Beth yw'r Trwch Gwain a Gyfiawnheir yn Wyddonol ar gyfer 316 o Gwresogyddion Cylchrediad Dur Di-staen mewn Atebion Dŵr Glycol Monoethylene 20% ar 110 gradd o dan Bwysau Bar 4?

Y fasnach sylfaenol-i ffwrdd mewn dolenni glycol dan bwysedd

Defnyddir systemau gwresogi dolen gaeedig monoethylene glycol (MEG) fel hylifau trosglwyddo gwres a ddiogelir rhag rhewi mewn llwyfannau alltraeth, gosodiadau thermol solar a gwresogi prosesau diwydiannol lle mae'r tymheredd amgylchynol yn disgyn o dan y rhewbwynt. Mae hydoddiant 20% o MEG mewn dŵr yn cynnig amddiffyniad rhag byrstio i tua -8 gradd gyda gludedd a chynhwysedd gwres priodol. Mae'r 316 o wresogyddion cylchrediad dur di-staen mewn datrysiad o'r fath ar bwysau system 110 gradd a 4bar, mewn amgylchedd cymedrol ymosodol ond yn gyffredinol ymarferol. Mae hydoddiannau glycol yn cael eu hocsidio'n araf i gynhyrchu asidau organig (asidau glycolig ac ocsalaidd) ar dymheredd uchel, sy'n lleihau'r pH o niwtral i tua 5-6 dros gyfnod o amser. Gall yr ocsigen yn y llenwad cychwynnol hefyd gyfrannu at gyrydiad lleol nes iddo gael ei fwyta trwy adweithio â'r glycol, neu ei ddiarddel trwy'r tanc ehangu. Yn y cais hwn, nid yw trwch gwain yn ymwneud â goroesi cyfraddau cyrydiad uchel, ond yn hytrach yn ymwneud â rheoli cydbwysedd cynnil rhwng cywirdeb pwysau, effeithlonrwydd thermol, ac ymwrthedd hirdymor i'r diraddiad cynyddol sy'n digwydd dros flynyddoedd o weithrediad parhaus.

Isafswm Gofynion Waliau Strwythurol a Llestri Pwysedd

Mae'r straen cylchyn mewn gwain gwresogydd cylchrediad yn gymharol fach ar bwysau gweithredu o 4 bar. Ar gyfer tiwb nodweddiadol o ddiamedr allanol 12 mm a thrwch wal 1.2 mm, gellir cyfrifo'r straen ar yr wyneb mewnol o dan bwysau gan ddefnyddio'r fformiwla silindr wal denau σ=P⋅ri/tσ=P⋅ri/t lle PP yw'r pwysedd mesurydd (4 bar neu 0.4 mm, radiws) yw'r radiws (4 bar neu 0.4 mm). ar gyfer wal 1.2 mm ) a tt yw trwch y wal . Mae hyn yn rhoi straen cylchyn o tua 1.6 MPa, sy'n ddibwys o'i gymharu â chryfder cynnyrch dur gwrthstaen 316 o tua 200 MPa ar dymheredd ystafell a 150 MPa ar 110 gradd. Gyda ffactor diogelwch o 5 byddai wal 0.5 mm yn dal y pwysau yn ddamcaniaethol. Fodd bynnag, mae codau ar gyfer llestri gwasgedd, ee, Cod Boeler a Llestr Pwysedd ASME, yn pennu isafswm trwch wal ar gyfer cryfder mecanyddol, ymgysylltiad edau, a lwfans cyrydiad. Rhaid i wain y gwresogyddion cylchrediad â chysylltiadau edafedd neu flanged allu dioddef nid yn unig pwysau mewnol, ond hefyd torques gosod a phwysau o ehangu thermol. Mae trwch wal<1.0 mm may risk thread stripping or tube collapse upon assembly. Thus the minimal structural thickness for a 316 stainless steel circulation heater in a 4 bar glycol service is in the region of 1.0-1.2 mm. This thickness is driven more by mechanical handling and connection integrity than by pressure containment.

Lwfans Cyrydiad a Diraddio Glycol – Tymor Hir

Mewn toddiannau MEG poeth, y prif risg cyrydiad yw bod asidau organig yn cronni'n araf trwy ocsidiad thermol. Ym mhresenoldeb ocsigen toddedig, sydd bron bob amser yn wir ar gyfer dolen sydd wedi'i llenwi'n ddiweddar neu sydd wedi dirywio'n wael, mae'r glycol yn dadelfennu ar dymheredd dros 90 gradd i ffurfio asid glycolig, asid ocsalig ac asid fformig. Gall yr asidau hyn niweidio'r ffilm goddefol ar 316 o ddur di-staen a lleihau'r pH. Mae profion labordy o 316 o ddur di-staen mewn 25% MEG ar 110 gradd o dan amgylchiadau awyredig yn datgelu cyfraddau cyrydiad cyson o 0.02 i 0.05 mm y flwyddyn, gyda chyfraddau ychydig yn uwch (0.05 i 0.10 mm y flwyddyn) ger y rhanbarth rhyngwyneb anwedd hylif lle mae'r crynodiad ocsigen ar ei uchaf. Felly mae lwfans cyrydiad o 0.5-1.0 mm yn ystod oes dylunio o ddeng mlynedd yn ddarbodus. Bryd hynny byddai wal o 1.2 mm wedi colli tua 0.2{{{-0.5 mm, gan adael 0.7-1.0 mm - yn dal yn ddigonol yn strwythurol, ond heb fawr o ymyl ar gyfer argyfyngau fel treiddiad aer neu gynhesu lleol. Mae wal 1.5-1.8 mm yn darparu lwfans cyrydiad mwy cyfforddus wrth aros yn thermol effeithlon. Mwy llechwraidd yw'r posibilrwydd o ymosodiad ag agen ar fflansau â gasged neu ddyddodion tan-raddfa. Gall cynhyrchion dadelfennu glycol bolymeru i ddyddodion gludiog sy'n dal yr hylif asidig ar yr arwyneb metel. Mewn craciau o'r fath, gall pH ostwng yn lleol i 3-4 a gall cyfradd cyrydiad gyrraedd 0.2-0.5 mm y flwyddyn. Mae trwch wal ychwanegol yn rhoi mwy o ymyl diogelwch yn erbyn dyfnder ansicr ymosodiad agennau.

Effeithlonrwydd Thermol ac Effaith Trwch Wal ar Wresogi Glycol

Monoethylene glycol solutions have a lower thermal conductivity and a higher viscosity than water that further decreases the heat transmission from the sheath to the fluid. This difficulty is compounded by a thick wall of stainless steel. The convective heat transfer coefficient for 20 % MEG at 110 C is in the range of 800-1200 W/m2-K for turbulent flow (Re>4000). Mae hyn yn llai na'r hyn ar gyfer dŵr sy'n 1500-2500 W/m2{{-K. Felly mae ymwrthedd thermol y wain yn rhan uwch o gyfanswm y gylched thermol nag y byddai mewn dŵr. Mae dyblu trwch wal tiwb diamedr allanol 12 mm o 1.2 mm i 1.8 mm yn cynyddu'r gwrthiant dargludol tua 50% ac yn lleihau'r gyfradd trosglwyddo gwres gyffredinol 15-20% o dan yr un gosodiadau pwmpio. Yn bwysicach fyth, mae wal fwy trwchus yn gofyn am dymheredd wyneb gwain uwch ar gyfer yr un mewnbwn pŵer. Mae dwysedd wat ar gyfer gwresogyddion cylchrediad yn gyffredinol 8-10 W/cm 2 ar wyneb y wain. Gallai wal 1.2 mm mewn hydoddiant MEG 110 gradd gadw tymheredd y wain ar 135-140 gradd. Byddai wal 1.8mm yn yr ystod 155-165C. Mae ocsidiad glycol yn cael ei gyflymu'n sylweddol ar dymheredd uwch na 150 gradd. Mae cyfradd dadelfennu glycol tua dyblu am bob cynnydd o 10oC uwchlaw 120oC. Mae hyn yn caniatáu defnyddio wal fwy trwchus i roi lwfans cyrydiad, ond gall y wal fwy trwchus gynyddu'r tymheredd lleol ar y rhyngwyneb gwain hylif, a thrwy hynny gyflymu'r cyrydiad y mae i fod i'w wrthsefyll yn anuniongyrchol. Mae'r ddolen adborth hunandrechol hon yn golygu bod waliau teneuach gwasanaeth glycol yn ymarferol nid yn unig yn fwy effeithlon ond gallant hefyd fod yn fwy gwrthsefyll cyrydiad gan eu bod yn cadw'r wain yn oerach.

Argymhellion Ymarferol ar gyfer Trwch ar gyfer Gwahanol Amodau Gwasanaeth

Mae'r canllawiau trwch canlynol yn berthnasol ar gyfer system MEG dolen gaeedig 20 % ar 110 ºC a 4 bar yn seiliedig ar ddyluniad system ac amlygiad ocsigen amcangyfrifedig. Mae'r gyfradd cyrydiad yn isel iawn (0.01-0.02 mm y flwyddyn) ar gyfer system wedi'i selio'n dda gyda thanc ehangu wedi'i orchuddio â nitrogen ac ocsigen toddedig yn cael ei gynnal ar lai na 100 ppb. Mae trwch o 1.2-1.5 mm yn rhoi bywyd deng mlynedd gyda digon o ymyl. Mae'r wal denau hefyd yn helpu i gadw tymereddau gwain yn isel, sydd hefyd yn lleihau dadansoddiad glycol. Ar gyfer system agored, lle mae aer yn cael ei dynnu i mewn trwy danc ehangu wedi'i awyru a phan fo ocsigen toddedig ar lefelau dirlawnder (tua 1 i 2 ppm ar 110 gradd), mae'r gyfradd cyrydiad yn dringo i 0.05 i 0.10 mm y flwyddyn. Awgrymir bod y trwch yn 1.6-1.8 mm i ddarparu ar gyfer lwfans cyrydiad o 0.5-1.0 mm am 10 mlynedd. Ond rhaid cyfuno'r wal fwy trwchus hon â dwysedd wat is, heb fod yn fwy na 6-7 W / cm 2 , er mwyn cynnal tymheredd y wain yn is na 150 gradd. 2.0 gellir cyfiawnhau systemau sy'n destun digwyddiadau sychu dro ar ôl tro neu os nad yw'r glycol byth yn cael ei ail-lenwi a chrynodiadau asid yn uchel, er bod y gosb wres yn sylweddol ar hyn o bryd. Yn y senario hwn, y dull priodol yn hytrach na chynyddu trwch y wain yw newid yr aloi i aloi sy'n gwrthsefyll cyrydiad yn fwy fel 316Ti neu 317L neu ychwanegu pecyn atal cyrydiad i'r glycol.

Y Tu Hwnt i Drwch: Ffactorau Dylunio System sy'n Effeithio ar Fywyd Gwasanaeth Go Iawn

Yn syml, mae trwch wal yn un ffactor ym mywyd gwresogydd glycol hir. Y peth pwysicaf yw rheoli'r ocsigen. Mae maint cywir y tanc ehangu gyda blanced nitrogen neu ddiaffram yn cael gwared ar y ffynhonnell ocsigen ac yn lleihau'r gyfradd cyrydiad o un gorchymyn maint, gan alluogi'r defnydd o waliau teneuach, mwy effeithlon yn thermol. Yr ail beth yw dwysedd y wat. Bydd gwresogydd hirach neu wresogyddion niferus i leihau'r dwysedd wat arwyneb i 6 W / cm2 neu lai yn cadw tymereddau gwain o dan 140 gradd hyd yn oed gyda wal 1.8-mm, gan leihau ocsidiad glycol yn ddramatig. Y trydydd ffactor yw cyflymder yr hylif. Dylid gosod gwresogyddion cylchredeg mewn segment o bibell lle mae cyflymder y llif o leiaf 1.5-2.0 m/eiliad i sicrhau trosglwyddiad gwres cythryblus ac i atal berwi neu farweidd-dra lleol. Y pedwerydd yw ansawdd a chynnal a chadw'r glycol. Ar gyfer gwasanaeth tymheredd uchel, defnyddiwch glycol wedi'i atal (asiantau byffro a gwrthocsidyddion) i ymestyn oes hylif a lleihau cynhyrchiant asid. Mae asesiad rheolaidd o pH ac alcalinedd wrth gefn gydag amnewid hylif pan fydd y pH yn disgyn o dan 6 yn atal sefyllfaoedd asidig ymosodol sy'n gofyn am waliau mwy.

Casgliad: Y Trwch a Sefydlir yn Wyddonol ar gyfer Gwasanaeth Glycol Dibynadwy

The sheath thickness for 316 stainless steel circulation heaters in 20% MEG at 110°C and 4 bar should not be at the extremes. Very thin walls, below 1.0 mm, are not appropriate, as they lack the mechanical resilience for threaded connections and do not give sufficient corrosion allowance for a decade of operation. Very thick walls (>2.0 mm) yn wrthgynhyrchiol, gan eu bod yn cynyddu'r tymheredd gwain i'r ystod lle mae ocsidiad glycol yn cyflymu, gan gynhyrchu'r union asidau sy'n ymosod ar y dur. Yr ystod a ddilysir yn wyddonol yw 1.4-1.8 mm ar gyfer y rhan fwyaf o gymwysiadau diwydiannol, gyda'r union nifer yn swyddogaeth y dull rheoli ocsigen a'r dwysedd wat. Ar gyfer system blanced nitrogen gyda thanc ehangu wedi'i adeiladu'n addas, mae 1.4-1.5 mm yn drwch delfrydol, yn ddigon tenau i gynnal tymereddau gwain o dan 140 gradd ar 8 W / cm2 ond yn ddigon trwchus i gynnig lwfans cyrydiad o 0.3-0.4 mm dros ddeng mlynedd. Ar gyfer system agored mae anadlu aer amgylchynol 1.7-1.8 mm yn addas ond dim ond ar gyfer dwysedd wat is o 6 W / cm 2 neu is. Dylai peirianwyr nodi'r amlygiad ocsigen disgwyliedig, y tymheredd gwain uchaf a ganiateir a'r dwysedd wat sydd ei angen. Mae hyn yn dyrchafu'r drafodaeth o ddimensiwn syml i fanyleb peirianneg system gyfan sy'n clymu trwch wal ag ymwrthedd cyrydiad a pherfformiad thermol mewn dolenni gwresogi glycol dan bwysau.