Wrth ddylunio cyfnewidydd gwres sy'n gweithredu gyda dŵr glân, oer, un o'r rhwystrau mwyaf i lif gwres effeithlon yn aml yw wal y tiwb ei hun. Gall dewis deunydd tiwb dargludol iawn wella effeithlonrwydd trosglwyddo gwres yn ddramatig a lleihau maint y cyfnewidydd. Felly amnewid tiwbiau dur di-staen gydag aloi copr dargludedd uchel yw un o'r ffyrdd mwyaf effeithiol o greu cyfnewidydd gwres tymheredd isel mwy cryno ac ymatebol.
Mae cymhariaeth odargludedd thermol copr ffosfforized vs dur di-staenyn amlygu cyfaddawd peirianneg mawr rhwng perfformiad thermol a gwrthiant cyrydiad.
Deall Ffosfforws-Copper Deoxidized
Beth yw TTD Copr?
Mae copr ffosfforws, a elwir yn gyffredin copr DHP, yn aloi copr pur fasnachol sy'n cynnwys ychwanegiad ffosfforws bach iawn. Mae'r ffosfforws yn gwella nodweddion presyddu a weldio trwy leihau cynnwys ocsigen yn y strwythur metel.
Oherwydd ei ffurfadwyedd a pherfformiad thermol rhagorol, defnyddir copr DHP yn eang mewn:
Pibellau dŵr domestig
Cyddwysyddion rheweiddio
Cyfnewidwyr gwres HVAC
Coiliau oeri
Systemau hylif tymheredd isel
Mae'r deunydd yn cyfuno dargludedd thermol uchel gyda gwneuthuriad ac uno cymharol hawdd.
Cymhariaeth Dargludedd Thermol
Copr yn erbyn Dur Di-staen
Mantais ddiffiniol copr DHP yw ei ddargludedd thermol eithriadol o uchel. Ar tua 20 gradd , mae copr ffosfforws-docsideiddio yn nodweddiadol yn arddangos dargludedd thermol ger:
kDHP Copr ≈340 W/(m⋅K)k_{\\mathrm{DHP\\ Copper}} \\approx 340\\ \\mathrm{W/(m\\cdot K)}kDHP Copr ≈340 W/(m⋅K)
Mewn cymhariaeth, mae dur gwrthstaen safonol 316L yn dargludo gwres ar:
k316L≈16 W/(m⋅K)k_{\\mathrm{316L}} \\approx 16\\ \\mathrm{W/(m\\cdot K)}k316L ≈16 W/(m⋅K)
Mae hyn yn golygu bod copr yn trosglwyddo gwres trwy ei wal tua ugain gwaith yn fwy effeithiol na dur gwrthstaen 316L.
Mae copr yn draffordd thermol o'i gymharu â lôn droellog dur. Mae gwres yn symud yn gyflym trwy diwbiau copr gyda gostyngiad tymheredd lleiaf posibl ar draws wal y tiwb.
Mae dargludedd thermol copr DHP yn gostwng ychydig wrth i'r tymheredd godi, ond mae'n parhau i fod yn sylweddol uwch na dur di-staen ar draws y mwyafrif o amodau gweithredu tymheredd isel.
Pam Mae Dargludedd Thermol yn Bwysig mewn Cyfnewidwyr Gwres
Lleihau Gwrthiant Wal
Mewn cyfnewidydd gwres tiwbaidd, daw ymwrthedd thermol o sawl ffynhonnell:
Y -ffilm hylif ochr poeth
Y wal tiwb
Y -ffilm hylif ochr oer
Haenau baeddu
Pan ddefnyddir dŵr glân ar y ddwy ochr, mae ymwrthedd wal y tiwb yn dod yn rhan bwysig o'r llwybr trosglwyddo gwres cyffredinol.
Gellir disgrifio'r llif gwres dargludol trwy'r wal fel a ganlyn:
q=kAΔTLq=\\frac{kA\\Delta T}{L}q=LkAΔT
lle mae dargludedd thermol uwch yn caniatáu mwy o drosglwyddo gwres trwy'r un trwch wal.
Oherwydd bod copr DHP yn dargludo gwres mor effeithlon, mae gwrthiant y wal yn dod yn fach iawn o'i gymharu â dur di-staen.
Effaith ar Maint Cyfnewidydd
Dyluniadau Compact yn Dod yn Bosibl
Y gwahaniaeth dramatig yndargludedd thermol copr ffosfforized vs dur di-staenyn caniatáu i gyfnewidwyr gwres copr gyflawni'r un ddyletswydd oeri gan ddefnyddio llawer llai o ddeunydd ac arwynebedd llai.
Ar gyfer y rhan ymwrthedd wal tiwb yn unig, yn ddamcaniaethol efallai mai dim ond ffracsiwn o'r ardal sydd ei angen ar ddur di-staen y mae cyfnewidydd copr yn ei gwneud yn ofynnol.
Yn ymarferol, fodd bynnag, nid yw cyfanswm y gostyngiad maint cyfnewidydd yn ugain gwaith oherwydd bod y cyfernodau ffilm ochr dŵr yn dal i gyfyngu ar berfformiad trosglwyddo gwres cyffredinol.
Mae'r haenau ffin hylif ar bob ochr i'r tiwb yn creu ymwrthedd ychwanegol na all hyd yn oed dargludedd perffaith ei ddileu.
O ganlyniad, mae'r gostyngiad maint cyfnewidydd gwirioneddol fel arfer yn agosach at:
Dwy i dair gwaith yn llai
Pwysau cyffredinol is
Llai o ddefnydd o ddeunydd
Ôl troed gosod mwy cryno
Mae hyd yn oed y gwelliant mwy realistig hwn yn parhau i fod yn hynod arwyddocaol mewn rheweiddio, dŵr oer, a systemau oeri proses gryno.
Cymwysiadau Lle mae Copr yn Rhagori
Dŵr Glân a Systemau Rheweiddio
Mae copr DHP yn perfformio'n arbennig o dda mewn systemau sy'n cynnwys hylifau glân nad ydynt yn cyrydol.
Mae ceisiadau cyffredin yn cynnwys:
Cyddwysyddion rheweiddio
Cyfnewidwyr gwres dŵr domestig
anweddyddion HVAC
Systemau dŵr oer
Pympiau gwres
Dolenni oeri tymheredd isel
Mae cyfuniad y deunydd o ddargludedd uchel a chynhyrchedd da yn ei gwneud yn arbennig o ddeniadol lle mae crynoder ac effeithlonrwydd ynni yn flaenoriaethau.
Y Cyfyngder Cyrydiad
Perfformiad Thermol yn erbyn Goroesiad Cemegol
Er gwaethaf ei ddargludedd rhagorol, mae copr yn perfformio'n wael mewn llawer o amgylcheddau cemegol ymosodol.
Mae copr yn cynnig ymwrthedd cyfyngedig i:
Asidau cryf
Atebion alcalïaidd
-hylifau cyfoethog clorid
Systemau cemegol ocsideiddio
Amonia-yn cynnwys amgylcheddau
Yn y cymwysiadau hyn, gall cyrydiad niweidio tiwbiau copr yn gyflym, gan arwain at ollyngiadau a halogiad.
Mae dur di-staen 316L, er ei fod yn llawer llai dargludol, yn darparu gwydnwch cemegol sylweddol well mewn llawer o amgylcheddau prosesau diwydiannol.
Dyma pam mae dur di-staen yn parhau i gael ei ddefnyddio'n helaeth mewn:
Gweithfeydd prosesu cemegol
Systemau fferyllol
Offer oeri morol
Systemau trin asid
Cyfnewidwyr prosesau cyrydol
Mae'r ymwrthedd cyrydiad uwch yn aml yn gorbwyso'r anfantais thermol.
Masnachoffs Dewis Deunydd
Mae Peirianneg yn Gydbwysedd o Flaenoriaethau
Mae dewis deunyddiau cyfnewidydd bob amser yn golygu cydbwyso ffactorau cystadleuol lluosog:
Dargludedd thermol
Gwrthsefyll cyrydiad
Cryfder mecanyddol
Cost
Cymhlethdod gwneuthuriad
Bywyd gwasanaeth
Mae copr yn cynyddu effeithlonrwydd thermol ond yn aberthu cadernid cemegol. Mae dur di-staen yn goroesi amgylcheddau ymosodol yn gemegol ond yn trosglwyddo gwres yn llawer llai effeithiol.
Mae'r dewis terfynol yn dibynnu'n fawr ar y cemeg hylif a'r amgylchedd gweithredu yn hytrach na dargludedd yn unig.
Casgliad
Mae copr ffosfforws-diocsidiedig yn parhau i fod yn un o'r deunyddiau cyfnewidydd gwres ymarferol sy'n perfformio orau ar gyfer gwasanaeth dŵr glân a thymheredd isel. Gyda dargludedd thermol yn agos at 340 W/m·K ar dymheredd ystafell, mae copr DHP yn trosglwyddo gwres tua ugain gwaith yn fwy effeithiol na dur gwrthstaen 316L, gan alluogi dyluniadau cyfnewidydd cryno, ysgafn a hynod effeithlon.
Er bod lleihau maint cyfnewidwyr byd go iawn yn cael ei gymedroli gan gyfyngiadau trosglwyddo gwres ochr hylif, mae systemau copr yn dal i gyflawni gostyngiadau maint dwy neu dair gwaith yn gyffredin o gymharu â dewisiadau dur di-staen amgen. Mae hyn yn gwneud copr yn arbennig o werthfawr mewn cyddwysyddion rheweiddio, systemau HVAC, a chymwysiadau dŵr domestig.
Fodd bynnag, daw'r dargludedd eithriadol o gopr â chyfyngiad mawr: ymwrthedd gwael i amgylcheddau cemegol ymosodol. Unwaith y bydd asidau, alcalïau, neu halogion cyrydol yn dod i mewn i'r broses, mae dur di-staen yn aml yn dod yn ddewis mwy gwydn er gwaethaf ei ddargludedd llawer is.
Mewn dylunio system thermol, mae dewis deunydd yn parhau i fod yn gydbwysedd cyson rhwng perfformiad trosglwyddo gwres a goroesiad cemegol. Mae'n bosibl bod copr yn dominyddu byd cyfnewid gwres dŵr glân, ond cyrydiad sy'n pennu yn y pen draw lle gall y goruchafiaeth honno barhau.
