شیرهای پلاستیکی CPVC چگونه سایش و ذرات موجود در جریان سیال را کنترل می کنند؟

CPVC (کلرید پلی وینیل کلرید) یک پلیمر ترموپلاستیک است که به طور گسترده در کاربردهای لوله کشی و شیر استفاده می شود که در آن مقاومت در برابر خوردگی بسیار مهم است. در حالی که CPVC مقاومت فوق العاده ای در برابر طیف وسیعی از مواد شیمیایی دارد، سختی مکانیکی آن ذاتاً کمتر از فلزاتی مانند فولاد ضد زنگ یا برنج است. این کاهش سختی منجر به حساسیت بیشتر در برابر سایش مکانیکی در مواجهه با ذرات ساینده درون سیال می شود. ریزساختار CPVC شامل زنجیره های پلیمری با جایگزین های کلر است که مقاومت شیمیایی را افزایش می دهد اما مقاومت سایشی را به میزان قابل توجهی افزایش نمی دهد. سایش توسط ذرات معلق معمولاً منجر به برش میکرو، خراشیدگی و نازک شدن تدریجی سطوح داخلی شیر می شود. بیش از قرار گرفتن در معرض طولانی مدت، این منجر به تخریب یکپارچگی ساختاری، افزایش خطر ترک خوردن، و از دست دادن اثر آب بندی به دلیل بی نظمی های سطحی می شود. با وجود این، چقرمگی نسبی و مقاومت در برابر ضربه CPVC به آن اجازه می دهد تا در شرایط سایشی ملایم مقاومت کند، به ویژه زمانی که ذرات ریز و با غلظت کم هستند.

طراحی داخلی از شیرهای پلاستیکی CPVC به شدت بر نحوه تعامل ذرات معلق با اجزای دریچه تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، یک شیر توپی CPVC دارای یک عنصر بسته کننده کروی است که در یک حفره استوانه ای صاف می چرخد. این طراحی تلاطم سیال را به حداقل می رساند و از رکود مناطقی که ذرات ممکن است ته نشین شوند جلوگیری می کند و در نتیجه سایش موضعی را کاهش می دهد. سطح کروی به ذرات اجازه می دهد تا با سطح تماس محدود از کنار آن عبور کنند. در مقابل، دریچه‌های دیافراگمی دارای غشاهای انعطاف‌پذیری هستند که بر روی صندلی‌ها فشار می‌آورند تا مسیر جریان را ببندند، که ممکن است شکاف‌ها یا چین‌هایی داشته باشند که در آن ذرات می‌توانند قرار بگیرند و باعث سایش یا آسیب رساندن به آب‌بند شوند. شیرهای پروانه ای، با دیسکی که در طول مسیر جریان می چرخد، ممکن است اختلالاتی در جریان ایجاد کند که تاثیر ذرات بر روی سطوح خاص را افزایش دهد. برخی از طرح‌های شیر CPVC دارای مهر و موم و نشیمن‌های قابل تعویض ساخته شده از الاستومرهای سخت‌تر یا پلاستیک‌های تقویت‌شده برای بهبود مقاومت در برابر سایش ذرات هستند. پوشش سطح داخلی شیر، مانند صافی و پوشش‌ها، با به حداقل رساندن اصطکاک و چسبندگی ذرات بر میزان سایش تأثیر می‌گذارد.

اندازه، سختی، شکل و غلظت ذرات در جریان سیال عوامل تعیین کننده در شدت سایش هستند. ذرات ریز کمتر از 50 میکرون ممکن است بیشتر شبیه یک سیستم تعلیق سیال عمل کنند و به دلیل نیروهای ضربه کمتر باعث ایجاد حداقل آسیب مکانیکی شوند. با این حال، ذرات درشت، جامدات زاویه ای یا کریستالی مانند ماسه، سیلیس یا ذخایر معدنی، نیروهای سایشی بسیار بیشتری اعمال می کنند. ذرات سخت می توانند سطوح CPVC را از طریق ریزشکستگی و خستگی سطح ساییده کنند. غلظت ذرات به همان اندازه حیاتی است. سوسپانسیون های رقیق ممکن است باعث سایش ناچیز شوند، اما دوغاب های متراکم به دلیل اثرات تجمعی و اثرات خراشیدن به طور قابل توجهی خطر ساییدگی را افزایش می دهند. شکل ذرات بر سایش تأثیر می گذارد. ذرات تیز یا زاویه دار نسبت به ذرات گرد باعث برش تهاجمی تری می شوند. دانستن این ویژگی ها برای انتخاب مواد شیر و پیش بینی فواصل نگهداری ضروری است.

دینامیک سیال درون دریچه به شدت اثرات فرسایش ذرات معلق را تعدیل می کند. سرعت‌های جریان بالا انرژی جنبشی ذرات را به‌طور تصاعدی افزایش می‌دهد و تأثیرات مکانیکی روی سطوح شیر را تشدید می‌کند. تلاطم درون حفره دریچه و لوله‌کشی پایین دست باعث می‌شود که ذرات از زوایای مختلف و با سرعت‌های متفاوت به سطوح برخورد کنند و الگوهای فرسایش را تشدید کنند. نوسانات فشار، راه اندازی سریع و خاموش شدن می توانند به رژیم های جریان گذرا با تنش های برشی بالا منجر شوند و سایش را بیشتر افزایش دهند. لبه‌های دریچه‌ها، نشیمن‌گاه‌ها و سطوح آب‌بندی که در آن‌ها جریان همگرا یا تغییر جهت می‌دهد، آسیب‌پذیر هستند و باعث برخورد ذرات و اثرات حفره مانند می‌شوند. کنترل نرخ جریان از طریق طراحی سیستم، مانند نصب محدود کننده‌های جریان یا میراگرها، می‌تواند به میزان قابل توجهی سایش ناشی از ساییدگی دریچه‌های CPVC را کاهش دهد.