Kodėl CuNi 90/10 balto vario vamzdžių didelis šilumos laidumas yra svarbus šilumokaičiams

Trumpas atsakymas: kodėl laidumas skatina šilumokaičio dizainą

Pagrindinė šilumos mainų įrangos užduotis yra perkelti šilumą iš vienos terpės į kitą per skiriamąją sienelę. Vamzdžio sienelė yra vienintelis galimas kelias, todėl šilumos skerspjūvio greitis nustato viso įrenginio dydį, paviršiaus plotą ir siurbimo kainą. CuNi 90/10 balto vario vamzdis, standartizuotas kaip UNS C70600, yra vario -nikelio lydinys, kuriame yra maždaug 10 % nikelio ir nedidelių geležies bei mangano priedų. Jame dera laidumas, kuris yra didelis jūros vandeniui -atspariam lydiniui, ir korozijai būdingas elgesys, kurio reikalauja jūrų ir gėlinimo pareigos.

Todėl dvi savybės turi būti skaitomos kartu. Laidumas nustato, kiek šilumos tam tikra vamzdžio sienelės sritis gali išlaikyti vienam temperatūros skirtumo laipsniui. Atsparumas korozijai ir užsiteršimui lemia, kiek laiko ta sritis veikia, kol vamzdžio sienelė suplonėja arba paviršius tampa izoliuotas nuo nuosėdų. CuNi 90/10 nurodytas būtent todėl, kad jis gerai veikia abiem atvejais, o ne optimizuoja tik vieną.

Kaip šiluma juda per CuNi 90/10 vamzdžio sienelę

Šilumos perdavimas per bet kurią vamzdžio sienelę sujungia konvekcinę plėvelę karštojoje pusėje, laidumą per metalą ir konvekcinę plėvelę šaltoje pusėje. Metalo laidumas paprastai yra mažiausias iš trijų varžų, todėl legiravimas atsparumui korozijai yra prieinamas: net ir vidutinis laidumas išlaiko mažą sienos varžą, palyginti su dviem ribiniais sluoksniais.

Palyginimas aiškiai parodo dizaino kompromisą{0}}. Grynas varis laidus daug geriau, bet neatlaiko jūros vandens. 316 tipo nerūdijantis plienas tam tikromis sąlygomis geriau atsparus jūros vandeniui, tačiau praleidžia tik maždaug trečdalį taip pat gerai, kaip CuNi 90/10, todėl norint atlikti tą patį darbą reikia didesnio paviršiaus ploto arba didesnio temperatūrų skirtumo. CuNi 90/10 yra tarp dviejų ir pašalina poreikį kompensuoti žemo-laidumo sienelę. CuNi 90/10 vamzdis paprastai tiekiamas ASTM B111 kondensatoriaus ir šilumokaičio aptarnavimui, besiūliams vamzdžiams ir vamzdžiams taip pat taikomas ASTM B466 ir lygiavertis japoniškas pavadinimas C7060 pagal JIS H3300.

Greitesnis šilumos perdavimas atliekant gėlinimo ir garinimo darbus

Kelių{0}}fazių arba daugiapakopių gėlinimo Abu žingsniai priklauso nuo šilumos, greitai kertančios vamzdžių sienas. Didelis laidumas leidžia kaitinimo stadijoje pakelti sūrymą iki tikslinės temperatūros per trumpesnį laiką ir esant mažesniam temperatūros skirtumui tarp šildymo terpės ir sūrymo.

Trumpesnis šildymo ciklas- tas pats garų ar karšto vandens

Didesnis šilumos perdavimas vienam kvadratiniam metrui- daugiau šilumos kerta kiekvieną vamzdžio paviršiaus vienetą, todėl tam tikrą pareigą galima įvykdyti naudojant mažesnį vamzdžio plotą arba mažiau pakopų.

Geresnis kondensatas- Kondensacijos pusėje toks pat laidumas greitai pašalina latentinę šilumą, todėl garai-į-kondensato kelią stabiliai išlaiko.

Kadangi lydinys taip pat atsparus agresyviam, gazuotam, chloro -turtingam gėlinimo įrenginio jūros vandeniui, laidumo pranašumas nesumažėja taip, kaip tai padarytų paprasto vario ar švelnaus plieno vamzdžio, kuris laikui bėgant rūdija arba pleiskanoja.

Veikimo stabilumas: laivo variklio aušinimas ir vietinis perkaitimas

Laidumas taip pat lemia tolygų temperatūros pasiskirstymą. Jei šiluma negali greitai išeiti iš vietos, siena virš šios zonos perkaista, o aplinkinis metalas išlieka vėsesnis. Dėl temperatūros plitimo įtempiamas vamzdžių-į-vamzdžių lakštų jungtis, skatinamas netolygus šiluminis plėtimasis ir, blogiausiu atveju, leidžia aušinimo skysčiui vietoje užvirti ir susidaro garų kišenė, kuri visiškai sustabdo šilumos perdavimą.

Laivo variklio aušinimo grandinėje dideli šilumos kiekiai palieka variklį aušinimo skystyje ir perduodami jūros vandeniui korpuso{0}}ir vamzdžio šilumokaityje. CuNi 90/10 vamzdis pakankamai greitai pašalina šilumą nuo sienos, kad aušinimo skystis išliktų numatytoje temperatūros juostoje ir būtų išvengta vietinio išgaravimo. Rezultatas – stabilus aušinimo pajėgumas, mažiau neplanuotų išjungimų dėl temperatūros pokyčių ir ilgesnis šilumokaičio bei jo aptarnaujamo variklio tarnavimo laikas. Tas pats argumentas taikomas tepalinės alyvos aušintuvams, gėlo vandens generatoriams ir centrinėms aušinimo sistemoms laive.

Mažesnės energijos sąnaudos nuolat veikiant

Už kiekvieną papildomo temperatūros skirtumo laipsnį, kurio reikia šilumokaičiui, reikia apmokėti energija šilumos šaltinyje. Didesnio laidumo vamzdžio sienelė tam tikrą darbą pasiekia esant mažesniam važiavimo temperatūrų skirtumui, todėl tam pačiam proceso rezultatui reikia mažiau degalų ar garų. Nepertraukiamai dirbant jūroje ir atviroje jūroje sutaupoma.

Praktinis pavyzdys yra žalios naftos išankstinis pašildymas jūrinėje platformoje, kai žaliava pašildoma prieš atskyrimą, o šiluma atgaunama iš karštesnio proceso srauto. Geresnio laidumo vamzdžių pluoštas atgauna daugiau tos kitaip iššvaistomos šilumos, todėl kūrenamas šildytuvas turi mažiau darbo. Sutaupymas rodomas du kartus: mažesnės degalų sąnaudos ant platformos ir mažesnės išmetamųjų dujų bei anglies dioksido išmetimas esant tokiam pačiam gamybos greičiui. Per daug-peronos ar gėlinimo traukinio naudojimo dešimtmečius šis energijos sąnaudų skirtumas yra vienas didžiausių sąnaudų elementų, kuriuos operatorius gali paveikti specifikacijos etape.

Nurodykite CuNi 90/10 vamzdelį

Tyrimo etape verta nustatyti tris punktus. Pirmiausia nurodykite vamzdžio standartą, o ne tik lydinį, nes sienelės storis, temperatūra ir bandymo reikalavimai skiriasi skirtingose ​​specifikacijose. Antra, patvirtinkite vandens cheminę sudėtį: chlorido kiekis, srauto greitis ir suspenduotų kietųjų dalelių buvimas nusprendžia, ar vamzdžiui tinka 90/10 ar labiau legiruoto 70/30 klasė ir ar reikalinga įleidimo angos galo apsauga. Trečia, nurodykite reikiamą švarumo ir sūkurinės srovės priimtinumo lygį, nes tobulas lydinys su pažeista sienele nesuteiks tokio laidumo, koks numatytas projekte.

Dažnai užduodami klausimai

Kl .: Kas yra CuNi 90/10 balto vario vamzdis?
Tai vario{0}}nikelio lydinys, kuriame yra apie 10 % nikelio su mažais geležies ir mangano priedais, žymimas UNS C70600. Lydinys vadinamas baltuoju variu, nes jame esantis didesnis nikelio kiekis suteikia sidabrinę spalvą ir daug geresnį jūros vandens atsparumą korozijai nei paprastasis varis.

Kl .: koks yra CuNi 90/10 šilumos laidumas?
Maždaug 45 W/(m·K) kambario temperatūroje. Tai yra mažesnė nei gryno vario, kurio galia yra apie 390 W/(m·K), bet kelis kartus didesnė nei 316 tipo nerūdijančio plieno, esant maždaug 16 W/(m·K), todėl lydinys yra efektyvus jūros vandeniui -atspariame šilumokaityje.

Kl .: Kodėl gi nepasinaudojus gryno vario vamzdžiu geresniam laidumui?
Nes grynas varis neišgyvena tekančio jūros vandens. Jis greitai rūdija ir eroduoja, todėl sienelei plonėjant pranyksta laidumo pranašumas. CuNi 90/10 praranda tam tikrą laidumą mainais į vamzdį, kuris trunka dešimtmečius tomis pačiomis sąlygomis.

K: Kurie standartai taikomi CuNi 90/10 šilumokaičio vamzdžiui?
ASTM B111 apima besiūlius varinius -nikelio kondensatorius ir šilumokaičio vamzdžius C70600, o ASTM B466 – besiūlius varinius -nikelio vamzdžius ir vamzdelius. Atitinkamas japoniškas pavadinimas yra C7060 pagal JIS H3300. Užsakyme visada turi būti nurodytas standartas ir lydinys.

K: Kaip didesnis laidumas sumažina eksploatavimo išlaidas?
Tai sumažina temperatūros skirtumą, reikalingą norint pasiekti tikslinį šilumos kiekį, todėl sistemai reikia mažiau garo ar kuro. Nepertraukiamai dirbant, pvz., žalios naftos kaitinant atviroje jūroje, per visą įrangos eksploatavimo laiką susidaro mažesni energijos sąnaudos.

K: Ką reikia patikrinti prieš užsakant CuNi 90/10 vamzdelį?
Patvirtinkite vandens cheminę sudėtį ir srauto greitį, kad pasirinktumėte tarp 90/10 ir 70/30, nurodykite taikomą vamzdžio standartą ir sienelės storį bei sutikite su dabartiniais sūkurinio bandymo ir švarumo reikalavimais, nes jie nustato, ar pristatyta sienelė veikia taip, kaip suprojektuota.