Kjernekomponenten i en varmerørsvarmeveksler er varmerøret

Kjernekomponenten i en varmerørsvarmeveksler er varmerøret

Heat pipe er en ny type høyeffektivt varmeoverføringselement med faseskift, og dets unike varmeoverføringsegenskaper har vakt stor interesse. Bruksområdene har utvidet seg fra verdensrommet til bakken, og fra industri til sivil bruk. Men i dagens blomstrende utvikling av varmerørteknologi er det fortsatt noen problemer i den industrielle anvendelsen, noe som vil begrense bruken og dybdeutviklingen av varmerørteknologien. Forfatteren har forsket på disse spørsmålene og foreslått fornuftige løsninger.

1. Kompatibilitet av varmerør

Tidlige varmerørforskere la merke til problemet med kjemisk kompatibilitet mellom skallmaterialer og arbeidsvæsker. Tidlige industrielle varmerør brukte vanligvis kobberrørvegger eller stålkobberkomposittrør, som hadde høye produktkostnader og begrenset den utbredte anvendelsen av varmerørteknologi i industrien. Stålvarmerør har blitt anerkjent for sine lave kostnader, høye styrke, enkle produksjonsprosesser og brede temperaturområdetilpasningsevne, og har blitt mye brukt i industrien. Levetiden til varmerør av stål er imidlertid mindre enn 0,5 år, noe som ikke kan oppfylle kravene til industrielle applikasjoner. Gjennom mange års forskning har det blitt erkjent at det er kjemiske og elektrokjemiske reaksjoner i varmerør av smeltet stål, som er uunngåelige og umulige å eliminere metallkorrosjonsprosesser. De kan bare undertrykkes eller forsinkes. Derfor kan løsningen på kompatibilitetsproblemer i varmerør av smeltet stål bare være å forlenge levetiden til varmerørene.

1.1 Korrosjonsmekanisme

På grunn av den kjemiske inkompatibiliteten mellom rørmaterialet og arbeidsvæsken, oppstår korrosjon inne i varmerøret av smeltet stål, og produserer ikke-kondenserbar gass-hydrogengass. Jo mer hydrogen det er, jo dårligere er varmeoverføringseffekten. Opphopning av hydrogen til en viss grad kan føre til at varmerøret fullstendig mister sin varmeoverføringsfunksjon.

1.1.1 Kjemisk reaksjonskorrosjon

Når varmerøret opererer ved høye temperaturer over lang tid, oppstår det kjemiske reaksjoner i det smeltede stålet, som forårsaker endringer inne i røret. De viktigste kjemiske reaksjonsprosessene er som følger:

Fe+H2O=FeO+H2 ↑

2Fe+3H2O=Fe2O3+3H2 ↑

3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2 ↑

Ovennevnte reaksjon resulterer i korrosjon av rørveggen, og produserer FeO, Fe2O3 og Fe3O4, samtidig som det produseres en viss mengde ikke-kondenserbar gasshydrogen.

Bortsett fra Fe3O4, kan ikke de to andre oksidlagene (FeO og Fe2O3) forhindre vanninntrenging og må fortsatt reagere med jern for å generere hydrogengass.

1.1.2 Elektrokjemiske reaksjoner

I varmerøret av smeltet stål danner jern, urenheter og vann et primærbatteri. Blant dem er jern anoden og urenheter er katoden. Urenheter inkluderer vanligvis FeC3, grafitt, etc., som finnes i karbonstål og vann. Selv om ioniseringsgraden til vann er liten, er det fortsatt en liten mengde OH - og H+ generert. De viktigste elektrokjemiske reaksjonsprosessene inne i røret er som følger:

2H++2e=H2 ↑

Fe-2e=Fe2+

Fe2++2OH -=Fe (OH) 2 ↓

3Fe (OH) 2=Fe3O4+2H2O+H2 ↑

www.superbheater.com