Autor článku: Ph.D. G.A. Bershidsky
Až do konce minulého století byly litinové radiátory hlavními topnými zařízeními v Rusku. Poté přišly konvektory na bázi silnostěnných ocelových trubek a ocelových deskových radiátorů. Ostatní materiály pro výrobu topných zařízení nebyly prakticky použity. V současné době jsou stále široce používána ocelová potrubí, kotle, topná zařízení atd. Proto jsou hlavní charakteristiky síťové vody pro systémy zásobování teplem zaměřeny na použití oceli. Tyto charakteristiky upravují „Pravidla pro technický provoz elektráren a sítí Ruské federace“, podle nichž je hodnota pH kyselosti pH síťové vody by mělo být v rozmezí 8,3-9,5 pro uzavřené systémy zásobování teplem a 8,3-9,0 pro otevřené systémy. Obsah rozpuštěného kyslíku by neměl překročit 20 μg / l.
Hliník dlouhodobě přitahuje pozornost vývojářů topných zařízení díky svým unikátním vlastnostem, jako je např vysoká tepelná vodivost, lehkost, plasticita, schopnost vyrábět topná zařízení vstřikováním a vytlačování. Kombinace těchto vlastností umožňuje získat zařízení, která se vyznačují vysokým přenosem tepla, vysoce kvalitním vnějším povrchem a estetickým vzhledem, odpovídajícím moderním interiérům. Vysoká tepelná vodivost, 5krát vyšší než tepelná vodivost oceli, v kombinaci s nízkou hustotou hliníku (3krát lehčí než ocel), umožňuje získat lehký radiátor s účinnými žebry.
Dvě významné nevýhody však výrazně omezují rozsah použití hliníkových radiátorů. Za prvé, lité hliníkové radiátory se ukázaly být docela křehké, což vedlo k nehodám, zvláště když nájemníky neoprávněně nahradilo více robustní design topných zařízení (obvykle ocelové konvektory nebo litinové radiátory) na vizuálně atraktivní hliník radiátory. Následně byla tato nevýhoda překonána: nyní se vyrábějí hliníkové radiátory, které odolávají tlaku chladicí kapaliny překročení možného pracovního tlaku v topných systémech optimalizací konfigurace průřezu kolony a zvýšením jejich tloušťky zdi.
Druhou nevýhodou je zvýšená náročnost hliníkových chladičů na kvalitu chladicí kapaliny - kterou je nyní třeba překonat selže: pokusy o aplikaci různých ochranných povlaků na vnitřní povrch nelze plně rozpoznat úspěšný. Odolnost hliníku a jeho slitin proti korozi je dána přítomností nebo nepřítomností hustého filmu sestávajícího z oxidu hlinitého Al na vnitřním povrchu2Ó3. Tento film má amfoterní charakter, to znamená, že se rozpouští v zásaditých i kyselých médiích. Obrázek 1 ukazuje závislost rychlosti koroze hliníku na pH, uvedené v knize T.M. Petrova, V.N. Voronov a B.M. Larina „Technologie a organizace vodně-chemického režimu jaderných elektráren“, M., 2012. Obrázek ukazuje, že tato křivka má výrazné minimum. Se zvýšením pH z 8,5 na 9,5 se rychlost koroze hliníku zvyšuje o řád (od 0,1 do 1 g / (m2h)). Totéž se stane, když se pH sníží z 6,5 na 4,2, ale v systémech zásobování topnou vodou takové hodnoty pH prakticky neexistují.
Závislost rychlosti koroze hliníku na pH média.
Hustý ochranný oxidový film tedy úspěšně odolává korozi v rozsahu pH od 6,5 do 8,5. Při hodnotách pH mimo tento rozsah se oxidový film rozkládá a koroze proniká do velké hloubky stěny, což způsobuje dokonce i otvory. V tomto případě se zpravidla nejprve objeví malé netěsnosti. Všimněte si, že pokud koroze dosud nevedla ke ztrátě těsnosti chladiče, snížení tloušťky stěny vede k postupnému snižování jeho síly a následně k nehodám v důsledku dokonce i mírného nárůstu tlak. Takové nehody mohou být katastrofální, protože část oslabená korozí obvykle praskne po celé výšce sloupu a voda zaplaví místnosti pod podlahou.
V tomto ohledu se zcela přirozeně objevil nápad spojit hliník a ocel do jedné struktury, aby bylo možné využít jejich přednosti. Obecně jsou bimetaly široce používány v různých oblastech technologie. Jedna vrstva je obvykle vyrobena z levné oceli a druhá je z barevných kovů, v tomto případě z hliníku. První bimetalické radiátory se v Evropě objevily v polovině minulého století. Pouze svislé sloupy byly v takových radiátorech bimetalické: ocelové trubky byly umístěny do vstřikovací formy pro průchod chladicí kapaliny. U horizontálních kolektorů byla chladicí kapalina v přímém kontaktu s hliníkem.
Takové hybridní radiátory (běžný termín je „polokovový“) se stále vyrábějí, i když to nelze považovat za logické konstrukce, ve které je pro jednu část chladiče (sloupec) a pro druhou (kolektory) požadována chladicí kapalina s pH = 8,3-9,5 - 6,5-8,5. To znamená, že „polokovové“ radiátory mohou normálně fungovat pouze v úzkém rozsahu pH od 8,3 do 8,5. To vylučuje možnost jejich použití v nejběžnějších ruských topných systémech se závislým připojením k topným sítím vybaveným systémy úpravy doplňovací vody.
Na základě výše uvedeného by „polokovové“ radiátory neměly být přiřazovány bimetalovým, ale hliníkovým radiátorům. K potvrzení nebo vyvrácení tohoto návrhu je nutné provést zkoušky ke stanovení rychlosti koroze při změně pH chladicí kapaliny v širokém rozsahu.
Součinitel tepelné roztažnosti hliníku je navíc dvakrát vyšší než u oceli. Z tohoto důvodu při změně teploty chladicí kapaliny vzniká napětí mezi ocelovou trubkou a hliníkovými žebry kolony. Vzájemné přemístění těchto vrstev vede k uvolnění kontaktu mezi nimi, ke zvýšení tepelného odporu kontaktu a v důsledku toho ke snížení přenosu tepla takových radiátorů během provozu. Aby bylo možné toto snížení posoudit, měl by být proveden zrychlený výkonnostní test střídavým prouděním vody o teplotě 20 ° C0C a 900C (nejméně 250 cyklů) a porovnání jeho tepelného toku před a po tomto „nahromadění“.
V současné době je po zásluze největší poptávka po vylepšených bimetalických radiátorech, jejichž zapuštěnými částmi je svařovaná struktura ocelových trubek ve tvaru písmene H. Horizontální a vertikální kanály jsou tedy vyrobeny z oceli a kontakt hliníku s vodou je vyloučen. Takové radiátory se chovají jako ocel a lze je použít v konvenčních systémech při normalizovaných hodnotách pH = 8,3-9,5. Mají zvýšenou pevnost, proto jsou při jejich použití prakticky vyloučeny nehody spojené s překročením přípustného tlaku, včetně hydraulických rázů.
Je třeba poznamenat, že ačkoli jsou bimetalické radiátory těžší než hliník a „polokovové“, spotřeba hliníkové slitiny je minimální, protože jsou z ní vyrobeny pouze tenkostěnné ploutve.
Pomocí magnetu aplikovaného na spojovací otvory je možné odlišit bimetalické zářiče od „polo-bimetalických“.
závěry
- Bimetalové radiátory, ve kterém je vyloučen kontakt chladicí kapaliny s hliníkem, lze použít téměř ve všech systémech ohřevu vody.
- Hliník, včetně „polokovových“ radiátorů, lze použít v topných systémech s nezávislým připojením k topným sítím a v jednotlivých systémech s permanentním chladivem.
Užitečné video na toto téma:
