Zašto se izmjenjivači topline s bakrenim cijevima široko koriste
Izmjenjivači topline s bakrenim cijevima dominiraju u hlađenju, klimatizaciji, grijanju vode i lakom industrijskom povratu topline jer bakrene cijevi nude četiri stvari odjednom: vrlo visoku toplinsku provodljivost, odličnu otpornost na koroziju u vodi i rashladnim sredstvima, visoku duktilnost za savijanje i širenje i glatku, neporoznu površinu koja je otporna na prljanje i lako se čisti.
Bakarni cijevni izmjenjivači uključuju kućište-i-jedinice s cijevima od bakra ili legure bakra, zavojnice s perajem-i-cijevnim namotajima za kondenzatore i isparivače hlađene zrakom-, cijevne izmjenjivače sa dvostrukim-zinom za ventilaciju za pitku vodu, ili se koriste u mehaničkim sklopljenim jedinicama za vodu za piće. Ista porodica materijala se koristi u svim ovim dizajnom, što pojednostavljuje skladištenje rezervnih dijelova i procedure popravke.
Standardi za cijevi i tipične ocjene
| Ocjena | UNS | Tipična upotreba u izmjenjivačima | Osnovni standardi |
|---|---|---|---|
| Deoksidirani bakar sa visokim sadržajem fosfora | C12200 | Voda{0}}bočna cijev, pitka voda, opće cijevi za rashladno sredstvo | ASTM B111/B111M, ASTM B88, GB/T 1527, EN 1057 |
| Elektrolitički bakar tvrdog koraka | C11000 | Opća cijev, sabirnica i ploča; hlađenje gdje se traži visoka provodljivost | ASTM B111/B111M, ASTM B152/B152M |
| Bakar{0}}bez kiseonika | C10200 | Cjevovod za klimatizaciju i hlađenje, vakuum i elektronski servis | ASTM B280, EN 12735-1 |
| Admiralitet mesing | C44300 | Kondenzatorska cijev za svježu i bočatu vodu sa dobrom otpornošću na udarce | ASTM B111/B111M |
| Aluminijumski mesing | C68700 | Cijev kondenzatora i izmjenjivača za čistiju morsku vodu pri umjerenoj brzini | ASTM B111/B111M |
| Bakar{0}}nikl 90/10 | C70600 | Morska voda, slana voda i brodska izmjenjivačka cijev | ASTM B111/B111M, ASME SB111 |
| Bakar{0}}nikl 70/30 | C71500 | Cijev izmjenjivača velike-morske vode, morske vode i desalinizacije | ASTM B111/B111M, ASME SB111 |
Cijev se isporučuje u nizu temperamenta: žarena cijev za širenje valjkom u cijevne ploče i za savijanje, te tvrdo vučena ili polutvrda cijev gdje cijev mora biti samonosna-u dugim rasponima. Cev za klimatizaciju i hlađenje se obično isporučuje u mekim namotajima prema ASTM B280 ili EN 12735-1 sa poklopcima na krajevima tako da otvor ostaje čist i suv u transportu.
Termičke i hidraulične performanse
Budući da bakar provodi toplinu mnogo brže od čelika ili nehrđajućeg čelika, izmjenjivaču bakrenih cijevi potrebna je manja površina za dati zadatak i postiže isti prijenos topline s manjom srednjom temperaturnom razlikom između strujanja. Zbog toga se bakar koristi tamo gdje je temperaturna razlika mala, kao što su rashladna voda i rashladni krugovi, i zašto se bakreni kalemovi mogu napraviti dovoljno kompaktni za krovne i pakirane jedinice.
Performanse{0}}bočne cijevi mogu se dodatno poboljšati sa interno poboljšanom cijevi. Rebraste i spiralne unutrašnje površine razbijaju granični sloj i podižu koeficijent-bočne strane cijevi, što omogućava kraći snop ili manji prečnik za istu funkciju; tačan dobitak zavisi od unutrašnje geometrije, brzine protoka i svojstava fluida, i treba ga uzeti iz podataka o prenosu toplote dobavljača cevi za specifičan obrazac, a ne pretpostaviti. Na strani ljuske, razmak između pregrada i zazor kontrolišu koeficijent -strane ljuske, kao i rizik od vibracija cijevi.
Korozija, onečišćenje i granice brzine
Bakarna cijev održava stabilne performanse u krugovima vode, kondenzata pare i rashladnog sredstva, a zaštitni sloj oksida koji formira usporava daljnji napad, što produžuje vijek trajanja. Načini kvara protiv kojih se treba dizajnirati su dobro poznati. Amonijak i jedinjenja amonijaka u vodi ili u sredstvima za čišćenje uzrokuju brzo naprezanje{2}}koroziono pucanje bakarne cijevi; suspendirani pijesak i uvučeni zrak uzrokuju napad sudara, najčešće na ulazu cijevi i na prijelazima pregrade; a voda koja teče iznad preporučene brzine ubrzava opšti i lokalizovani gubitak. Bakar je također podložan erozijskoj-koroziji na koljenima i mravljoj koroziji u rashladnim krugovima gdje su određene organske kiseline prisutne sa vlagom.
Praktične protumjere su da se brzina protoka održi unutar raspona utvrđenog za leguru cijevi i kemiju vode, da se izbjegnu zračni džepovi i stagnirajuće zone, da se postave zaštitne ulazne čahure ili čaure tamo gdje je voda prljava, da se cijev održi čistom tako da zarastanje ne podiže lokalnu brzinu u preostalom području protoka i da se izbjegne preostale amonije. Treba izabrati bakrenu{1}}niklovanu cijev radije nego čisti bakar kada je riječ o morskoj vodi, slanoj vodi ili zagađenoj vodi.
Izrada: proširenje, lemljenje i zavarivanje
Bakarna cijev se obično spaja sa cijevnim limom ekspanzijom valjkom, ponekad nakon čega slijedi zavarivanje zaptivača gdje spoj mora biti nepropusno pod termičkim ciklusom. Za ekspanziju je potrebna žarena cijev s dosljednom tvrdoćom i debljinom stijenke, rupe pravilne veličine sa zakošenim ulazima i kontrolirani moment ekspanzije tako da cijev nije preko-namotana i istanjena. Lemljenje sa bakar-fosfornim punilom je standardna metoda za rashladne spojeve bakra-na-bakar jer ne treba fluks; Spojevi od bakra-na-ili bakra{8}}na-mesinga zahtijevaju odgovarajuće punilo i fluks na bazi srebra{10}}. Sva rashladna lemljenja treba da se obavljaju pročišćavanjem dušikom kako bi se spriječio kamenac oksida unutar cijevi, a cijev mora biti suha i bez ulja prije zagrijavanja.
Savijanje, savijanje i širenje se izvode hladno na žarenoj cijevi. Budući da se bakar stvrdnjava, minimalne radijuse savijanja i zahtjeve za žarenje treba uzeti iz podataka dobavljača cijevi, a gotove zavojnice treba testirati pod pritiskom i očistiti prije instalacije.
Prijave
Hlađenje i klimatizacija: kondenzatorski i isparivački kalemovi, rashladne burad, toplotne pumpe i pakovani uređaji.
Snaga i proces: kondenzatori, grijači napojne vode i hladnjaci ulja koji koriste cijev od legure bakra u slatkoj ili bočastoj vodi.
Grijanje vode i daljinska energija: izmjenjivači tople vode za domaćinstvo, solarni termalni kolektori i toplinske interfejs jedinice.
Pomorski: izmjenjivači hlađeni{0}}morskom vodom i brodski rashladni krugovi koji koriste bakrene-niklove cijevi.
Laka industrija: naknadni hladnjaci komprimovanog vazduha, hladnjaci hidrauličnog ulja i oprema za prenos toplote u prehrambenoj industriji.
FAQ
P: Zašto izmjenjivači topline s bakrenim cijevima bolje prenose toplinu?
Bakar ima toplotnu provodljivost od približno 386 W/(m·K), daleko iznad ugljeničnog čelika sa oko 50 W/(m·K) i nerđajućeg čelika sa oko 16 W/(m·K). Zid cijevi stoga dodaje vrlo mali toplinski otpor, a izmjenjivaču je potrebno manje površine za isti rad.
P: Da li su izmjenjivači topline bakrenih cijevi otporni na koroziju?
U krugovima vode, kondenzata pare i rashladnog sredstva, da: bakar stvara zaštitni oksidni film koji ograničava daljnji napad i daje dug vijek trajanja. Izuzetak su amonijačna okruženja, jako oksidirajuće kiseline i-voda velike brzine sa uvučenim zrakom ili pijeskom, gdje bakar može propasti uslijed naprezanja{2}}korozivnog pucanja ili udara.
P: Zašto bakarna cijev otporna na prljanje?
Bakarna cijev ima glatku, neporoznu površinu sa dobrom kvašenjem, tako da se kamenac i biofilm prianjaju manje nego na grubljim metalnim površinama. To održava koeficijent prijenosa topline stabilnim i olakšava čišćenje, što je jedan od razloga zašto su bakrene spirale uobičajene u hlađenju i rashladnim uređajima.
P: Šta ograničava brzinu vode u izmjenjivačima bakrenih cijevi?
Brzina je ograničena rizikom od sudara i erozione{0}}korozije, što zavisi od legure cijevi, hemije vode, suspendiranih čvrstih tvari i količine unesenog zraka. Prihvatljivi raspon bi trebao proizlaziti iz smjernica za dizajn za određenu leguru cijevi i biti potvrđen u odnosu na podatke dobavljača cijevi.
P: Da li se izmjenjivači bakrenih cijevi mogu popraviti?
Da. Bakarna cijev se lako ponovo-proširuje, ponovno-lemljuje ili zamjenjuje, a pojedinačne cijevi se mogu začepiti ako dužnost dozvoljava. Za popravke treba koristiti istu leguru i temperament kao original, a spoj treba ponovo testirati nakon popravke.
P: Koju cijev od legure bakra treba koristiti za morsku vodu?
Standardni izbor su klase bakra{0}}nikla: 90/10 (C70600) za čistu morsku vodu pri umjerenoj brzini i 70/30 (C71500) za veću brzinu, viši pritisak ili vodu koja sadrži pijesak. Admiralski mesing C44300 se koristi za manje teške boćate poslove.
