Ưu điểm của thiết bị trao đổi nhiệt ống đồng so với các loại khác

Tại sao thiết bị trao đổi nhiệt ống đồng được sử dụng rộng rãi

Bộ trao đổi nhiệt ống đồng chiếm ưu thế trong ngành làm lạnh, điều hòa không khí, đun nóng nước và thu hồi nhiệt công nghiệp nhẹ vì ống đồng mang lại bốn lợi ích cùng một lúc: tính dẫn nhiệt rất cao, khả năng chống ăn mòn trong nước và chất làm lạnh tuyệt vời, độ dẻo cao khi uốn cong và giãn nở cũng như bề mặt nhẵn, không{0}}xốp, chống bám bẩn và dễ lau chùi.

Bộ trao đổi ống đồng bao gồm các bộ phận vỏ-và-ống có ống đồng hoặc hợp kim đồng, các cuộn ống dạng vây{2}}và-cho thiết bị ngưng tụ và thiết bị bay hơi làm mát bằng không khí-, bộ trao đổi ống thông hơi trên tường đôi-cho nước uống được và các bộ phận hàn đồng hoặc lắp ráp cơ học nhỏ được sử dụng trong thiết bị đóng gói. Tất cả các thiết kế này đều sử dụng cùng một loại vật liệu, giúp đơn giản hóa quy trình lưu trữ phụ tùng và sửa chữa.

Tiêu chuẩn ống và các cấp điển hình

Ống được cung cấp ở nhiều mức nhiệt độ khác nhau: ống ủ để con lăn giãn nở thành tấm ống và để uốn, và ống cứng kéo hoặc bán cứng trong đó ống phải-tự hỗ trợ trong các nhịp dài. Ống điều hòa không khí và làm lạnh thường được cung cấp ở dạng cuộn mềm theo tiêu chuẩn ASTM B280 hoặc EN 12735-1 với các đầu bịt kín để lỗ khoan luôn sạch và khô trong quá trình vận chuyển.

Hiệu suất nhiệt và thủy lực

Vì đồng dẫn nhiệt nhanh hơn nhiều so với thép hoặc thép không gỉ nên bộ trao đổi ống đồng cần ít diện tích bề mặt hơn cho một nhiệm vụ nhất định và nó đạt được cùng một mức truyền nhiệt với chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa các dòng nhỏ hơn. Đó là lý do tại sao đồng được sử dụng ở những nơi có chênh lệch nhiệt độ nhỏ, chẳng hạn như nước lạnh và mạch làm lạnh, đồng thời tại sao cuộn dây đồng có thể được chế tạo đủ nhỏ gọn cho các thiết bị đóng gói và trên mái nhà.

Hiệu suất bên ống-có thể được cải thiện hơn nữa nhờ ống được tăng cường bên trong. Các bề mặt bên trong có gờ và xoắn ốc phá vỡ lớp ranh giới và nâng cao hệ số bên của ống-, cho phép bó ngắn hơn hoặc đường kính nhỏ hơn cho cùng một nhiệm vụ; mức tăng chính xác phụ thuộc vào hình dạng bên trong, tốc độ dòng chảy và tính chất chất lỏng, đồng thời nó phải được lấy từ dữ liệu truyền nhiệt của nhà cung cấp ống cho mẫu cụ thể thay vì giả định. Về phía vỏ, khoảng cách và khe hở của vách ngăn kiểm soát hệ số bên-của vỏ cũng như nguy cơ rung ống.

Giới hạn ăn mòn, bám bẩn và vận tốc

Ống đồng duy trì hiệu suất ổn định trong các mạch nước, hơi nước ngưng tụ và chất làm lạnh, đồng thời lớp oxit bảo vệ mà nó tạo thành làm chậm sự tấn công tiếp theo, giúp kéo dài tuổi thọ sử dụng. Các dạng lỗi để thiết kế chống lại đã được biết rõ. Hợp chất amoniac và amoni trong nước hoặc trong chất tẩy rửa gây ra hiện tượng ăn mòn ứng suất-gây nứt ống đồng nhanh chóng; cát lơ lửng và không khí bị cuốn theo gây ra sự va chạm, thường xảy ra nhất ở đầu vào ống và tại các điểm giao nhau có vách ngăn; và dòng nước chảy trên vận tốc khuyến nghị sẽ làm tăng tốc độ lãng phí chung và cục bộ. Đồng cũng dễ bị ăn mòn-ở các đầu ra khuỷu tay và bị ăn mòn hình thành trong các mạch làm lạnh, nơi có một số axit hữu cơ nhất định cùng với hơi ẩm.

Các biện pháp đối phó thực tế là giữ tốc độ dòng chảy trong phạm vi được thiết lập cho hợp kim ống và tính chất hóa học của nước, tránh các túi khí và vùng ứ đọng, lắp các ống bọc hoặc ống nối bảo vệ đầu vào nơi nước bị bẩn, giữ cho ống sạch để cặn bẩn không làm tăng vận tốc cục bộ trong khu vực dòng chảy còn lại và để tránh các hóa chất làm sạch bằng amoniac. Nên chọn ống đồng-niken thay vì đồng nguyên chất khi có chứa nước biển, nước muối hoặc nước bị ô nhiễm.

Chế tạo: Mở rộng, hàn và hàn

Ống đồng thường được nối với tấm ống bằng cách giãn nở con lăn, đôi khi sau đó là hàn kín trong đó mối nối phải kín khít trong chu trình nhiệt. Việc mở rộng yêu cầu ống ủ có độ cứng và độ dày thành ổn định, các lỗ có kích thước chính xác với các đầu vào được vát cạnh và mô-men xoắn giãn nở được kiểm soát để ống không bị-cuộn quá mức và mỏng đi. Hàn bằng chất độn phốt pho đồng- là phương pháp tiêu chuẩn cho các mối nối làm lạnh đồng-đến-đồng vì nó không cần chất trợ dung; các mối nối đồng-với-thép hoặc đồng-với-đồng thau yêu cầu chất độn và chất trợ dung gốc bạc{10}}thích hợp. Tất cả quá trình hàn điện trong tủ lạnh phải được thực hiện bằng cách tẩy nitơ để ngăn cặn oxit bên trong ống và ống phải khô và không có dầu trước khi gia nhiệt.

Việc uốn, uốn và loe đều được thực hiện nguội trên ống ủ. Bởi vì đồng cứng lại nên bán kính uốn cong tối thiểu và các yêu cầu ủ phải được lấy từ dữ liệu của nhà cung cấp ống, đồng thời các cuộn dây thành phẩm phải được kiểm tra áp suất và làm sạch trước khi lắp đặt.

Ứng dụng

Điện lạnh và điều hòa không khí: cuộn dây ngưng tụ và thiết bị bay hơi, thùng làm lạnh, máy bơm nhiệt và các thiết bị đóng gói.

Điện và quy trình: bình ngưng, bộ gia nhiệt nước cấp và bộ làm mát dầu sử dụng ống hợp kim đồng trong nước ngọt hoặc nước lợ.

Làm nóng nước và năng lượng khu vực: bộ trao đổi nước nóng sinh hoạt, bộ thu nhiệt mặt trời và bộ phận giao diện nhiệt.

Hàng hải: bộ trao đổi nhiệt-làm mát bằng nước biển và mạch làm mát trên tàu sử dụng ống đồng-niken.

Công nghiệp nhẹ: bộ làm mát khí nén, bộ làm mát dầu thủy lực và thiết bị truyền nhiệt công nghiệp thực phẩm.

Câu hỏi thường gặp

Hỏi: Tại sao bộ trao đổi nhiệt ống đồng truyền nhiệt tốt hơn?
Đồng có độ dẫn nhiệt khoảng 386 W/(m·K), cao hơn nhiều so với thép cacbon ở mức khoảng 50 W/(m·K) và thép không gỉ ở mức khoảng 16 W/(m·K). Do đó, thành ống tăng thêm rất ít điện trở nhiệt và bộ trao đổi nhiệt cần ít diện tích hơn cho cùng một nhiệm vụ.

Hỏi: Bộ trao đổi nhiệt ống đồng có chống ăn mòn không?
Trong mạch nước, hơi nước ngưng tụ và chất làm lạnh, có: đồng tạo thành một màng oxit bảo vệ giúp hạn chế sự tấn công thêm và mang lại tuổi thọ lâu dài. Các trường hợp ngoại lệ là môi trường amoniac, axit oxy hóa mạnh và nước có vận tốc- cao với không khí hoặc cát bị cuốn theo, trong đó đồng có thể bị hỏng do bị ăn mòn-áp lực hoặc bị va đập.

Hỏi: Tại sao ống đồng có khả năng chống bám bẩn?
Ống đồng có bề mặt nhẵn, không{0}}rỗ có khả năng thấm ướt tốt nên cặn và màng sinh học bám dính kém hơn so với trên bề mặt kim loại cứng hơn. Điều đó giữ cho hệ số truyền nhiệt ổn định và giúp việc vệ sinh dễ dàng hơn, đó là một lý do khiến cuộn dây đồng được sử dụng phổ biến trong dịch vụ làm mát, làm lạnh.

Hỏi: Điều gì hạn chế vận tốc nước trong bộ trao đổi ống đồng?
Vận tốc bị hạn chế do nguy cơ va chạm và ăn mòn{0}}sự xói mòn, điều này phụ thuộc vào hợp kim ống, tính chất hóa học của nước, chất rắn lơ lửng và lượng không khí cuốn vào. Phạm vi chấp nhận được phải đến từ hướng dẫn thiết kế cho hợp kim ống cụ thể và được xác nhận dựa trên dữ liệu của nhà cung cấp ống.

Hỏi: Bộ trao đổi ống đồng có thể sửa chữa được không?
Đúng. Ống đồng có thể dễ dàng-mở rộng lại,- hàn lại hoặc thay thế và các ống đơn có thể được cắm lại nếu công suất cho phép. Việc sửa chữa phải sử dụng cùng loại hợp kim và độ cứng như ban đầu, và mối nối phải được kiểm tra lại sau khi sửa chữa.

Hỏi: Nên sử dụng ống hợp kim đồng nào cho nước biển?
Cấp đồng-niken là lựa chọn tiêu chuẩn: 90/10 (C70600) cho nước biển sạch với vận tốc vừa phải và 70/30 (C71500) cho vận tốc cao hơn, áp suất cao hơn hoặc nước chứa cát-. Đồng thau hải quân C44300 được sử dụng cho các nhiệm vụ nước lợ ít nghiêm trọng hơn.