Spurningin á bak við spurninguna
Það er ekkert eitt besta efni fyrir varmaskiptarör. Rétta svarið er ódýrasta efnið sem mun lifa af báða vinnslustraumana fyrir hönnunarlíf verksmiðjunnar, og það fer eftir fimm breytum sem virka saman: efnafræði röra-hliðar og skeljar-hliðar vökva, rekstrarhitastig og þrýstingur, flæðishraði, nauðsynlegur hitaflutnings-flutningsskylda og vélrænni uppröðun skiptis.
Í reynd þrengir valferlið svið fljótt. Kopar og koparblöndur eru notaðar fyrir vatns-kælt duft hvar sem hitastigið er í meðallagi og vatnið er samhæft við kopar, vegna þess að þau leiða hita betur en nokkurt annað algengt rörefni og stækka auðveldlega í rörplötur. Kolefnisstál tekur við fyrir heita olíu, gufu og hærri-þrýstiþjónustu. Ryðfrítt stál og títan eru tilgreind þegar ferlið er árásargjarnt eða hitastigið hátt, sem sættir sig við mikla refsingu í hitaleiðni.
Varmaleiðni eftir efnisfjölskyldu
| Slönguefni | Dæmigert hitaleiðni við 20 gráður, W/(m·K) | Venjulegur umsóknareitur |
|---|---|---|
| C12200 afoxaður kopar | 339 | Ferskt vatn, kæling, loftræsting, hóflegt hitastig |
| C44300 admiralty kopar | 109 | Hreint sjór, brakvatn, þéttar |
| C68700 ál kopar | um það bil 100 | Mengað sjó eða-hraða sjór |
| C70600 kopar-nikkel 90/10 | 45 | Sjó, sand-hlaðinn vatn, sjávarkælir |
| C71500 kopar-nikkel 70/30 | 29 | Hár-sjór, mikil vinna |
| Kolefnisstál, ASTM A179 / A192 | um það bil 50 | Gufa, olía, hár þrýstingur, meðalhiti |
| Títan bekk 2 | um það bil 22 | Sjó, klórað vatn, efnastraumar |
| Austenitic ryðfrítt 304 / 316 | um það bil 16 | Matur, efna, hár-hiti, hreinir straumar |
Taflan útskýrir hvers vegna koparblendi eru ráðandi í vatns-kælingu: koparrör flytur varma um það bil tuttugu sinnum hraðar en ryðfrítt stálrör með sömu rúmfræði, þannig að miklu minna yfirborð, færri rör og minni skel þarf fyrir sömu virkni.
Tæringar-, hraða- og hitamörk
Leiðni ein ræður ekki efninu. Hver fjölskylda hefur takmörk sem hönnuður verður að virða.
Kopar og admiralty koparveita góða þjónustu í hreinu ferskvatni og sjó. Þau eru næm fyrir ammóníaki og ammóníumsamböndum, brennisteinum og veðrun á miklum hraða og ætti ekki að nota þau þar sem vatnshliðin er mjög menguð án hlífðarfilmu-stjórnunaráætlunar.
Kopar-nikkelblendiþola meiri vatnshraða en kopar og standa mun betur gegn sandi rofi, líffóðrun og menguðu sjó. Þeir eru staðlað svar fyrir sjávarkælara og í eitt skipti-í gegnum sjókerfi þar sem vatnsgæði eru ófyrirsjáanleg.
Kolefnisstáler sterkt, ódýrt og vel skilið, en krefst vatnsmeðferðar og verndarráðstafana á vatnsmegin; það er venjulega valið fyrir gufu- og olíuþjónustu þar sem rörið er ekki blautt af árásargjarnum vatnsstraumi.
Ryðfrítt stálþolir marga efnastrauma og háan hita en er viðkvæmt fyrir klóríðholum og streitu-tæringarsprungum í heitu klóríð-vatni, sem er einmitt sú skylda sem koparblendi er valið fyrir.
Títanbýður upp á framúrskarandi sjóviðnám og mjög háan hraðaþol, með góða viðnám gegn klórun, með háum efniskostnaði og með lítilli leiðni.
Að passa efnið við skylduna
| Skylda | Fyrsta val | Valkostur |
|---|---|---|
| Ferskt kælivatn, lágur hraði | C12200 kopar | Kolefnisstál með meðferð |
| Hreint sjór, miðlungs hraði | C44300 admiralty kopar | C70600 kopar-nikkel |
| Mengað sjó eða-hraða sjór | C70600 kopar-nikkel | C71500 eða títan |
| Klóraður sjór, mjög mikill hraði | Títan | C71500 kopar-nikkel |
| Gufa og þétti við háan þrýsting | ASTM A179 kolefnisstál | Ryðfrítt stál |
| Árásargjarn efnastraumur | Ryðfrítt stál eða títan | Nikkel málmblöndur |
Gildandi staðlar fylgja efninu: ASTM B111 fyrir eimsvala og varmaskiptarör úr kopar-, ASTM A179 og A192 fyrir kolefnisstál, ASTM A213 fyrir stálblendi, ASTM A268 og A789 fyrir járn- og tvíhliða ryðfrítt stál og ASTM B338 fyrir títan rör. Evrópsk og japönsk jafngildi, eins og EN 12451 og JIS H3300, ná yfir kopar-rörasviðið.
Hönnunar- og smíðisskýringar
Þegar fjölskylda hefur verið valin ráða þrjár upplýsingar hvort hún standi sig. Veggþykktin verður að ná yfir tæringar- og veðrunarheimild, ekki aðeins þrýstingskröfuna. Samskeyti rörs-til-rörplötu verður að passa við efnið: koparblendi er venjulega valsað, stál má soðið og títan krefst vandlega undirbúnings á samskeyti. Slöngustuðningur og millibil verða að halda hæsta staðbundnu hraða undir því stigi sem valin álfelgur byrjar að eyðast.
Hreinlæti vatns-hliðar er síðasti þátturinn. Gróðurviðnám ræður venjulega heildarhita-flutningsstuðlinum eftir nokkra mánuði í notkun, þannig að efnið með fræðilega meiri leiðni mun ekki skila kostum sínum nema síar, síur og hreinsunaraðferðir haldi yfirborði slöngunnar hreinum.
Algengar spurningar
Sp.: Hvað er besta efnið fyrir varmaskiptarör?
Kopar og koparblendi fyrir flesta vatns-kælda notkun, vegna þess að þau sameina hæstu hitaleiðni með góðu tæringarþoli og auðvelt að rúlla inn í rörplötur. Kolefnisstál, ryðfrítt stál eða títan verða betra svarið þegar hitastig, þrýstingur eða tæring hækkar.
Sp.: Eru koparblöndur betri en ryðfríu stáli fyrir varmaskipta?
Fyrir vatns-kælingu, venjulega já. Koparblöndur leiða hita mun betur og standast klóríð-vatn sem veldur gryfju og streitu-tæringarsprungum í ryðfríu stáli. Ryðfrítt stál er valið fyrir háan-hita, hreina eða sterka efnastrauma.
Sp.: Hvaða koparblendi ætti að nota fyrir sjó?
Admiralty kopar eins og C44300 fyrir hreint sjóvatn á hóflegum hraða, ál kopar C68700 fyrir mengað vatn og kopar-nikkel C70600 eða C71500 fyrir meiri hraða, sand-hlaðinn vatn og ófyrirsjáanleg vatnsgæði.
Sp.: Hvenær er títan rétt val?
Þegar vatnið er klórað eða mengað, þegar hraðinn er mjög mikill eða þegar þörf er á mjög langt bil á milli endurbóta. Refsingin er lítil hitaleiðni og hátt kaupverð, sem verður að réttlæta með minni viðhaldi.
Sp.: Hvernig er tekið tillit til rörhraða?
Hver fjölskylda hefur efri hraðamörk fyrir ofan sem högg og veðrun hefst. Admiralty koparmörk eru lægstu koparblendinna, kopar-nikkel og títan þola smám saman meira og hönnunin verður að halda inntakshraða og baffle-bilhraða undir mörkunum fyrir valið efni.
Sp.: Hvaða staðlar ná yfir varmaskiptarör?
ASTM B111 og ASME jafngildi þess SB111 fyrir eimsvalarrör úr kopar-, ASTM A179 og A192 fyrir kolefnisstál, ASTM A213 fyrir stálblendi, ASTM A268, A789 og A790 fyrir ryðfríu og tvíhliða gerðir, og ASTM B338 fyrir títan.
