Glavna komponenta izmjenjivača topline s toplinskom cijevi je toplinska cijev

Glavna komponenta izmjenjivača topline s toplinskom cijevi je toplinska cijev

Toplinska cijev je nova vrsta visokoučinkovitog elementa za prijenos topline s faznom promjenom, a njegove jedinstvene karakteristike prijenosa topline izazvale su veliko zanimanje. Područja njegove primjene proširila su se od svemira do zemlje i od industrije do civilne uporabe. Međutim, u današnjem velikom razvoju tehnologije toplinskih cijevi, još uvijek postoje neki problemi u njezinoj industrijskoj primjeni, što će ograničiti upotrebu i dubinski razvoj tehnologije toplinskih cijevi. Autor je proveo istraživanje o ovim pitanjima i predložio razumna rješenja.

1. Kompatibilnost toplinskih cijevi

Rani istraživači toplinskih cijevi primijetili su problem kemijske kompatibilnosti između materijala školjke i radnih tekućina. Rane industrijske toplinske cijevi općenito su koristile stijenke bakrenih cijevi ili kompozitne cijevi od čelika i bakra, što je imalo visoke troškove proizvoda i ograničavalo široku primjenu tehnologije toplinskih cijevi u industriji. Čelične toplinske cijevi nadaleko su poznate po svojoj niskoj cijeni, visokoj čvrstoći, jednostavnom proizvodnom procesu i prilagodljivosti širokom temperaturnom rasponu, te su naširoko korištene u industriji. Međutim, životni vijek čeličnih toplinskih cijevi manji je od 0,5 godina, što ne može zadovoljiti zahtjeve industrijske primjene. Kroz godine istraživanja, prepoznato je da postoje kemijske i elektrokemijske reakcije u toplinskim cijevima od rastaljenog čelika, koje su neizbježne i nemoguće eliminirati procese korozije metala. Mogu se samo suzbiti ili odgoditi. Stoga rješenje problema kompatibilnosti toplinskih cijevi od rastaljenog čelika može biti samo produljenje radnog vijeka toplinskih cijevi.

1.1 Mehanizam korozije

Zbog kemijske nekompatibilnosti između materijala cijevi i radnog fluida dolazi do korozije unutar toplinske cijevi od rastaljenog čelika, stvarajući plin vodik koji se ne može kondenzirati. Što je više vodika, to je lošiji učinak prijenosa topline. Nakupljanje vodika u određenoj mjeri može uzrokovati da toplinska cijev potpuno izgubi svoju funkciju prijenosa topline.

1.1.1 Korozija kemijskom reakcijom

Kada toplinska cijev dugo radi na visokim temperaturama, dolazi do kemijskih reakcija u rastaljenom čeliku, uzrokujući promjene unutar cijevi. Glavni procesi kemijske reakcije su sljedeći:

Fe+H2O=FeO+H2 ↑

2Fe+3H2O=Fe2O3+3H2 ↑

3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2 ↑

Gornja reakcija rezultira korozijom stijenke cijevi, proizvodeći FeO, Fe2O3 i Fe3O4, a također proizvodeći određenu količinu plinovitog vodika koji se ne može kondenzirati.

Osim Fe3O4, druga dva oksidna sloja (FeO i Fe2O3) ne mogu spriječiti prodor vode i još uvijek moraju reagirati sa željezom kako bi proizveli plin vodik.

1.1.2 Elektrokemijske reakcije

U toplinskoj cijevi od rastaljenog čelika željezo, nečistoće i voda tvore primarnu bateriju. Među njima, željezo je anoda, a nečistoće su katoda. Nečistoće općenito uključuju FeC3, grafit itd., koji se nalaze u ugljičnom čeliku i vodi. Iako je stupanj ionizacije vode mali, ipak se stvara mala količina OH - i H+. Glavni procesi elektrokemijske reakcije unutar cijevi su sljedeći:

2H++2e=H2 ↑

Fe-2e=Fe2+

Fe2++2OH -=Fe (OH) 2 ↓

3Fe (OH) 2=Fe3O4+2H2O+H2 ↑

www.superbheater.com