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钛钎焊制作的钛制板式换热器介绍

来源:本站 作者:匿名 发布:2015/11/19
  1.前言

    东京Blaze创建于1970年,迄今为止已有从事焊接技术40余年的历史,是日本国内唯一的以焊接材料为主,集焊接加工、焊接装备制造、焊接为一体的综合性企业。公司很早就着手开发现在广泛应用于不锈钢镍钎焊的钎料,且一直致力于开发并提供满足时代需求的最先进的钎料。世界上最初的钛钎焊的开发就是在这样的背景下展开的。
在用于钛材的钎料未被开发之前,钛的钎焊过程中使用银焊或者铝焊的方法。这些焊接材料即使能够将钛材接合到一起,与钛相比焊接材料的耐蚀性较差,其应用受到限制。因此以钛为主要成分的新型钎料就被开发了。该钎料有着与钛母材同等以上的耐蚀性,因而具有能广泛应用于各种钛制品当中的优点。焊接是在高温下加热的工程,纯钛在882℃以上的高温下长时间加热会引起结晶粒粗大化等现象,因此在该温度以下进行焊接至关重要。我们克服以上诸多不利因素,研制出了钛钎料。

2.板式换热器的构造
    被称为板式换热器的基本构造是由一张张人字形波纹板构成一个回路,凹凸的波状引起湍流,从而发挥较高的导热性能。另一方面,本公司研发的换热器采用内肋式构造,由平板构成回路,其最大的特征在于每个回路都配以条纹肋片,由此则会出现高效湍流,从而形成结构紧凑、高性能的换热器。通过改变肋片的配置以及肋片形状,能够得到更高的导热性。
    
内肋式构造特征
①内部肋片自身构成了换热器的强度构件,因此能够承受较大的压力。
②内部肋片被插在平板中间使钎料的接合面积较大,形成了一个高强度的构造。
③通过二次传热面的肋片引起湍流,具有很好的导热性。
④实现了轻量化、紧凑化。与导热性相同的列管式相比节省了1/3~1/5的空间
⑤不使用垫片的钎焊构造致使其与冷媒共存成为可能。此外还提高了耐热性和耐久性。

3.钛换热器的耐蚀性
    与钛母材拥有同样耐蚀性的钛钎料在实际试验过程中也显示出了其优越的性能,尤其是对氯化物有着极强的耐蚀性。包括现在进行中的实际试验,我们在有海水、氯化钠、氯化锂的地方进行了耐蚀性试验,未发现腐蚀。钛制换热器被广泛应用于与水产业相关的领域,如海水淡化设备、水产养殖、水族馆水温管理,盐浓度较高的天然温泉的冷却等,这些当中都未发现腐蚀现象,显示出了其优越的耐蚀性。在食品行业,盐浓度高的酱油、梅干的调味汁的冷却等作业当中也广泛地使用钛制换热器,这些当中也未发现腐蚀现象。钛在纯水当中金属离子的偏析较少,因此被用于与半导体制造相关的设备中,未发现腐蚀,发挥了其耐蚀性的性能。

    综上所述,我们在实际各种不同环境中都进行了试验,至今未发现明显的腐蚀现象。由此可见不比构件耐蚀性逊色的钎料的耐蚀性效果。

4.钛换热器的耐久性及强度
    为很好地处理制冷空调中工作压力较高的冷媒(R410A、R407C等),我们做了各种各样的耐久性试验。在耐压试验中,我们进行了由水压引起的破坏强度测定实验和周期性变动的反复耐压试验。每次试验都在高温流体一侧的回路中加压,低温流体一侧的回路则放置在空气中。以下是关于结果的介绍:
    破坏强度试验当中测定的破坏强度为12MPa。该结果是制冷空调领域安全系数的4倍,该领域可以使用其1/4的压力即3MPa,这意味着多种冷媒可以应用于这一领域。以前的钛制板式换热器因没有钎焊无法直接使用冷媒,钛的钎焊的开发使得冷媒的应用成为可能。
    反复耐压试验以2秒为周期,管路水压在0~3MPa之间变化,然后进行30万次的反复加减压后测定试件是否发生泄漏的试验。这也是一个内压反复变化引起的疲劳破坏试验。试验中使用的换热器经受住了30万次的反复压力,且此项试验过后进行的泄漏试验中未发现泄漏现象,属于为合格产品。且为更好地使钛制换热器与高压冷媒(4.5MPa)共存,它的上下面都增加了强化板,再用螺丝拧紧上下强化板,就制成了耐高压的钛制换热器。试验方法如上所述,以2秒为周期,压力在0~4.5MPa之前变化,然后进行30万次的反复加减压后,经测定试件未发生泄漏现象,属于合格产品。耐高压的钛制换热器现正处于研发阶段,它能够很好地和各种冷媒并存,因此有望用于海水等氯化物与冷媒的热交换等方面。

5.用途
适用流体:
海水、盐水;
氯化锂等各种氯化物;
硝酸、铬酸等氧化性酸;
冷媒(高压类型);
纯水;
食品。

使用目的:
船舶、海洋、渔业机器;
化学、分析仪器;纯水用机器;
医疗、生物机器;
食品工业;
冷冻机器;
温泉、地下水等。

6.总结
    随着钛制换热器在各个领域的使用,它逐渐显示出了与钛同等甚至更高的强度以及耐蚀性。
    与列管式相比,平板式紧凑型换热器不仅体积小且质量轻,其最大的优点则是小型化和高性能。随着钛材价格的变动和装备的小型化,今后平板式换热器的需求将会增加。钛制换热器一般不使用钎焊而较多地使用垫片,但使用垫片的钛制换热器又无法使用冷媒,且会出现流体导致垫片损坏等问题的发生。这一点上如果使用钛钎焊就能够使用冷媒,此外也不用担心垫片损坏。面对未来变化多端的制冷空调领域,能够与冷媒共存的板式换热器将会大受瞩目。

    
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