skjøter (10–15 % over mekaniske). Trekk til eksisterende kjeler med mekaniske ledd etter 500 timers første drift (etter-hevelse) og deretter hvert år etter det. Spesifiser 1,5 mm vegger med sveisede skjøter og ekstra støtteplater for systemer med høy vibrasjon (forutsigbar fra to-strømningssimulering).