ПРОДУКЦИЯ

НИХРОМ

ФЕХРАЛЬ

НИХРОМ В ИЗОЛЯЦИИ

ТИТАН

ВОЛЬФРАМ

МОЛИБДЕН

КОБАЛЬТ

ТЕРМОПАРЫ

ТЕРМОПАРЫ НАГРЕВОСТОЙКИЕ

НИКЕЛЬ

МОНЕЛЬ

КОНСТАНТАН

МЕЛЬХИОР

ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ

ПОРОШКИ МЕТАЛЛОВ

НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ

ЖАРОПРОЧНЫЕ СПЛАВЫ

ФЕРРОСПЛАВЫ

ОЛОВО

ТАНТАЛ

НИОБИЙ

ВАНАДИЙ

ХРОМ

РЕНИЙ

ПРЕЦИЗИОННЫЕ СПЛАВЫ

ЦИРКОНИЙ


 
Внимание! Если Вы обнаружили ошибку на сайте, то выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.

 

8 (800) 200-52-75
(499) 166-78-38
(499) 166-78-74
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95
logo
(800) 200-52-75
(499) 166-78-38
(499) 166-78-74
(495) 504-95-54

Применение продукции из сплава мельхиор в теплообменных аппаратах

В статье рассматривается применение труб из мельхиора для производства трубной системы охладителя в теплообменных аппаратах. Также описывается конструкция и принцип действия теплообменников.

Медно-никелевый сплав мельхиор обладает рядом специфических характеристик, которые сделали продукцию из него широко востребованной при изготовлении промышленных кожухотрубчатых теплообменных аппаратов «морского» исполнения. Термином «морской» обозначается, что в качестве охлаждающей жидкости в теплообменнике может использоваться не только хлорированная или неочищенная пресная вода из открытых водоёмов, но и вода с большим солесодержанием - морская. Аппараты этого типа применяются для охлаждения различных сред, но главным образом их устанавливают на морские суда для охлаждения турбинных и дизельных масел, а также устранения конденсата.

Важные преимущества мельхиора

Для трубной системы «морских» охладителей используют мельхиоровые трубы марок МНЖМц 30-1-1 или МНЖМц 10-1-1, состав которых различается массовой долей никеля+кобальта, равной 29-33% и 9-11% соответственно. На сегодня они считаются одним из наилучших решений вопроса быстрого теплообмена между охлаждаемой и охлаждающей жидкостями за счет отличной теплопроводности мельхиора, которая вдвое выше, чем, например, у титана, трубы из которого также нередко используют в теплообменниках.

Благодаря высокой температуре плавления (+1230°C для марки МНЖМц 30-1-1), мельхиоровые трубы эффективно работают при температуре охлаждаемой среды в кожухе до 400°C. Пластичность труб из твердого и полутвердого мельхиора и высокое временное сопротивление разрыву (для МНЖМц 30-1-1 до 450 Па, для МНЖМц 10-1-1 до 420 Па) позволяет им выдерживать сильное давление рабочей среды в теплообменных аппаратах без растрескивания при расширении. В пользу мельхиора говорит и его технологичность - хорошая свариваемость и механическая обработка.

Конструкция теплообменника: трубная доска, трубы, кожух

Из мельхиора изготавливают самый ответственный узел кожухотрубчатого теплообменного аппарата – трубную систему охладителя. Иногда из мельхиора производят и корпусные детали, делающие теплообменник хоть и несколько дороже по цене, но зато эффективнее, поскольку они дают основному оборудованию дополнительную защиту от перегрева.

теплообменного аппарата

Рисунок 1. Конструкция теплообменного аппарата.

1 - мельхиоровые трубы, 2 - трубная доска (решетка), 3 - входной штуцер для охлаждаемой среды, 4 - выходной штуцер для охлаждаемой среды, 5 - входной штуцер для охлаждающей среды (теплоносителя), 6 - выходной штуцер для охлаждающей среды (теплоносителя), 7 - распределительная камера, 8 - перегородка в распределительной камере, 9 - кожух, 10 - поперечные перегородки обеспечивающие зигзагообразное движение теплоносителя, 11 - головка теплообменного аппарата, 12 - крышка.

Ключевыми элементами конструкции охладителя теплообменника выступают холоднокатаные мельхиоровые трубы и трубные доски (трубные решётки). Трубная доска чаще всего представляет собой цельнометаллический диск (реже кольцо или многоугольник) с множеством отверстий по всей площади, которые делают его похожим на всем знакомую классическую решётку для мясорубки, только очень большую, до нескольких метров в диаметре. Толщина трубной доски определяется расчетной жёсткостью конструкции.

Трубные доски располагают друг напротив друга, размещая отверстия противоположных решёток соосно между собой, затем в них вставляют мельхиоровые трубы и закрепляют концы с помощью сварки, развальцовки, или обоими способами одновременно. В конечном итоге получается «трубный пучок», который помещается в металлический кожух цилиндрической формы. Кожух оснащается впускными и выходными штуцерами для охлаждающей воды и для охлаждаемой жидкости, люками и лазами (для ремонта и чистки), крюками, монтажными ушками (для строповки и монтажа теплообменника в вертикальном положении).

Поскольку длина труб охладителя может достигать 6-14 метров и более (под заказ), во избежание их вибрации и повышенного изгибающего напряжения, а также для улучшения аэродинамики охлаждаемой среды, внутри теплообменный аппарат оснащается промежуточными поперечными перегородками. При соблюдении оптимального режима работы, уровня давления, скорости потока охлаждающей среды и своевременного обслуживания, мельхиоровые трубы даже в условиях высокой агрессии морской воды способны прослужить до 25 лет без замены.

Как работает теплообменный аппарат

Горячее дизельное или турбинное масло поступает в кожух теплообменника через впускной штуцер, и после прохождения по межтрубному пространству внутри кожуха, выходит охлажденным через штуцер выпуска. Морская холодная вода под давлением подаётся в трубный пучок. В простых моделях охлаждающая вода может проходить по трубному пучку в один «ход», т.е. двигаясь прямым потоком по трубам, она выходит через штуцер с противоположной стороны кожуха.

Самыми распространенными являются «двухходовые» теплообменные аппараты, в которых вода проходит двумя разнонаправленными не смешивающимися потоками. Сначала вода идёт по половине труб пучка в одну сторону, затем разворачивается и возвращается по другим трубам пучка обратно «на выход». Этот способ охлаждения выгодно отличается от «одноходового» улучшенной теплопередачей между жидкостями при одинаковой длине труб и кожуха. Существуют и более сложные 4-х, 6-ти и 8-ми ходовые модели.

Увеличение эффективности теплообменника

В контексте вышесказанного следует добавить, что эффективность теплообменного аппарата зависит не только от количества «ходов» охлаждающей воды, но и от площади проходного сечения труб пучка, который определяется по формуле:

fтп=π/4·d2вн·1003/z,

где fтп - площадь проходного сечения труб; n – количество труб; dвн – внутренний диаметр труб; z – количество ходов.

Зная коэффициент теплопроводности мельхиора, допустимую скорость среды и площадь проходного сечения труб пучка, при изготовлении теплообменника можно скорректировать теплоотдачу, например, в сторону роста, за счёт увеличения числа труб и диаметра кожуха, но при этом сохранив его длину - параметр, который является наиболее критичным для размещения аппарата в ограниченном корабельном пространстве.

Ключевые критерии выбора мельхиоровой трубы для теплообменника

Ключевыми достоинствами, из-за которых мельхиоровые трубы выбирают для теплообменных аппаратов «морского» исполнения, является высокая коррозионная стойкость и механическая прочность сплава при сохранении его пластических свойств. Дело в том, что эффективность работы теплообменника, где в роли охладителя выступает жидкость, а в нашем случае морская вода, зависит от скорости её движения. Чем выше скорость, тем интенсивнее теплопередача, тем меньше отложений соли и взвеси на стенках труб, тем дольше теплообменный аппарат прослужит.

Вместе с тем, чрезмерная скорость охлаждающей воды очень опасна для подавляющего большинства металлов и сплавов, поскольку вызывает у них струйную или ударную коррозию. Возникает такая коррозия вследствие ударов турбулентной аэрированной струи по внутренней поверхности охлаждающих трубок, которые разрушают ламинарный защитный слой жидкости возле внутренней стенки трубы и вызывают скоротечный процесс коррозионной эрозии металла. Согласно теории турбулентности, поток воды внутри трубы переходит в турбулентный режим при превышении скорости 1 метр в секунду.

Большинство случаев коррозионной эрозии отмечается на судовых теплообменниках, где разрушительное воздействие турбулентности на металл многократно усиливается высокой концентрацией соли и других примесей в теплоносителе. Такой агрессии рабочей среды долго не выдерживает ни нержавеющая сталь, ни латунь, зато мельхиор марок МНЖМц 10-1-1 и МНЖМц 30-1-1 противостоит ей лучше всех известных сплавов. При том что, допустимая скорость потока для стали и мельхиора примерно одинакова, сталь очень быстро корродирует, и в морской воде, и в парах воды. Латунь, превышающая сталь по стойкости к коррозии, в два раза уступает мельхиору по допустимой скорости потока, у которого она достигает 3 м/с, что на 30% выше оптимальной скорости охлаждающей среды в теплообменниках всех типов. Так что выбор в пользу мельхиоровой трубы очевиден.

"Метотехника" ®
e-mail: info@metotech.ru

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(499) 166-78-38
(499) 166-78-74
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Нихром :: Фехраль :: Нихром в изоляции :: Титан :: Вольфрам :: Молибден :: Кобальт :: Термопары :: Термопары нагревостойкие :: Никель :: Монель :: Константан :: Мельхиор :: Твердые сплавы :: Порошки металлов :: Нержавеющая сталь :: Жаропрочные сплавы :: Ферросплавы :: Олово :: Тантал :: Ниобий :: Ванадий :: Хром :: Рений :: Прецизионные сплавы :: Цирконий :: Обзор цен на металлы и ферросплавы :: Карта сайта
                     Яндекс цитирования
Метотехника® Все права защищены