O autor do artigo: Ph.D. G.A. Bershidsky
Até o final do século passado, os radiadores de ferro fundido eram os principais dispositivos de aquecimento na Rússia. Em seguida, vieram os convetores baseados em tubos de aço de paredes grossas e radiadores de painel de aço. Outros materiais para a produção de aparelhos de aquecimento praticamente não eram usados. Atualmente, dutos de aço, caldeiras, dispositivos de aquecimento, etc. ainda são amplamente usados. Portanto, as principais características da água de rede para sistemas de fornecimento de calor estão voltadas para o uso do aço. Essas características são reguladas pelas "Regras de Operação Técnica de Usinas e Redes Elétricas da Federação Russa", segundo as quais o valor O pH da acidez do pH da água da rede deve estar na faixa de 8,3-9,5 para sistemas de fornecimento de calor fechados e 8,3-9,0 para sistemas abertos sistemas. O conteúdo de oxigênio dissolvido não deve exceder 20 μg / l.
O alumínio há muito tempo atrai a atenção dos desenvolvedores de equipamentos de aquecimento devido às suas propriedades únicas, como alta condutividade térmica, leveza, plasticidade, capacidade de fabricar dispositivos de aquecimento por moldagem por injeção e extrusão. A combinação dessas propriedades permite obter dispositivos que se distinguem pela alta transferência de calor, superfície externa de alta qualidade e aparência estética, correspondendo a interiores modernos. A elevada condutividade térmica, 5 vezes superior à condutividade térmica do aço, aliada a uma baixa densidade do alumínio (3 vezes mais leve que o aço), permitem obter um radiador leve com aletas eficientes.
No entanto, duas desvantagens significativas limitam drasticamente o escopo de aplicação dos radiadores de alumínio. Em primeiro lugar, os radiadores de alumínio fundido revelaram-se bastante frágeis, o que provocou acidentes, principalmente quando os inquilinos foram substituídos sem autorização por mais dispositivos de aquecimento de design robusto (geralmente convetores de aço ou radiadores de ferro fundido) para alumínio visualmente atraente radiadores. Posteriormente, esta desvantagem foi superada: agora são produzidos radiadores de alumínio que podem suportar a pressão do refrigerante, muito excedendo a possível pressão de trabalho em sistemas de aquecimento, otimizando a configuração da seção transversal da coluna e aumentando sua espessura paredes.
A segunda desvantagem é a maior exatidão dos radiadores de alumínio em relação à qualidade do refrigerante - a ser superada por enquanto falha: tentativas de aplicar vários revestimentos de proteção à superfície interna não podem ser totalmente reconhecidas bem-sucedido. A resistência do alumínio e suas ligas à corrosão é determinada pela presença ou ausência na superfície interna de um filme denso consistindo de óxido de alumínio Al2O3. Esse filme tem caráter anfotérico, ou seja, se dissolve em meio alcalino e ácido. A Figura 1 mostra a dependência da taxa de corrosão do alumínio em relação ao pH, fornecida no livro de T.M. Petrova, V.N. Voronov e B.M. Larina "Tecnologia e organização do regime químico-hídrico das centrais nucleares", M., 2012. A figura mostra que esta curva tem um mínimo pronunciado. Com um aumento no pH de 8,5 para 9,5, a taxa de corrosão do alumínio aumenta em uma ordem de magnitude (de 0,1 a 1 g / (m2h)). O mesmo acontece quando o pH diminui de 6,5 para 4,2, mas praticamente não existem tais valores de pH nos sistemas de abastecimento de água de aquecimento.
Dependência da taxa de corrosão do alumínio no pH do meio.
Assim, a densa película protetora de óxido resiste com sucesso à corrosão na faixa de pH de 6,5 a 8,5. Em valores de pH fora dessa faixa, o filme de óxido se quebra e a corrosão penetra em grande profundidade na parede, causando até furos. Nesse caso, como regra, pequenos vazamentos aparecem primeiro. Observe que se a corrosão ainda não levou a uma perda de estanqueidade do radiador, uma diminuição na espessura da parede leva a uma diminuição gradual em sua força e, conseqüentemente, a acidentes devido a um pequeno aumento. pressão. Esses acidentes podem ser catastróficos, uma vez que uma seção enfraquecida pela corrosão geralmente se rompe ao longo de toda a altura da coluna e a água inunda os cômodos dos pisos subjacentes.
Nesse sentido, naturalmente, surgiu a ideia de combinar alumínio e aço em uma estrutura para aproveitar suas vantagens. Em geral, os bimetais são amplamente utilizados em vários campos da tecnologia. Normalmente, uma camada é feita de aço barato e a outra é feita de metais não ferrosos, neste caso alumínio. Os primeiros radiadores bimetálicos surgiram na Europa em meados do século passado. Apenas as colunas verticais eram bimetálicas nesses radiadores: tubos de aço eram colocados no molde de injeção para a passagem do refrigerante. Nos coletores horizontais, o refrigerante estava em contato direto com o alumínio.
Esses radiadores híbridos (o termo comum é "semimetálico") ainda estão sendo produzidos, embora não possam ser considerados lógicos um projeto em que um refrigerante com pH = 8,3-9,5 é necessário para uma parte do radiador (coluna) e para a outra (coletores) - 6,5-8,5. Isso significa que os radiadores "semimetálicos" podem funcionar normalmente apenas em uma faixa estreita de pH de 8,3 a 8,5. Isso exclui a possibilidade de seu uso nos sistemas de aquecimento mais comuns na Rússia com conexão dependente a redes de aquecimento, equipados com sistemas de tratamento de água de reposição.
Com base no exposto, os radiadores "semimetálicos" devem ser atribuídos não a radiadores bimetálicos, mas sim a radiadores de alumínio. Para confirmar ou refutar esta proposta, é necessário realizar testes para determinar a taxa de corrosão quando o pH do refrigerante muda em uma ampla faixa.
Além disso, o coeficiente de expansão térmica do alumínio é o dobro do aço. Por isso, quando a temperatura do refrigerante muda, surge uma tensão entre o tubo de aço e as aletas de alumínio da coluna. O deslocamento mútuo dessas camadas leva ao afrouxamento do contato entre elas, ao aumento da resistência térmica do contato e, conseqüentemente, à diminuição da transferência de calor de tais radiadores durante o funcionamento. Para avaliar essa redução, um teste de desempenho acelerado deve ser realizado passando alternadamente água a 20 ° C pelo radiador.0C e 900C (pelo menos 250 ciclos) e comparando seu fluxo de calor antes e depois desse "acúmulo".
Atualmente, os radiadores bimetálicos aprimorados, cujas partes embutidas são uma estrutura soldada em forma de H de tubos de aço, são merecidamente a maior demanda. Assim, os canais horizontais e verticais são de aço, excluindo-se o contato do alumínio com a água. Esses radiadores se comportam como aço e podem ser usados em sistemas convencionais em pH normalizado = 8,3-9,5. Possuem resistência aumentada, portanto, ao utilizá-los, os acidentes associados ao excesso de pressão admissível, inclusive choques hidráulicos, são praticamente excluídos.
Deve-se notar que embora os radiadores bimetálicos sejam mais pesados que os de alumínio e os "semibimetálicos", o consumo de liga de alumínio é mínimo aqui, já que apenas aletas de paredes finas são feitas dele.
É possível distinguir radiadores bimetálicos de "semibimetálicos" por meio de um ímã aplicado nos orifícios de conexão.
conclusões
- Radiadores bimetálicos, em que o contato do refrigerante com o alumínio é excluído, pode ser usado em quase todos os sistemas de aquecimento de água.
- O alumínio, incluindo radiadores "semimetálicos", pode ser usado em sistemas de aquecimento com conexão independente a redes de aquecimento e em sistemas individuais com refrigeração permanente.
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