Isı Eşanjörü Neden Su Isıtıcı Performansına Karar Verir?
Gazlı veya yoğuşmalı su ısıtıcısında ısı eşanjörü, yanma sonucu açığa çıkan enerjiyi su devresinde faydalı ısıya dönüştüren bileşendir. Evsel sıcak su kaynağına iletilen her kilowatt boru duvarından geçer; dolayısıyla malzeme seçimi, ısının alevden ve baca gazından suya ne kadar hızlı geçeceğini, ne kadar yakıt enerjisinin geri kazanılacağını ve cihazın ne kadar dayanacağını belirler. Mühendisler eşanjörü genellikle cihazın solunum sistemi olarak tanımlar: Enerjiyi verimli bir şekilde aktarmalı, dışarıdaki baca ortamını ve içerideki su kimyasını tolere etmeli ve binlerce ısıtma ve soğutma döngüsü boyunca boyutsal olarak sabit kalmalıdır. Dikişsiz bakır boru aynı zamanda bu gereksinimleri de karşılar; bu nedenle yüksek-kaliteli eşanjörler için referans malzeme olmaya devam etmektedir.
Bakırın Avantajını Sağlayan Termal ve Fiziksel Özellikler
Bu uygulamada termal iletkenlik belirleyici özelliktir. Ticari olarak saf bakır, oda sıcaklığında yaklaşık 385 ila 400 W/(m·K) ısıyı iletirken, 304 kalite ostenitik paslanmaz çelik yaklaşık 16 W/(m·K) iletir. Bir duvardan ısı transfer hızı o duvarın iletkenliği ile orantılı olduğundan bakır çok daha küçük yüzey alanı, daha kısa bobin ve daha düşük baca gazı çıkış sıcaklığı ile aynı göreve ulaşır. Pratik sonuçlar ise daha hızlı sıcak su dağıtımı, daha yüksek termal verim ve bacada daha az enerji kaybıdır.
| 20 derecede mülk | Bakır boru C12200 | Östenitik paslanmaz çelik 304 |
|---|---|---|
| Isı iletkenliği | yaklaşık. 390 W/(m·K) | yaklaşık. 16 W/(m·K) |
| Yoğunluk | 8,94 gr/cm³ | 7,90 g/cm³ |
| Özgül ısı kapasitesi | 385 J/(kg·K) | 500 J/(kg·K) |
| Elektrik iletkenliği | yaklaşık %. 100 IACS | yaklaşık %. 2 IACS |
| Esneklik modülü | yaklaşık. 117 GPa | yaklaşık. 193 GPa |
Diğer özellikler de bakırın lehine çalışıyor. Yoğunluğu kompakt ve hafif bobinler için yeterince düşüktür; son derece sünektir, dolayısıyla iç çıkıntıları olan ince-duvarlı bir boruya çekilebilir veya çatlamadan dış kanatçıklara sarılabilir; ve özelliklerinde herhangi bir kayıp olmadan tamamen geri dönüştürülebilir olması, modern cihaz tasarımlarının sürdürülebilirlik hedeflerini desteklemektedir.
Devre İçinde ve Baca Yolunda Korozyon Davranışı
Eşanjör korozyonu normalde iki yönden başlar. Baca tarafında, yanmadan kaynaklanan kükürt dioksit ve nitrojen oksitler boru yüzeyine zarar verebilir. Geçmişte, yüksek kükürt içeriğine sahip üretilen gazın yaygın olduğu zamanlarda bu saldırı şiddetliydi; doğal gazda artık ana yakıt, kükürt ve nitrojen oksit konsantrasyonları çok daha düşük ve baca-yanındaki korozyon artık doğru şekilde ayarlanmış cihazlarda baskın arıza modu değil.
Su tarafında bakır, alttaki metali koruyan ince ve yapışkan bir oksit tabakası oluşturur. Metal, belediye su arıtmasında kullanılan klor-bazlı dezenfeksiyon nedeniyle korozyona uğramaz ve klorür seviyeleri yükseldiğinde veya su devrede uzun süre durgun kaldığında paslanmaz çelikten daha iyi davranır. Bakırın sınırları vardır: amonyak veya amonyum bileşiklerine maruz kalmamalı ve akış hızı ve su kimyası, geçerli standartta tanımlanan sınırlar içinde kalmalıdır. Yerel suyun agresif olduğu durumlarda tüp kalitesi yalnızca fiyata göre seçilmek yerine su analiziyle eşleştirilmelidir.
Bakır Eşanjör Borusunun Sınıfları, Standartları ve İmalatı
Su ısıtıcı eşanjörleri genellikle C12200 gibi fosfor-oksidesi giderilmiş bakırdan, C11000 gibi elektrolitik sert bakırdan veya daha yüksek mukavemet veya deniz suyu direncinin gerekli olduğu bir bakır alaşımından yapılır. İlgili spesifikasyonlar arasında dikişsiz bakır ve bakır alaşımlı kondansatör ve ısı eşanjörü borusu için ASTM B111, klima ve soğutma borusu için ASTM B280, dikişsiz bakır boru için ASTM B68, ısı eşanjörleri için bakır borular için EN 12451, JIS H3300 ve GB/T 1527 yer alır. Cihaz tasarımına bağlı olarak boru düz, türbülanslı akışı destekleyen dahili sarmal çıkıntılarla veya harici kanatçıklarla tedarik edilebilir. gaz tarafı alanını-artırır.
Duvar kalınlığı yalnızca nominal çaptan değil, tasarım basıncından, korozyon toleransından ve seçilen standarttan kaynaklanır.
Soğuk çekilmiş, dahili olarak geliştirilmiş boru, bobini genişletmeden-su tarafındaki ısı transferini iyileştirir.
Tamamen tavlanmış temper, bobinin şekillendirmeden sonra dar bir yarıçapa bükülmesinin gerektiği durumlarda kullanılır.
Her üretim partisi bir ısı numarasına ve mekanik ve girdap akımı test kayıtlarına göre izlenebilir olmalıdır.
Saha Arızalarını Önleyen Seçim ve Denetim Noktaları
Sahada bildirilen arızaların çoğu kusurlu metalden ziyade spesifikasyon hatalarından kaynaklanmaktadır. Bir ısı değiştirici spesifikasyonu yazılırken dört noktaya dikkat edilmelidir:
Klorür, pH ve sertlik dahil olmak üzere su analizini doğrulayın ve dereceyi sonuçla eşleştirin.
Baca gazı çiğlenme noktasını aklınızda bulundurun; yoğuşmalı bir tasarım, asidik yoğuşmayı tolere eden bir malzemeye ihtiyaç duyar.
Boyut toleransını ve ovalliği doğrulayın çünkü başlık bağlantısındaki zayıf uyum, hiçbir korozyon payının telafi edemeyeceği bir sızıntı yolu oluşturur.
Satın alma spesifikasyonunda hidrostatik ve girdap akımı testlerini zorunlu tutun ve mal girişindeki kayıtları inceleyin.
SSS
Soru: Su ısıtıcı eşanjörlerinde neden paslanmaz çelik yerine bakır tercih edilir?
Bakır ısıyı yaklaşık yirmi kat daha hızlı iletir, dolayısıyla aynı enerji çok daha küçük bir yüzeyden geçer. Aynı zamanda daha sünektir, sert lehimlenmesi daha kolaydır ve tamamen geri dönüştürülebilirdir.
S: Eski bakırın üzerindeki patina tüpün paslandığı anlamına mı geliyor?
Hayır. Yeşil-kahverengi patine, aşağıdaki metali koruyan stabil bir oksit ve karbonat tabakasıdır. Bu duvar kaybının bir işareti değildir ve tüpün ömrünü kısaltmaz.
S: Su ısıtıcısı ısı eşanjörü borusunu hangi standartlar kapsıyor?
En sık alıntı yapılanlar ASTM B111, ASTM B280 ve ASTM B68 ile EN 12451, JIS H3300 ve GB/T 1527'dir. Satın alma siparişinde hem standart hem de temper belirtilmelidir.
S: Bakır boru klorlu şebeke suyuyla kullanılabilir mi?
Evet. Bakır, su dezenfeksiyonu için kullanılan klor konsantrasyonlarından etkilenmez ve klorür-zengin sularda paslanmaz çelikten daha iyi davranır. Amonyak ve amonyum bileşiklerinden kaçınılmalıdır.
S: Duvar kalınlığı nasıl seçilmelidir?
Duvar kalınlığı tasarım basıncına, korozyon toleransına ve seçilen standarda göre belirlenir. Sadece maliyeti düşürmek için azaltılmamalıdır çünkü duvar, baca gazı ile içme suyu arasındaki tek bariyerdir.
S: Eşanjör tüpleri teslimattan önce nasıl test ediliyor?
Tipik gereksinimler hidrostatik veya pnömatik dayanıklılık testi, girdap akımı muayenesi, boyut kontrolleri ve döküm veya parti için kimyasal analiz sertifikasıdır.
