Zakaj izmenjevalnik toplote odloča o zmogljivosti grelnika vode
V plinskem ali kondenzacijskem grelniku vode je izmenjevalnik toplote komponenta, ki pretvori energijo, sproščeno pri izgorevanju, v koristno toploto v vodnem krogu. Vsak kilovat, doveden v oskrbo s toplo vodo za gospodinjstvo, gre skozi steno cevi, zato je izbira materiala odvisna od tega, kako hitro se toplota premika iz plamena in dimnih plinov v vodo, koliko energije goriva se obnovi in kako dolgo zdrži naprava. Inženirji izmenjevalnik pogosto opisujejo kot dihalni sistem naprave: učinkovito mora prenašati energijo, prenašati okolje dimnih plinov na zunanji strani in kemijo vode na notranji strani ter ostati dimenzijsko stabilen skozi tisoče ciklov ogrevanja in hlajenja. Brezšivna bakrena cev hkrati izpolnjuje te zahteve, zato ostaja referenčni material za visoko-kakovostne izmenjevalnike.
Toplotne in fizikalne lastnosti, ki dajejo prednost bakru
Toplotna prevodnost je odločilna lastnost v tej aplikaciji. Komercialno čisti baker prevaja toploto pri približno 385 do 400 W/(m·K) pri sobni temperaturi, medtem ko avstenitno nerjavno jeklo razreda 304 prevaja pri približno 16 W/(m·K). Ker je hitrost prenosa toplote skozi steno sorazmerna s prevodnostjo te stene, doseže baker enako moč z veliko manjšo površino, krajšo tuljavo in nižjo izhodno temperaturo dimnih plinov. Praktični rezultati so hitrejša dobava tople vode, večja toplotna učinkovitost in manj izgubljene energije v dimovodu.
| Lastnina pri 20 stopinjah | Bakrena cev C12200 | Avstenitno nerjavno jeklo 304 |
|---|---|---|
| Toplotna prevodnost | približno . 390 W/(m·K) | približno . 16 W/(m·K) |
| Gostota | 8,94 g/cm³ | 7,90 g/cm³ |
| Specifična toplotna kapaciteta | 385 J/(kg·K) | 500 J/(kg·K) |
| Električna prevodnost | približno. 100 % IACS | približno. 2 % IACS |
| Modul elastičnosti | približno . 117 GPa | približno . 193 GPa |
Tudi druge lastnosti delujejo bakru v prid. Njegova gostota je dovolj nizka za kompaktne in lahke tuljave; je zelo duktilen, zato ga je mogoče povleči v tank{1}}cev z notranjimi grebeni ali naviti na zunanja rebra, ne da bi počil; in ga je mogoče v celoti reciklirati brez izgube lastnosti, kar podpira trajnostne cilje sodobnih modelov aparatov.
Korozijsko obnašanje znotraj tokokroga in v dimovodni poti
Korozija izmenjevalnika se običajno začne v dveh smereh. Na strani dimnika lahko žveplov dioksid in dušikovi oksidi iz zgorevanja napadejo površino cevi. Zgodovinsko gledano, ko je bil proizvedeni plin z visoko vsebnostjo žvepla pogost, je bil ta napad resen; z zemeljskim plinom so zdaj glavne koncentracije goriva, žvepla in dušikovega oksida veliko nižje in korozija na -strani dimnika ni več prevladujoč način okvare pri pravilno nastavljenih napravah.
Na vodni strani baker tvori tanko in sprijeto oksidno plast, ki ščiti kovino pod njim. Dezinfekcija na osnovi klora, ki se uporablja pri čiščenju komunalne vode, ne razjeda kovine in se obnaša bolje kot nerjavno jeklo, ko se raven kloridov poveča ali ko voda dlje časa miruje v krogotoku. Baker ima omejitve: ne sme biti izpostavljen amoniaku ali amonijevim spojinam, hitrost pretoka in kemija vode pa morata ostati znotraj ovoja, ki ga določa veljavni standard. Če je lokalna voda agresivna, je treba kakovost cevi uskladiti z analizo vode in ne izbrati samo na podlagi cene.
Razredi, standardi in izdelava bakrene cevi za toplotni izmenjevalec
Izmenjevalniki grelnikov vode so običajno izdelani iz fosfor-deoksidiranega bakra, kot je C12200, iz elektrolitsko žilavega smolnega bakra, kot je C11000, ali iz bakrove zlitine, kjer se zahteva večja trdnost ali odpornost na morsko vodo. Ustrezne specifikacije vključujejo ASTM B111 za brezšivne cevi kondenzatorja in toplotnega izmenjevalnika iz bakra in bakrovih zlitin, ASTM B280 za klimatske in hladilne cevi, ASTM B68 za brezšivne bakrene cevi, EN 12451 za bakrene cevi za toplotne izmenjevalnike, JIS H3300 in GB/T 1527. Odvisno od zasnove naprave je cev lahko dobavljena gladka, z notranjimi vijačnimi grebeni, ki spodbujajo turbulenten tok, ali z zunanjimi rebri, ki povečajo območje plin{10}}strane.
Debelina stene izhaja iz projektnega tlaka, korozijskega dodatka in izbranega standarda, ne le iz nazivnega premera.
Hladno vlečena, notranje izboljšana cev izboljša prenos toplote-na vodni strani, ne da bi povečala tuljavo.
Popolnoma žarjeno stanje se uporablja tam, kjer je treba tuljavo po oblikovanju upogniti na ozek radij.
Vsaka proizvodna serija mora biti sledljiva do toplotnega števila ter do zapisov mehanskih preskusov in preskusov vrtinčnih tokov.
Izbirne in pregledovalne točke, ki preprečujejo napake na terenu
Večina okvar, prijavljenih na terenu, izvira iz napak v specifikacijah in ne zaradi okvarjene kovine. Pri pisanju specifikacij toplotnega izmenjevalnika si zaslužijo pozornost štiri točke:
Potrdite analizo vode, vključno s kloridom, pH in trdoto, ter povežite stopnjo z rezultatom.
Upoštevajte rosišče dimnih plinov; kondenzacijska konstrukcija potrebuje material, ki prenaša kisli kondenzat.
Preverite toleranco dimenzij in ovalnost, ker slabo prileganje na spoju glave ustvari pot puščanja, ki je ne more nadomestiti noben dodatek proti koroziji.
V nabavni specifikaciji zahtevajte hidrostatično testiranje in testiranje na vrtinčne tokove ter preglejte zapise ob prevzemu blaga.
pogosta vprašanja
V: Zakaj je baker v toplotnih izmenjevalnikih grelnikov vode prednost pred nerjavnim jeklom?
Baker približno dvajsetkrat hitreje prevaja toploto, zato enaka energija prehaja skozi veliko manjšo površino. Je tudi bolj duktilen, lažji za spajkanje in ga je mogoče v celoti reciklirati.
V: Ali patina na starem bakru pomeni, da cev rjavi?
Ne. Zelena-rjava patina je stabilen sloj oksida in karbonata, ki ščiti kovino pod njim. To ni znak izgube stene in ne skrajša življenjske dobe cevi.
V: Kateri standardi zajemajo cev toplotnega izmenjevalnika grelnika vode?
Najpogosteje citirani so ASTM B111, ASTM B280 in ASTM B68, skupaj z EN 12451, JIS H3300 in GB/T 1527. Naročilo mora navesti standard in temperament.
V: Ali je mogoče bakreno cev uporabiti s klorirano komunalno vodo?
ja Koncentracije klora, ki se uporabljajo za dezinfekcijo vode, ne napadajo bakra in se v vodi, bogati s -kloridi, obnaša bolje kot nerjavno jeklo. Izogibati se je treba amoniaku in amonijevim spojinam.
V: Kako izbrati debelino stene?
Debelina stene izhaja iz projektnega tlaka, korozijskega dodatka in izbranega standarda. Ne smemo ga zmanjševati samo zaradi znižanja stroškov, saj je zid edina ovira med dimnimi plini in pitno vodo.
V: Kako se cevi izmenjevalnika testirajo pred dostavo?
Tipične zahteve so hidrostatično ali pnevmatsko testiranje, pregled vrtinčnih tokov, preverjanje dimenzij in potrdilo o kemični analizi za ulitek ali serijo.
