L'autore dell'articolo: Ph.D. G.A. Bershidsky
Fino alla fine del secolo scorso, i radiatori in ghisa erano i principali dispositivi di riscaldamento in Russia. Poi sono arrivati i convettori basati su tubi d'acciaio a pareti spesse e radiatori a pannelli d'acciaio. Altri materiali per la produzione di dispositivi di riscaldamento non sono stati praticamente utilizzati. Attualmente, sono ancora ampiamente utilizzati condutture in acciaio, caldaie, dispositivi di riscaldamento, ecc. Pertanto, le principali caratteristiche dell'acqua di rete per i sistemi di fornitura di calore sono focalizzate sull'uso dell'acciaio. Queste caratteristiche sono regolate dalle "Regole per l'esercizio tecnico delle centrali e delle reti della Federazione Russa", secondo le quali il valore pH dell'acidità Il pH dell'acqua di rete dovrebbe essere compreso tra 8,3 e 9,5 per i sistemi di fornitura di calore chiusi e 8,3-9,0 per i sistemi aperti sistemi. Il contenuto di ossigeno disciolto non deve superare i 20 μg/l.
L'alluminio ha attirato a lungo l'attenzione degli sviluppatori di apparecchiature per il riscaldamento grazie alle sue proprietà uniche, come ad esempio elevata conducibilità termica, leggerezza, plasticità, capacità di fabbricare dispositivi di riscaldamento mediante stampaggio a iniezione e estrusione. La combinazione di queste proprietà consente di ottenere dispositivi che si distinguono per elevato trasferimento di calore, superficie esterna di alta qualità e aspetto estetico, corrispondenti agli interni moderni. L'elevata conducibilità termica, 5 volte superiore alla conducibilità termica dell'acciaio, unita ad una bassa densità dell'alluminio (3 volte più leggera dell'acciaio), consentono di ottenere un radiatore leggero con alette efficienti.
Tuttavia, due inconvenienti significativi limitano nettamente l'ambito di applicazione dei radiatori in alluminio. In primo luogo, i radiatori in fusione di alluminio si sono rivelati piuttosto fragili, il che ha portato a incidenti, soprattutto quando gli inquilini sono stati sostituiti senza autorizzazione da altri dispositivi di riscaldamento dal design robusto (di solito convettori in acciaio o radiatori in ghisa) per un alluminio visivamente attraente radiatori. Successivamente, questo inconveniente è stato superato: ora vengono prodotti radiatori in alluminio che possono resistere alla pressione del liquido di raffreddamento, tanto superamento della possibile pressione di esercizio negli impianti di riscaldamento ottimizzando la configurazione della sezione delle colonne e aumentandone lo spessore muri.
Il secondo inconveniente è la maggiore precisione dei radiatori in alluminio alla qualità del liquido di raffreddamento - da superare per ora fallisce: i tentativi di applicare vari rivestimenti protettivi sulla superficie interna non possono essere completamente riconosciuti riuscito. La resistenza alla corrosione dell'alluminio e delle sue leghe è determinata dalla presenza o assenza sulla superficie interna di un film denso costituito da ossido di alluminio Al2oh3. Questo film ha un carattere anfotero, cioè si dissolve in mezzi sia alcalini che acidi. La Figura 1 mostra la dipendenza della velocità di corrosione dell'alluminio dal pH, data nel libro di T.M. Petrova, V.N. Voronov e B.M. Larina "Tecnologia e organizzazione del regime idrochimico delle centrali nucleari", M., 2012. La figura mostra che questa curva ha un minimo pronunciato. Con un aumento del pH da 8,5 a 9,5, il tasso di corrosione dell'alluminio aumenta di un ordine di grandezza (da 0,1 a 1 g / (m2h)). Lo stesso accade quando il pH diminuisce da 6,5 a 4,2, ma non ci sono praticamente tali valori di pH nei sistemi di alimentazione dell'acqua di riscaldamento.
Dipendenza della velocità di corrosione dell'alluminio dal pH del mezzo.
Pertanto, il denso film protettivo di ossido resiste con successo alla corrosione nell'intervallo di pH da 6,5 a 8,5. A valori di pH al di fuori di questo intervallo, il film di ossido si rompe e la corrosione penetra a grande profondità nella parete, provocando anche fori passanti. In questo caso, di norma, compaiono prima piccole perdite. Si noti che se la corrosione non ha ancora portato a una perdita di tenuta del radiatore, una diminuzione dello spessore della parete porta ad una graduale diminuzione della sua forza e, di conseguenza, ad incidenti dovuti anche ad un leggero aumento pressione. Tali incidenti possono essere catastrofici, poiché una sezione indebolita dalla corrosione solitamente si rompe lungo tutta l'altezza della colonna e l'acqua allaga i locali dei pavimenti sottostanti.
A questo proposito, naturalmente, è sembrata l'idea di combinare alluminio e acciaio in un'unica struttura per sfruttarne i vantaggi. In generale, i bimetalli sono ampiamente utilizzati in vari campi della tecnologia. Di solito uno strato è realizzato in acciaio economico e l'altro è realizzato in metalli non ferrosi, in questo caso alluminio. I primi radiatori bimetallici sono comparsi in Europa a metà del secolo scorso. Solo le colonne verticali erano bimetalliche in tali radiatori: nello stampo a iniezione venivano posizionati tubi di acciaio per il passaggio del liquido di raffreddamento. Nei collettori orizzontali, il liquido di raffreddamento era a diretto contatto con l'alluminio.
Tali radiatori ibridi (il termine comune è "semimetallico") sono ancora in produzione, sebbene non possa essere considerato logico un design in cui è richiesto un refrigerante con pH = 8,3-9,5 per una parte del radiatore (colonna) e per l'altra (collettori) - 6,5-8,5. Ciò significa che i radiatori "semimetallici" possono funzionare normalmente solo in un intervallo di pH ristretto da 8,3 a 8,5. Ciò esclude la possibilità del loro utilizzo nei sistemi di riscaldamento più comuni in Russia con connessione dipendente alle reti di riscaldamento, dotati di sistemi di trattamento dell'acqua di reintegro.
Sulla base di quanto precede, i radiatori "semimetallici" dovrebbero essere attribuiti non ai radiatori bimetallici, ma ai radiatori in alluminio. Per confermare o confutare questa proposta, è necessario condurre test per determinare la velocità di corrosione quando il pH del liquido di raffreddamento cambia in un ampio intervallo.
Inoltre, il coefficiente di dilatazione termica dell'alluminio è il doppio di quello dell'acciaio. Per questo motivo, quando la temperatura del liquido di raffreddamento cambia, si crea una tensione tra il tubo di acciaio e le alette di alluminio della colonna. Lo spostamento reciproco di questi strati porta all'allentamento del contatto tra di loro, ad un aumento della resistenza termica del contatto e, di conseguenza, ad una diminuzione del trasferimento di calore di tali radiatori durante il funzionamento. Per valutare questa riduzione, è necessario eseguire un test accelerato delle prestazioni facendo passare alternativamente acqua a una temperatura di 200C e 900C (almeno 250 cicli) e confrontando il suo flusso di calore prima e dopo questo "accumulo".
Attualmente, i radiatori bimetallici migliorati, le cui parti incorporate sono una struttura saldata a forma di H di tubi d'acciaio, sono meritatamente più richiesti. Pertanto, i canali orizzontali e verticali sono realizzati in acciaio ed è escluso il contatto dell'alluminio con l'acqua. Tali radiatori si comportano come l'acciaio e possono essere utilizzati nei sistemi convenzionali a valori di pH normalizzati = 8,3-9,5. Hanno una maggiore resistenza, quindi, quando li si utilizza, sono praticamente esclusi gli incidenti associati al superamento della pressione consentita, compresi gli shock idraulici.
Va notato che sebbene i radiatori bimetallici siano più pesanti di quelli in alluminio e "semi-bimetallici", il consumo di lega di alluminio qui è minimo, poiché ne sono costituite solo alette a parete sottile.
È possibile distinguere i radiatori bimetallici da quelli "semi-bimetallici" mediante un magnete applicato ai fori di collegamento.
conclusioni
- Radiatori bimetallici, in cui è escluso il contatto del liquido di raffreddamento con l'alluminio, può essere utilizzato in quasi tutti i sistemi di riscaldamento dell'acqua.
- L'alluminio, compresi i radiatori "semimetallici", può essere utilizzato negli impianti di riscaldamento con collegamento autonomo alle reti di riscaldamento e negli impianti singoli con refrigerante permanente.
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