액체냉각시스템침식-부식

침식-부식을관리하여수명연장

열교환기및냉판은,물에틸렌글리콜및물용액,오일등과같은열전달유체를사용하여한곳에서다른장소로열을제거하고전달하는냉각응용프로그램에사용됩니다。이러한응용분야에사용되는유체및유체경로재료의조합의수천이있다。이러한구성요소에서유체경로재료를선택하는주요기준중하나는부식에저항하는재료의능력이어야합니다。”부식은”침식부식을포함하여다양한형태로제공됩니다。침식부식을최소화하고시스템성능과수명을최적화하기위해서는유체특성과재료특성을아는것이중요합니다。

침식부식이란무엇입니까?

침식부식은유체및금속표면의상대적인움직임으로인해금속의부식속도에서가속됩니다。일반적으로파이프굽힘및팔꿈치,튜브수축및유동방향또는속도를변경하는기타구조에서발생합니다。이러한유형의부식메커니즘은유체의연속흐름으로금속표면에서보호필름이나금속산화물을제거합니다。유동스트림에서일시중단된물질이없는상태에서발생할수있습니다。부유물질이있는경우,효과는샌드블라스팅과매우유사하며,심지어강한필름은상대적으로낮은유체속도로제거할수있습니다。금속표면이노출되면부식성매체에의해공격을받고유체마찰에의해침식됩니다。금속산화물의수동층이충분히빨리재생될수없다면상당한손상이발생할수있습니다。

일부재료는동일한유체조건에서침식부식에다른사람보다더저항력이있습니다。침식부식은구리및알루미늄과같은연약한합금에서가장널리퍼집니다。냉각응용프로그램에서유체의유량을증가시키면성능이향상될수있지만침식부식도증가할수있습니다。따라서열교환기나냉판의수명이현저한감소로성능이저하될수있으므로유량을증가시켜열성능에미치는영향이얼마나큰지결정하는것이중요합니다。

다음그래프는3/8“구리튜브——핀액체——공기열교환기의성능및침식에대한유체속도의영향을보여줍니다。그래프는유동(重新> 4000)의난류영역과2流量미만의체적유량에서수속이구리튜브의권장값인8英尺/秒(2注)내에있음을보여줍니다(표1참조)。동일한직경의튜브를감안할때,유량의난류영역에서유량을두배로늘리면열성능이두배가되지않습니다。그러나,층류및과도영역에서유량을두배로늘리면열교환기성능이두배이상일수있다。

표1:특정재료에대한최대권장수속

물
저탄소강철	10피트/초
스테인리스강	15피트/초
알루미늄	6피트/초
구리	8피트/초
90 - 10쿠프로니켈	10 /피트/초
70 - 30쿠프로니켈	15피트/초

침식-부식제어

침식부식을최소화하기위한몇가지방법에는디버링(예:불규칙성평활화)을통해파이프내의유동선을개선하고,굽힘이더큰각도를가질수있도록하고,파이프직경을갑자기변경하지않고점진적으로변경하는것이포함됩니다。다른방법으로는유속감속(난류최소화),용존산소의양감소,pH值변경,파이프재료를다른금속또는합금으로전환하는것이있습니다。

사용되는유체경로재료외에도유체의온도를고려하는것도중요합니다。온도가높을수록침식부식을최소화하기위해유량을낮혀야합니다。예를들어,일반적으로물흐름속도는차가운물의경우8英尺/秒를초과하지않아야하며온수의경우5英尺/秒(최대약140°F)를초과해서는안됩니다。수온이일상적으로140°F를초과하는시스템에서는유속이초당3英尺를초과해서는안됩니다。다른일반적인튜브재료의권장수속을최대하려면표1를참조하십시오。다른유체의경우다음과같은위치에서최대허용유체속도를계산할수있습니다。

주어진유체에대한허용속도]=[물에대한허용속도)x(주어진액체의물밀도/밀도)1/2。

모든냉각시스템에서열성능과신뢰/수성명사이에는항상장단점이있습니다。유체흐름을증가시키면최대한지점까지만냉각또는성능이향상됩니다。그후,증가유체속도는빠르게침식하고튜브의내부금속표면을부식하기시작할수있습니다。설계자는응용프로그램에가장적합한솔루션을결정하기위해위에서설명한요소와같은여러가지요소를고려해야합니다。