液体冷却系统侵蚀腐蚀


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通过管理侵蚀腐蚀确保寿命更长

热交换器和冷板用于冷却应用中,以使用诸如水,乙二醇和水溶液,油等的传热流体从一个地方去除和将热量移除和转移到另一个地方。有数千种流体和流体路径材料的组合用于这些应用程序。在这些部件中选择流体路径材料的主要标准之一应是材料抵抗腐蚀的能力。腐蚀有许多不同的形式,包括“侵蚀腐蚀”。重要的是要知道流体性质以及材料特性,以最大限度地减少腐蚀腐蚀和优化系统性能和寿命。




什么是侵蚀腐蚀?

由于流体和金属表面的相对运动,腐蚀腐蚀是金属腐蚀速率的加速。它通常发生在管弯和肘部,管收缩和改变流动方向或速度的其他结构中。这种腐蚀的机制是连续流体流动,其从金属表面去除任何保护膜或金属氧化物。它可以在流动流中存在和不存在悬浮物中发生。在存在悬浮物质的情况下,效果与喷砂非常相似,并且甚至可以在相对低的流体速度下除去甚至的强薄膜。一旦金属表面暴露,它就会被腐蚀性介质攻击并通过流体摩擦侵蚀。如果金属氧化物的被动层不能快速再生,则可能发生显着的损坏。

在相同的流体条件下,一些材料比其他材料更耐受腐蚀。腐蚀腐蚀在软合金中最普遍,例如铜和铝。虽然在冷却施加的流体中增加流体的流速可能会增加其性能,但它也可能增加腐蚀腐蚀。因此,重要的是要确定增加流量对热性能的影响有多巨大,因为您可能会看到性能最小的改进,在热交换器或冷板的寿命中具有显着下降。

下图显示了流体速度对3/8“铜管 - 翅片液 - 空气热交换器对性能和腐蚀的影响。该图表明在流动(Re> 4000)和体积流动的湍流区域中小于2GPm的速率,水速度在铜管的推荐值范围内少于8英尺/秒(2GPm)(参见表1)。给定相同的直径管,湍流流动的流速加倍不会导致热性能的双倍。然而,在热交换器性能下,层状和过渡区域的流速使流速增加了两倍。



表1:特定材料的最大建议水速

低碳钢

10英尺/秒

不锈钢

15英尺/秒

6英尺/秒

8英尺/秒

90-10 Cupronickel.

10 / FT /秒

70-30 Cupronickel.

15英尺/秒




控制侵蚀腐蚀

最小化腐蚀腐蚀的一些方法包括通过去毛刺(即 - 平滑脱气)来改善管内的流线,允许弯曲具有更大的角度,并且逐渐变化管道直径而不是突然地改变管道直径。其他方法包括减慢流速(最小化湍流),降低溶解氧量,改变pH,并将管材切换到不同的金属或合金。

除了使用的流体路径材料外,考虑您的流体的温度也很重要。在较高的温度下,应降低流速以最大限度地减少腐蚀腐蚀。例如,作为一般规则,水流速不应超过4英尺/秒,用于冷水,5英尺/秒用于热水(高达约140°F)。在水温常规超过140°F的系统中,流速不应超过3英尺/秒。对于其他典型管材料中的最大推荐水速度,请参阅表1.对于其他流体,可以从以下内容计算最大允许的流体速度:

给定流体的允许速度] = [水的允许速度] X [给定液体的水/密度] 1/2。

在任何冷却系统中,在热性能和可靠性/寿命之间总会有折衷。越来越多的流体流动将使您的冷却或性能达到一定程度。之后,增加的流体速度可以迅速开始侵蚀并腐蚀管的内部金属表面。设计师应考虑许多不同的因素,例如上面讨论的因素,以便确定其应用的最佳解决方案。


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