Rad aluminijskih i bimetalnih radijatora

Autor članka: dr. Sc. G.A. Bershidsky

Do kraja prošlog stoljeća radijatori od lijevanog željeza bili su glavni grijaći uređaji u Rusiji. Zatim su došli konvektori na bazi čeličnih cijevi s debelim stijenkama i radijatori od čeličnih ploča. Ostali materijali za proizvodnju grijaćih uređaja praktički se nisu koristili. Trenutno se čelični cjevovodi, kotlovi, grijaći uređaji itd. Još uvijek široko koriste. Stoga su glavne karakteristike mrežne vode za sustave opskrbe toplinom usmjerene na uporabu čelika. Ove karakteristike regulirane su "Pravilima za tehnički rad elektrana i mreža Ruske Federacije", prema kojima vrijednost pH kiselosti pH mrežne vode trebao bi biti u rasponu od 8,3-9,5 za zatvorene sustave opskrbe toplinom i 8,3-9,0 za otvorene sustava. Sadržaj otopljenog kisika ne smije prelaziti 20 μg / l.

Aluminij je dugo privlačio pozornost programera opreme za grijanje zbog svojih jedinstvenih svojstava, kao što su visoka toplinska vodljivost, lakoća, plastičnost, mogućnost proizvodnje uređaja za grijanje brizganjem i istiskivanje. Kombinacija ovih svojstava omogućuje dobivanje uređaja koji se odlikuju visokim prijenosom topline, visokokvalitetnom vanjskom površinom i estetskim izgledom, koji odgovaraju modernim interijerima. Visoka toplinska vodljivost, 5 puta veća od toplinske vodljivosti čelika, u kombinaciji s malom gustoćom aluminija (3 puta lakšom od čelika), omogućuje vam da dobijete lagani radijator s učinkovitim rebrima.

Međutim, dva značajna nedostatka oštro ograničavaju područje primjene aluminijskih radijatora. Prvo, radijatori od lijevanog aluminija pokazali su se prilično krhki, što je dovelo do nesreća, osobito kada su stanare neovlašteno zamijenili robusni dizajnerski grijaći uređaji (obično čelični konvektori ili radijatori od lijevanog željeza) do vizualno atraktivnog aluminija radijatori. Nakon toga je ovaj nedostatak prevladan: sada se proizvode aluminijski radijatori koji mogu izdržati pritisak rashladne tekućine, mnogo prekoračenje mogućeg radnog tlaka u sustavima grijanja optimiziranjem konfiguracije presjeka stupa i povećanjem njihove debljine zidovi.

Drugi nedostatak je povećana zahtjevnost aluminijskih radijatora prema kvaliteti rashladne tekućine - koju treba zasad prevladati ne uspijeva: pokušaji nanošenja različitih zaštitnih premaza na unutarnju površinu ne mogu se u potpunosti prepoznati uspješan. Otpornost aluminija i njegovih legura na koroziju određena je prisutnošću ili odsutnošću na unutarnjoj površini gustog filma koji se sastoji od aluminij -oksida Al₂O._3. Ovaj film ima amfoterni karakter, odnosno otapa se u alkalnim i kiselim medijima. Slika 1 prikazuje ovisnost brzine korozije aluminija o pH, koju je u knjizi dao T.M. Petrova, V.N. Voronov i B.M. Larina "Tehnologija i organizacija vodeno-kemijskog režima nuklearnih elektrana", M., 2012. Slika pokazuje da ova krivulja ima izražen minimum. S povećanjem pH s 8,5 na 9,5, brzina korozije aluminija raste za red veličine (od 0,1 do 1 g / (m²h)). Isto se događa kada se pH smanji sa 6,5 ​​na 4,2, ali praktički nema takvih pH vrijednosti u sustavima opskrbe toplinskom vodom.

Dakle, gusti zaštitni oksidni film uspješno se odupire koroziji u rasponu pH od 6,5 do 8,5. Pri pH vrijednostima izvan ovog raspona, oksidni film se raspada, a korozija prodire do velike dubine stijenke, uzrokujući čak i kroz rupe. U tom se slučaju u pravilu prvo pojavljuju mala propuštanja. Imajte na umu da ako korozija još nije dovela do gubitka nepropusnosti radijatora, dolazi do smanjenja debljine stijenke dovodi do postupnog smanjenja njegove snage i posljedično do nesreća zbog čak i blagog povećanja pritisak. Takve nesreće mogu biti katastrofalne, jer dio oslabljen korozijom obično pukne po cijeloj visini stupa, a voda poplavi prostorije podnih podova.

S tim u vezi, sasvim prirodno, pojavila se ideja kombinirati aluminij i čelik u jednu strukturu kako bi se iskoristile njihove prednosti. Općenito, bimetali se široko koriste u raznim područjima tehnologije. Obično je jedan sloj izrađen od jeftinog čelika, a drugi je od obojenih metala, u ovom slučaju aluminija. Prvi bimetalni radijatori pojavili su se u Europi sredinom prošlog stoljeća. Samo su okomiti stupovi bili bimetalni u takvim radijatorima: čelične cijevi su stavljene u kalup za ubrizgavanje radi prolaska rashladne tekućine. U vodoravnim kolektorima rashladna tekućina bila je u izravnom dodiru s aluminijem.

Takvi hibridni radijatori (uobičajeni izraz je "polumetalni") još se proizvode, iako se to ne može smatrati logičnim dizajn u kojem je za jedan dio radijatora (stupac) potrebno rashladno sredstvo s pH = 8,3-9,5, a za drugi (kolektori) - 6,5-8,5. To znači da "polumetalni" radijatori mogu normalno raditi samo u uskom rasponu pH od 8,3 do 8,5. To isključuje mogućnost njihove uporabe u najčešćim sustavima grijanja u Rusiji s ovisnim priključenjem na toplinske mreže, opremljenim sustavima za pročišćavanje nadopunjene vode.

Na temelju prethodno navedenog, "polumetalne" radijatore ne treba pripisati bimetalnim, već aluminijskim radijatorima. Da bi se potvrdio ili opovrgao ovaj prijedlog, potrebno je provesti ispitivanja kako bi se utvrdila brzina korozije kada se pH rashladne tekućine mijenja u širokom rasponu.

Osim toga, koeficijent toplinskog širenja aluminija dvostruko je veći od čelika. Zbog toga, pri promjeni temperature rashladnog sredstva, dolazi do napetosti između čelične cijevi i aluminijskih rebara stupa. Međusobno pomicanje ovih slojeva dovodi do popuštanja kontakta među njima, do povećanja toplinskog otpora kontakta i posljedično do smanjenja prijenosa topline takvih radijatora tijekom rada. Kako bi se procijenilo ovo smanjenje, potrebno je provesti ubrzano ispitivanje performansi naizmjeničnim propuštanjem vode na temperaturi od 20⁰C i 90⁰C (najmanje 250 ciklusa) i uspoređujući njegov toplinski tok prije i poslije ovog "nakupljanja".

Trenutno su zasluženi najveća potražnja za poboljšanim bimetalnim radijatorima, čiji su ugrađeni dijelovi zavarena konstrukcija čeličnih cijevi u obliku slova H. Tako su vodoravni i okomiti kanali izrađeni od čelika, a kontakt aluminija s vodom je isključen. Takvi se radijatori ponašaju poput čelika i mogu se koristiti u konvencionalnim sustavima pri normaliziranim vrijednostima pH = 8,3-9,5. Imaju povećanu čvrstoću, stoga su pri njihovoj uporabi praktički isključene nezgode povezane s prekoračenjem dopuštenog tlaka, uključujući hidraulične udare.

Valja napomenuti da, iako su bimetalni radijatori teži od aluminija i "polu-bimetalni", potrošnja aluminijske legure ovdje je minimalna, budući da su od nje napravljene samo tankozidne peraje.

Moguće je razlikovati bimetalne radijatore od "polu-bimetalnih" pomoću magneta nanesenog na spojne rupe.

zaključci

1. Bimetalni radijatori, u kojima je isključen kontakt rashladne tekućine s aluminijem, može se koristiti u gotovo svim sustavima grijanja vode.
2. Aluminij, uključujući "polumetalne" radijatore, može se koristiti u sustavima grijanja s neovisnim priključkom na toplinske mreže i u pojedinačnim sustavima sa stalnom rashladnom tekućinom.

Korisni video na tu temu: