CuproBraze - CuproBraze

CuproBraze to stop miedzi wymiennik ciepła technologia dla temperatury i ciśnienia w trudnych warunkach takich jak w najnowszych generacjach czystszych silników wysokoprężnych upoważnione przez światowych przepisów ochrony środowiska . Technologia opracowana przez International Copper Association (ICA), jest licencjonowany bezpłatnie do podgrzewania wymiennika producentów na całym świecie.

Zastosowania obejmują na CuproBraze chłodnice powietrza doładowującego , grzejniki , chłodnic olejowych , kontroli klimatu systemów i rdzenie do przenoszenia ciepła. CuproBraze nadaje się szczególnie do chłodnic powietrza doładowującego i grzejników w kapitałochłonnych branżach, w których maszyny muszą pracować przez długi okres czasu w trudnych warunkach bez przedwczesnych uszkodzeń. Z tych powodów CuproBraze jest określona dla pojazdów terenowych , ciężarowych , autobusów , przemysłowych silników , prądnic , lokomotyw i sprzętu wojskowego . Technologia ta jest również podatna na lekkich ciężarówek, SUV-ów i samochodów osobowych o szczególnych potrzebach.

CuproBraze zastępuje lutowanych miedź / mosiądz płyta płetwa, lutowane miedź mosiądz serpentyn fin i lutowanego aluminium serpentynach płetwę w wymagających aplikacjach.

Wymienniki ciepła są aluminium opłacalne i ekonomiczne dla samochodów osobowych , lekkich ciężarówek oraz innych zastosowań o małych obciążeniach. Jednak nie są one podatne na warunkach charakteryzują się wysokim operacyjnych temperatury , wilgotności , drgania , słonego korozyjne powietrza i zanieczyszczenia powietrza . W tych warunkach, dodatkową wytrzymałość , trwałość i odporność na korozję , która zapewnia CuproBraze są użyteczne.

Technologia CuproBraze wykorzystuje lutowanie zamiast lutowania połączyć miedziane i mosiężne elementy chłodnicy. Wymienniki ciepła są wykonane z wyżarzaniu ognioodporne miedzi i mosiądzu stopów. Rury są wykonane z taśmy mosiężnej pokryte lutowania materiału wypełniającego w postaci pasty lub proszku na bazie amorficznego folii lutowniczej jest położony pomiędzy rurą i płetwy. Istnieje inna metoda powlekania rura in-line w młynie rurowym. Odbywa się to za pomocą procesu natryskiwania podwójny drut łukowy, gdzie drut jest stopem lutu twardego, osadzony na rurze, gdy jest on produkowany w 200-400 stóp na minutę. Oszczędza to jeden etap procesu powlekania rury później. Powlekane rury wraz z żebrami, miedzi, nagłówki i bocznych wsporników wykonane z mosiądzu, są łączone ze sobą w montażu rdzenia, który jest lutowany w piecu .

Technologia ta umożliwia lutowane serpentynowe żebra do stosowania w miedzi mosiądzu konstrukcji wymiennika ciepła. Są mocniejsze, lżejsze, bardziej wytrzymałe i mają ostrzejsze stawów.

korzyści eksploatacyjne

Grzejniki CuproBraze mają istotne zalety z wydajnością ponad grzejników wykonanych z innych materiałów. Obejmują one lepszą wydajność termiczną, odprowadzanie ciepła, rozmiar, wytrzymałość, trwałość, odporność na korozję, emisji, naprawę i korzyści przeciwbakteryjne.

własność Jednostka Cu fin rura mosiądz al fin al rura Stal nierdzewna
Gęstość g / cm3 8.95 8.53 2,75 2,75 7,8 - 8
Przewodność cieplna W / m ° C 377 (120) 222 (160) 3 - 24
Wytrzymałość na rozciąganie , sala Temp MPa 330 435 40 145 > 485
Wytrzymałość na rozciąganie , 260 ° C, MPa 270 290 31 69 > 475
Rozszerzalność termiczna um / m ° C 16,5 19,9 23,6 23,6 11 - 19
Ciepło właściwe J / kg ° K 377 377 963 963 500
Temperatura topnienia DO 1083 915 643 643 > 1400
Margines bezpieczeństwa w lutowaniu (wobec stopienia rdzenia) DO 300 300 30 30 350

Wydajność cieplna

Zdolność do wytrzymania podwyższonych temperaturach jest istotne w zastosowaniach wysokiego ciepła. Stopy aluminium prowokowano w wyższej temperaturze ze względu na niższe temperatury topnienia . Plastyczności glinu jest zagrożona powyżej 200 ° C. Problemy ze zmęczenia pękanie zaostrzenie w podwyższonych temperaturach. Wymienniki ciepła CuproBraze są zdolne do pracy w temperaturze 290 ° C i powyżej. Specjalna wyżarzanie odporne miedź i mosiądz taśmy zapewniają, że rdzeń grzejnika utrzymania wytrzymałości bez zmiękczającym, mimo narażenia na wysokie temperatury lutowania.

Skuteczność przenoszenia ciepła

Wydajność chłodzenia jest miarą odprowadzania ciepła z danego miejsca przez wymiennik ciepła. Całkowita sprawność cieplna z rdzenia wymiennika ciepła zależy od wielu czynników, takich jak przewodność cieplną żebrami i rurami; wytrzymałości i masy żebrami i rurami; Odstęp, wielkość, grubość i kształt płetwy i probówki; Prędkość powietrza przepływającego przez rdzeń; i innych czynników.

Głównym kryterium wydajność wymienników ciepła, jest wydajność chłodzenia. Rdzenie wymiennik ciepła wykonany z miedzi i mosiądzu może odrzucić więcej ciepła na jednostkę objętości od jakiegokolwiek innego materiału. Dlatego miedź mosiądz wymienniki ciepła mają zwykle większą wydajność chłodzenia niż alternatywne materiały. Lutowanych wymienników ciepła miedź mosiądz są bardziej wytrzymałe niż przylutowane miedzi mosiądzu i alternatywnych materiałów, w tym z lutowanego aluminium serpentyn.

Spadek ciśnienia powietrza jest dobrze oceniający wymiennika ciepła konstrukcji. Rdzeń wymiennika ciepła z mniejszym spadkiem ciśnienia powietrza od przodu do tyłu rdzenia (to znaczy od strony nawietrznej zawietrznej w teście tunelu aerodynamicznym) jest bardziej skuteczne. Spadki ciśnienia powietrza są zwykle 24% mniejsza w stosunku do CuproBraze wymienników ciepła glinu. Ta zaleta, odpowiedzialny za wzrost o 6% odrzucenia ciepła, przyczynia się do większej wydajności CuproBraze ogólnie jest.

MIEDZI ponieważ przewodność cieplna jest większa niż na aluminium, miedź ma większą zdolność rozpraszania ciepła. Przez zastosowanie cieńszych czujniki materiału w połączeniu z wyższą gęstością fin, zdolność rozpraszania ciepła z CuproBraze można zwiększyć ciśnienie powietrza spadnie jeszcze na odpowiednim poziomie.

Rozmiar

Ze względu na swoją wysoką skuteczność przenoszenia ciepła CuproBraze oferuje znaczne ilości mocy chłodniczej w małym rozmiarze. To dlatego, że taki sam poziom odprowadzanie ciepła można osiągnąć przy mniejszej wielkości rdzenia. Stąd, znaczna redukcja powierzchni czołowej i objętości można osiągnąć przy CuproBraze porównaniu z innymi materiałami.

Wytrzymałość i trwałość

Trzy nowe stopy zostały opracowane w celu zwiększenia wytrzymałości i trwałości CuproBraze wymienników ciepła: 1) wyżarzanie oporny materiał żebro, który utrzymuje swoją wytrzymałość po lutowaniu; 2) stop wyżarzaniu rurki odpornym zachowuje drobną strukturę ziarna po lutowaniu i zapewnia plastyczność i wytrzymałość zmęczeniową w nakładką rdzenia wymiennika ciepła; i 3), że stop lutowniczy. Lutowania w temperaturze 650 ° C tworzy się połączenie, które jest silniejsze niż lutowanego i porównywalna do wytrzymałości spoiny. W przeciwieństwie do spawania, lutowania nie topi metale bazowe. Dlatego lutowanie jest bardziej dyspozycyjni do łączenia stopów niepodobne.

CuproBraze ma większą wytrzymałość w podwyższonej temperaturze, niż przylutowane miedzi mosiądzu i aluminium. Ze względu na niską rozszerzalność cieplną miedzi w porównaniu z aluminium, występuje mniejsze naprężenie cieplne podczas wytwarzania CuproBraze i jego zastosowania jako wymiennik ciepła. Wymienniki ciepła są silniejsze CuproBraze rura-w nagłówku stawów w porównaniu z innymi materiałami. Te spoiny lutowania twardego są najbardziej krytyczne w wymiennikach ciepła, która musi być szczelne. CuproBraze również większe tolerancje wewnętrznych ciśnień, ponieważ jej cienkie rozstawie materiały o wysokiej wytrzymałości, zapewnia większe podparcie dla rur. Materiał jest również mniej wrażliwy na złe chłodziwo niż aluminiowych wymienników ciepła.

Wyniki badań wskazują na znacznie dłuższą trwałość zmęczeniową dla stawów CuproBraze porównaniu do podobnych lutowanego miedzi mosiądzu lub lutowanych złączy aluminiowych. Silniejsze stawy pozwalają na stosowanie cieńszych płetw i nowej chłodnicy i chłodniejsze wzorów.

Żebra miedzi nie są łatwo wygięty zabrudzonej grzejniki przemyto z wodą pod wysokim ciśnieniem. Powłoki antykorozyjne dalszej poprawy wytrzymałości i odporności na wilgotność, erozji piasku i kamienia uderzenie na płetwy miedzi.

W celu uzyskania dalszych informacji, patrz: CuproBraze: trwałość i niezawodność (seria): Technologia i CupropBraze trwałość (kryteria projektowe serii).

emisje

Nowe przepisy w Europie , Japonii i USA wywołanie silnych redukcji NO X i pyłowych emisji z silników diesla stosowane w samochodów ciężarowych , autobusów , elektrownie i inne maszyny budowlane. Cele te mogą zostać osiągnięte w ramach stosując odkurzacz-wykonujących turbodoładowaniem wysokoprężne silniki i chłodnice powietrza doładowującego . Turbodoładowanie umożliwia lepsze wyjścia zasilające. Chłodnice powietrza doładowującego umożliwić zasilanie wytwarzać z większą wydajnością, zmniejszając temperaturę ładunku powietrza wchodzącego do silnika, a tym samym zwiększając jej gęstość.

Chłodnica powietrza doładowującego, usytuowany pomiędzy turbosprężarki oraz wlotu powietrza silnika, stanowi wymiennik ciepła powietrze-powietrze. Obniża się temperaturę powietrza wlotowego turbodoładowanych silników wysokoprężnych od 200 ° C do 45 ° C, przy jednoczesnym zwiększeniu gęstości wlot powietrza w celu zwiększenia sprawności silnika. Nawet wyższe temperatury na wlocie (246 ° C lub wyższa) i zwiększenie ciśnienia mogą być niezbędne do przestrzegania norm emisji w przyszłości.

Współczesne systemy chłodnica powietrza doładowującego, oparte na stopach aluminium, problemy doświadczenie wytrzymałościowych w temperaturach i ciśnieniach niezbędne do spełnienia US Tier 4i standardy dla silników stacjonarnych i mobilnych. Opublikowane raporty szacują, że średnia żywotność chłodnicy powietrza doładowującego aluminium jest obecnie tylko około 3500 godzin. Aluminium jest w pobliżu górnej granicy technologicznego dostosować wyższe temperatury i poziomu naprężenia cieplne, ponieważ wytrzymałość na rozciąganie metalu zmniejsza się szybko w temperaturze 150 ° C i powtarzające cyklu termicznym pomiędzy 150 ° C a 200 ° C znacznie osłabia się. Cykle termiczne tworzy słabe punkty w rurach aluminiowych, co z kolei powoduje, chłodnice powietrza doładowującego, aby nie przedwcześnie. Potencjalnym rozwiązaniem jest zainstalowanie precoolers nierdzewne w chłodnice powietrza doładowującego aluminium, ale ograniczona przestrzeń i złożoność tego rozwiązania jest czynnikiem hamującym dla tej opcji.

Chłodnica powietrza doładowującego CuproBraze może pracować w temperaturach tak wysokich jak 290 ° C bez pełzania, zmęczenie lub innych problemów metalurgicznych.

Odporność na korozję

Na zewnątrz odporność na korozję w wymienniku ciepła jest szczególnie ważne w nadbrzeżnych obszarów, wilgotnych obszarach, zanieczyszczonych obszarów, w górniczej działalności. Mechanizmy korozji miedzi i stopów aluminium są różne. Rura CuproBraze zawiera 85% miedzi, który zapewnia dużą odporność na odcynkowanie i korozję naprężeniową pękania . Stopy miedzi tendencję do korozji równomiernie na całej powierzchni, w znanych stóp. Ta przewidywalność korozji miedzi jest ważna dla prawidłowego zarządzania technicznego. Aluminium, z drugiej strony, jest bardziej prawdopodobne, aby korodować lokalnie przez wżery, powodując ostatecznie w otworach.

W przyspieszonych testów na korozję, takich jak SWAAT w mgle solnej i warunków morskich CuproBraze lepsze wyniki niż aluminium.

Odporność na korozję CuproBraze jest ogólnie lepsza niż miękkie lutowanych wymienników ciepła. To dlatego, że materiały w wymiennikach ciepła CuproBraze są równe szlachty tak różnice galwaniczne są zminimalizowane. Miękkich lutowanych wymienników ciepła, lutowie jest mniej szlachetny niż materiały rur i żeber i mogą cierpieć na galwanicznej ataku w środowisku korozyjnym.

naprawialność

CuproBraze można łatwo naprawić. Ta zaleta tej technologii jest szczególnie ważne w odległych obszarach, gdzie części zamienne mogą być ograniczone. CuproBraze można naprawić bezołowiowej lutu miękkiego (na przykład 97% cyny , 3% miedzi ) lub wspólne srebra Niezawierające stopy lutownicze.

przeciwbakteryjny

Biofouling często stanowi problem w HVAC systemów, które działają w ciepłych, ciemnych i wilgotnych. W przeciwbakteryjne właściwości stopów CuproBraze wyeliminować odrażający zapach, co poprawia jakość powietrza. CuproBraze jest badana w ruchomych jednostek klimatyzatora w postaci roztworu do nieprzyjemnych zapachów z grzybów i bakterii w układach wymiany ciepła, na bazie aluminium.

OEM i użytkowników końcowych

Rosyjscy producenci OEM , takich jak Kamaz i UralAZ , używania grzejników CuproBraze i chłodnice powietrza doładowującego w ciężkich samochodów ciężarowych do zastosowań terenowych i na-szosie. Inni producenci to UAZ i Gaz ( Rosja ) i MAZ ( Białoruś ). Fiński Radiator Manufacturing Company, znany również jako FinnRadiator, produkuje 95% swoich grzejników i chłodnic powietrza doładowującego z CuproBraze dla producentów OEM sprzętu budowlanego terenowego. Nakamura jico Co., Ltd. ( Japonia ) wytwarza CuproBraze wymienniki ciepła do sprzętu budowlanego, lokomotyw i ciężarowych na drogami. Młoda Touchstone zasila grzejniki CuproBraze do diesla zasilany lokomotyw pociągów podmiejskich MotivePower w Ameryce Północnej . Siemens AG Transportation Systems planuje wykorzystać technologię do jego Azja Runner lokomotywy dla Wietnamu Południowego i na innych rynkach azjatyckich. Bombardier Transportation wymienniki ciepła chłodzenia oleju transformatora lokomotyw z napędem elektrycznym. Te ogromne chłodnice oleju są z powodzeniem stosowane w pociągach węglowych Południowej Afryki Kolei . Kohler Power Systems Americas, jeden z największych użytkowników silników wysokoprężnych do wytwarzania energii, przyjęty CuproBraze dla turbosprężarki silnik wysokoprężny powietrze-powietrze chłodzące w „zestawy gen.”

Zobacz też

Dalsza lektura

  • Palmqvist U. Liljedahl i Falkenö M. A., 2007. miedzi i jej właściwości HVAC Systems; Society of Automotive Engineers (SAE) Technical Paper Series 2007-01-1385; http://store.sae.org/
  • Falkenö A. 2006. środowiska Driven Development Nowych Materiałów wymiennika ciepła SAE Paper Series 2006-01-0727 Technicznego; http://store.sae.org/
  • Falkenö A. Tapper L. Ainali Gustafsson, M. i B. 2003. Wpływ parametrów lutowania na jakość części wymiennika ciepła, w wyniku procesu CuproBraze, SAE Paper Technical Series 2003-04-0037; http://store.sae.org/
  • Odprowadzenia L Ainali M., 2001. interakcji pomiędzy materiałami w 632 rur-żeber połączeniach w lutowanych wymiennikach ciepła miedź mosiądz SAE 633; 2001-01-1726. 634
  • Ainali M. Korpinen T. i Forsen O., 2001. Zewnętrzne odporność na korozję CuproBraze grzejniki; Papier SAE Technical Series 2001-01-1718; http://store.sae.org/
  • Korpinen T., elektrochemiczne Testy z Copper / Brass Radiator Materiałów rurkę w chłodziwa, 2001 SAE Paper Series 2001-01-1754 Technicznego; http://store.sae.org/
  • Gustafsson, B. i Scheel J. 2000. CuproBraze Komórka Wymiennik ciepła technologii; Papier SAE Technical Series 2000-01-3456; http://store.sae.org/

Referencje