Pagrindinis šilumos vamzdžio šilumokaičio komponentas yra šilumos vamzdis

Pagrindinis šilumos vamzdžio šilumokaičio komponentas yra šilumos vamzdis

Šilumos vamzdis yra naujo tipo fazių keitimo didelio efektyvumo šilumos perdavimo elementas, kurio unikalios šilumos perdavimo charakteristikos sukėlė didelį susidomėjimą. Jo taikymo sritys išsiplėtė iš kosmoso į žemę ir nuo pramonės iki civilinio naudojimo. Tačiau šiandien sparčiai besivystant šilumos vamzdžių technologijoms vis dar kyla tam tikrų problemų, susijusių su jos pritaikymu pramonėje, o tai apribos šilumos vamzdžių technologijos naudojimą ir nuodugnų vystymąsi. Autorius atliko šių klausimų tyrimą ir pasiūlė pagrįstus sprendimus.

1. Šilumos vamzdžių suderinamumas

Ankstyvieji šilumos vamzdžių tyrinėtojai pastebėjo korpuso medžiagų ir darbinių skysčių cheminio suderinamumo problemą. Ankstyvieji pramoniniai šilumos vamzdžiai dažniausiai naudojo vario vamzdžių sieneles arba plieninius varinius kompozitinius vamzdžius, kurie turėjo dideles produkto sąnaudas ir ribojo plačią šilumos vamzdžių technologijos taikymą pramonėje. Plieniniai šilumos vamzdžiai buvo plačiai pripažinti dėl mažų sąnaudų, didelio stiprumo, paprasto gamybos proceso ir plataus pritaikymo temperatūrų diapazone, todėl buvo plačiai naudojami pramonėje. Tačiau plieninių šilumos vamzdžių tarnavimo laikas yra trumpesnis nei 0,5 metų, o tai neatitinka pramoninių reikalavimų. Daugelį metų trukusių tyrimų metu buvo pripažinta, kad išlydytuose plieniniuose šilumos vamzdžiuose vyksta cheminės ir elektrocheminės reakcijos, kurios yra neišvengiamos ir neįmanoma pašalinti metalo korozijos procesų. Juos galima tik nuslopinti arba atidėti. Todėl išlydyto plieno šilumos vamzdžių suderinamumo problemų sprendimas gali būti tik pailginti šilumos vamzdžių tarnavimo laiką.

1.1 Korozijos mechanizmas

Dėl vamzdžio medžiagos ir darbinio skysčio cheminio nesuderinamumo, išlydyto plieno šilumos vamzdžio viduje atsiranda korozija, todėl susidaro nekondensuojančios vandenilio dujos. Kuo daugiau vandenilio, tuo blogesnis šilumos perdavimo efektas. Dėl tam tikro vandenilio kaupimosi šilumos vamzdis gali visiškai prarasti šilumos perdavimo funkciją.

1.1.1 Cheminės reakcijos korozija

Kai šilumos vamzdis ilgą laiką veikia aukštoje temperatūroje, išlydytame pliene vyksta cheminės reakcijos, kurios sukelia pokyčius vamzdžio viduje. Pagrindiniai cheminės reakcijos procesai yra šie:

Fe+H2O=FeO+H2 ↑

2Fe+3H2O=Fe2O3+3H2 ↑

3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2 ↑

Pirmiau minėta reakcija sukelia vamzdžio sienelės koroziją, gaminant FeO, Fe2O3 ir Fe3O4, kartu gaminant tam tikrą kiekį nekondensuojančių dujų vandenilio.

Išskyrus Fe3O4, kiti du oksido sluoksniai (FeO ir Fe2O3) negali apsaugoti nuo vandens įsiskverbimo ir vis tiek turi reaguoti su geležimi, kad susidarytų vandenilio dujos.

1.1.2 Elektrocheminės reakcijos

Išlydytame plieniniame šilumos vamzdyje geležis, priemaišos ir vanduo sudaro pirminę bateriją. Tarp jų geležis yra anodas, o priemaišos yra katodas. Priemaišos paprastai apima FeC3, grafitą ir kt., kurių yra anglinio plieno ir vandens. Nors vandens jonizacijos laipsnis mažas, vis tiek susidaro nedidelis OH ir H+ kiekis. Pagrindiniai elektrocheminės reakcijos procesai vamzdžio viduje yra šie:

2H++2e=H2 ↑

Fe-2e=}Fe2+

Fe2++2OH -=Fe (OH) 2 ↓

3Fe (OH) 2=Fe3O4+2H2O+H2 ↑

www.superbheater.com