Kärnkomponenten i en värmerörsvärmeväxlare är värmeröret

Kärnkomponenten i en värmerörsvärmeväxlare är värmeröret

Heat pipe är en ny typ av högeffektivt värmeöverföringselement av fasväxling, och dess unika värmeöverföringsegenskaper har väckt stort intresse. Dess användningsområde har expanderat från rymden till marken och från industri till civil användning. Men i dagens blomstrande utveckling av värmerörsteknik finns det fortfarande vissa problem i dess industriella tillämpning, vilket kommer att begränsa användningen och den djupgående utvecklingen av värmerörstekniken. Författaren har undersökt dessa frågor och föreslagit rimliga lösningar.

1. Kompatibilitet för värmerör

Tidiga heat pipe-forskare märkte frågan om kemisk kompatibilitet mellan skalmaterial och arbetsvätskor. Tidiga industriella värmerör använde vanligtvis kopparrörväggar eller stålkopparkompositrör, vilket hade höga produktkostnader och begränsade den utbredda tillämpningen av värmerörsteknik inom industrin. Stålvärmerör har blivit allmänt erkända för sin låga kostnad, höga hållfasthet, enkla tillverkningsprocess och breda temperaturområdesanpassningsförmåga och har använts i stor utsträckning inom industrin. Däremot är livslängden för värmerör av stål mindre än 0,5 år, vilket inte kan uppfylla kraven för industriella applikationer. Genom år av forskning har det insetts att det finns kemiska och elektrokemiska reaktioner i värmerör av smält stål, vilket är oundvikligt och omöjligt att eliminera metallkorrosionsprocesser. De kan bara undertryckas eller försenas. Därför kan lösningen på kompatibilitetsproblem i värmerör av smält stål bara vara att förlänga värmerörens livslängd.

1.1 Korrosionsmekanism

På grund av den kemiska inkompatibiliteten mellan rörmaterialet och arbetsvätskan uppstår korrosion inuti värmeröret av smält stål, vilket ger icke kondenserbar gasvätgas. Ju mer väte det finns, desto sämre värmeöverföringseffekt. Ansamling av väte i viss utsträckning kan göra att värmeröret helt förlorar sin värmeöverföringsfunktion.

1.1.1 Kemisk reaktionskorrosion

När värmeröret arbetar vid höga temperaturer under lång tid uppstår kemiska reaktioner i det smälta stålet, vilket orsakar förändringar inuti röret. De viktigaste kemiska reaktionsprocesserna är följande:

Fe+H2O=FeO+H2 ↑

2Fe+3H2O=Fe2O3+3H2 ↑

3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2 ↑

Ovanstående reaktion resulterar i korrosion av rörväggen, vilket ger FeO, Fe2O3 och Fe3O4, samtidigt som det producerar en viss mängd icke kondenserbar gasväte.

Förutom Fe3O4 kan de andra två oxidskikten (FeO och Fe2O3) inte förhindra vatteninträngning och behöver fortfarande reagera med järn för att generera vätgas.

1.1.2 Elektrokemiska reaktioner

I värmeröret av smält stål bildar järn, föroreningar och vatten ett primärt batteri. Bland dem är järn anoden och föroreningar är katoden. Föroreningar inkluderar vanligtvis FeC3, grafit, etc., som finns i kolstål och vatten. Även om joniseringsgraden för vatten är liten, bildas fortfarande en liten mängd OH - och H+. De viktigaste elektrokemiska reaktionsprocesserna inuti röret är följande:

2H++2e=H2 ↑

Fe-2e=Fe2+

Fe2++2OH -=Fe (OH) 2 ↓

3Fe (OH) 2=Fe3O4+2H2O+H2 ↑

www.superbheater.com