304不鏽鋼厚壁管承壓水箱的(de)研究及用途
時間:2022-06-21
304不鏽鋼厚壁管承壓(yā)水箱 1、換熱效率是蓄能雙核不鏽鋼承壓水箱設計(jì)的核心思想 目前草莓视频ios版研究的陽台壁掛太陽能熱水係統儲(chǔ)熱設備的換熱(rè)過程,基本上都是無(wú)相變的對流換熱過程,即吸收(shōu)太陽能熱量的高溫流體流過換熱固體表麵時,由於兩者的溫度的不同而發生熱量的傳遞,在此過程中流體沒有發生相變(凝結和沸騰),隻是單(dān)相(xiàng)流體。根據牛頓冷卻基(jī)本計算式φ=h×A×Δt可知:增大換熱麵積A、加(jiā)大流體與壁(bì)麵的傳熱溫(wēn)差Δt以及提高表麵換熱係數h都會起到強化換熱的效(xiào)果。在強化換熱的效(xiào)果過程中,增大換熱麵積A、加大流體與(yǔ)壁(bì)麵的傳熱(rè)溫差Δt是比較容易確定的,而反映換熱強弱(ruò)的表麵換熱係數h值,因受多種因(yīn)素影響則難以確定。 蓄能雙核不鏽鋼(gāng)承壓水箱(xiāng)核心思想(xiǎng)便(biàn)是如何(hé)能夠大幅提升換熱效率。在蓄能雙核(hé)不鏽鋼承(chéng)壓水箱設計過程中,始終(zhōng)堅持強(qiáng)化水箱換熱的思路,盡可能通過增(zēng)大換熱麵積A、加(jiā)大流體與換熱麵的傳熱溫差Δt、提高表麵換熱係數h等強化換熱的措施,來實現水箱換熱效率的大幅提升(shēng)。 蓄能雙核不鏽鋼承壓水箱主要由蓄熱內膽(1)、環繞蓄熱內膽外壁麵(miàn)套焊成狹窄換熱空間的集熱內膽(2)、換熱循環管道進出接口(kǒu)(5)(6)、冷熱(rè)水分層進出水管道接口(8)、水箱保溫層、水箱(xiāng)外(wài)膽、電輔加(jiā)熱及控(kòng)製附件等組成。在水箱結構上采(cǎi)用疊層夾套雙核內膽,設計中把蓄能雙核不鏽鋼承壓水箱蓄熱內膽換(huàn)熱麵由光滑麵滾壓成螺旋上升槽型換熱(rè)麵(4),不僅擴展整個水箱的換熱麵積35%,同時因換熱麵形狀、大小、位(wèi)置的變化,換熱過程中螺旋上升槽型換(huàn)熱麵強迫流體在向前(qián)運動過程中會連續地改變方向,在橫截麵上引起二次(cì)環流,可在較(jiào)低的雷諾數(shù)下產生湍流,起到強(qiáng)化換熱作用。 同(tóng)時,將蓄能雙核不鏽鋼(gāng)承壓水箱(xiāng)集熱內膽設計成狹窄換熱空(kōng)間,一方麵可在一定比例換熱路徑、小流量定壓條(tiáo)件下,可(kě)保持流體較好流速,取得較高傳熱效率(lǜ);另一方麵也可以使流體在(zài)換熱過程中流層變薄,傳熱係數進(jìn)一步加大。 由於(yú)水箱蓄(xù)熱內膽內冷水加熱時液體流動方向是由下向上運動,將水箱換熱進出管道設計成180度(dù)逆流循環換熱方式,熱流體介質由換熱壁麵上部流(liú)入,經過180度(dù)換熱通道,再由換熱壁麵下部流出,在同樣流體進出溫度情況下,冷熱流體平均溫差是大的,起(qǐ)到強化換(huàn)熱的作用。 通(tōng)過以上對水箱換熱結構設計改變的不同途徑和方法,可實現水箱整體換熱效果的大幅提升26%,凸顯蓄能雙核不鏽鋼承壓水箱所具有的(de)能效性。 2、蓄能雙核不鏽鋼承壓水箱提升質量品質的技術創新措施 蓄能雙核不鏽鋼承壓水箱不僅具有高(gāo)效換熱的性能優勢(shì),還具(jù)有高(gāo)質量品(pǐn)質的技術保證。影響換熱水箱質量品質因素有很多,主要包括水箱使用一段時間後(hòu)是(shì)否有漏水現象(xiàng)、水箱強度(dù)是否滿足高溫高(gāo)壓的運行要求、水箱(xiāng)是否保溫節能、水箱(xiāng)使用是否方便等。分析影響換熱(rè)水箱質量品質好壞的因素,首先需要解決的是製作換熱水箱材料的選擇。目前市場上換熱水箱主要分為搪瓷內膽和不鏽(xiù)鋼(gāng)內膽兩大類,搪瓷內(nèi)膽主要由瓷層和碳鋼鋼板(bǎn)兩種膨脹係數差別很大的材料組成,瓷層主要是起防腐作用,在使用水溫75℃和較穩定的壓力狀況下,瓷層與鋼板不同膨脹作用力一般都小於瓷層與(yǔ)鋼板間的附著力,不會出現脫瓷和裂紋(wén)現象,因(yīn)而使(shǐ)用溫度不超過75℃的電熱水器內膽基本都采用搪瓷內膽。但在太陽能利用係統中(zhōng),由於太陽能熱量的吸收,能使換熱水箱溫度達到100℃以上,溫度和壓力呈現不(bú)規則的脈衝波動,造成瓷層與(yǔ)鋼板(bǎn)不同膨脹作用力可能大於瓷層(céng)與鋼板間的附著力,在冷熱交替過程中搪瓷表麵就會(huì)出現裂紋,瓷粉就會脫落,瓷層防腐功能就會失去作用(yòng),水箱基板碳鋼就會腐蝕出(chū)現漏水現象。何況應用(yòng)於陽台壁掛熱水係統的蓄能雙核換熱承壓水箱要在5mm狹窄的空間內,使瓷粉均勻噴塗到每個部位,工藝難(nán)度可想而知,搪瓷的質量無法得到保證。因此,在高溫高壓非穩定工況的(de)太陽能(néng)熱水係統(tǒng)中,換熱承壓水箱製作材料(liào)建議(yì)采用具有一定防腐功能、且易成型(xíng)易焊接的食品級304不鏽鋼(gāng)材料製作,在水質氯離子(zǐ)含量較高地區,可選用316L不(bú)鏽(xiù)鋼(gāng)材料。根(gēn)據水箱的設計結構,通過選用材料的強度計算,確定水箱板材厚度(dù),並在結構工藝上確保水箱的板材、端蓋、管件能自動焊接,排除人為因素,保證了水(shuǐ)箱整體強度要求。由304不鏽鋼材料(liào)製作的蓄能(néng)雙核不鏽鋼承壓水箱,在大工作壓力的15%到100%之間的(de)壓(yā)力循環250000次後(hòu),水箱無滲(shèn)漏、無變形。 其次,蓄能雙核不鏽鋼承壓水箱不僅材料(liào)上選擇使用了能適應在太陽能熱水係統中應用(yòng)的不鏽鋼(gāng)材料,同時在水箱防腐技術上也使用多(duō)重保(bǎo)護措施。在水箱(xiāng)焊接結構設計中,水箱內膽組件焊接可全(quán)部(bù)采用氬氣保護焊接,大限度防止不鏽鋼材料在焊接過程中出現材質的變化。為防止焊接可能對材(cái)質防腐功能造成的影響,在內膽組件焊接完畢後(hòu),蓄能雙核不鏽鋼承壓水箱在嚴格的工藝標準指導下,必須經過配置的金屬化學液進(jìn)行水(shuǐ)箱(xiāng)表麵鈍化處理,在水(shuǐ)箱表麵生成一種非常薄的、致密的、覆蓋性能良好的、能堅固(gù)地附(fù)在金屬表麵上的富鉻鈍化膜,這(zhè)種富鉻鈍化膜電位可高達+1.0V,接近(jìn)貴金屬電位;並形成多層CrO3或Cr2O3結構,把金屬與腐蝕介質完全隔開的作(zuò)用,防止金屬與腐蝕介質(zhì)直接接觸,使金屬基本停止溶解,形成鈍態達到防(fáng)止腐蝕的效果。不鏽鋼水箱在金屬鈍化處理後的耐鹽霧測試比未經處理(lǐ)的(de)不鏽鋼水箱提高(gāo)20倍,在(zài)藍點法檢測時,35秒以上未出現藍點。同時蓄能雙核不鏽鋼承壓水箱還采(cǎi)取犧牲陽極法陰極保護措(cuò)施,在水箱配置一根棒狀鎂棒作為陽(yáng)極,把水箱金屬內膽當作陰極,這樣陰極與陽極之間通過導電的水介質,形成一個原電池。電(diàn)池(chí)的陽極(jí)鎂棒受腐蝕而自身消耗,而陰極內膽便受到保護(hù),起到絕緣和防腐蝕作用。 第三,節能、舒適、便捷、方便是(shì)蓄能雙核不鏽鋼承壓水箱始終堅持的人性化設計理念。蓄(xù)能是水箱基本的功能,如何防止水箱吸收儲(chǔ)存的熱量不散失,是(shì)水箱體(tǐ)現節能的(de)重要環節。經過水箱節能保溫效果線性(xìng)計(jì)算,80-120升水(shuǐ)箱要達到很好節能(néng)效果,保溫層厚度應不低於50mm。蓄能雙核不鏽鋼承壓水箱保溫層設計為52mm,采用環保聚氨酯發泡劑,經過(guò)恒溫(wēn)恒壓整體發(fā)泡(pào)而成,致密(mì)度達(dá)到36kg/m3,經檢測(cè)水(shuǐ)箱24小時固有損耗為1.2KWh,水箱能效等級達到A級。承壓熱水箱的用水方式一般采用邊用熱水邊進冷水,在水箱結(jié)構設計上處理不好,易出現冷熱混水現象,造成用戶用(yòng)水水溫不穩,水箱出水率極低。蓄能雙核不鏽鋼承壓水(shuǐ)箱在冷水(shuǐ)進口安裝冷水緩衝分水器,改變冷水流動路線方向,阻擋冷水與熱水的混合,在水箱內(nèi)形成冷熱水分層,大限度提高水箱熱水利(lì)用率(lǜ)。為方便水箱在施工中(zhōng)安裝,蓄能雙(shuāng)核不鏽鋼承壓水箱配置(zhì)有多(duō)功能快捷式安裝構件,與建築材料模數比例貼合式設計,無需特殊工具,即可快捷完成與建築物完美安(ān)裝。同時水箱配(pèi)置(zhì)的智能控製器,即可與水(shuǐ)箱嵌入式結合在一起,也可根據用(yòng)戶(hù)安裝位置與水箱分離式安裝,液晶顯示屏,顯示直觀,一鍵式操作,控製,操作簡單方便,各種保護措施有效融合,安全無憂。 3、蓄(xù)能雙核不(bú)鏽鋼承壓水箱的(de)應用及測試 蓄能雙核不鏽鋼(gāng)承壓(yā)水箱是針對中(zhōng)高層住宅建築(zhù)采用陽台壁掛式太陽能熱水係統(tǒng)應用而研發的一款新型換熱水箱,采用疊層夾套雙核內膽結構,雙核夾(jiá)層(céng)與太陽能集熱器直接連接,生活用水(shuǐ)與吸熱(rè)循環介(jiè)質完全隔開。太陽能(néng)集熱器與蓄熱水(shuǐ)箱熱交換不(bú)需外加任(rèn)何動(dòng)力,根據循環介質不(bú)同溫度密度差熱虹吸作用自然循環,即集熱器吸收(shōu)太陽能高溫介質與夾套換熱水箱內低溫循環介質自然(rán)循環(huán)流動起來,並通過夾套生活水箱內壁的傳導實現熱交換。 根據以上安裝方式,草莓视频ios版(men)將蓄熱雙核不鏽鋼承壓水箱和市場上知名品牌搪瓷雙艙承壓水箱配置同規格型號平板集熱器進行熱水係統能效等級對比測試。 日有(yǒu)用得(dé)熱量q測試基本條件: ◆日太陽輻照量H≥16MJ/m2,蓄熱水箱內水溫:tb=(20.0&plun;1.0)℃,環境溫度8℃≤tad≤35℃,環境空氣的流動速(sù)率ν≤4m/s; ◆水(shuǐ)箱容(róng)量100L;配置1塊平板集(jí)熱器1.84m2; 在經過正午前4小時到正午後4小時共8小時測試後,太陽累計輻照量為17.89MJ(d.m2);水箱的溫升曲(qǔ)線如圖(1)所示,根據日有用得熱量計算式可知: q=ρw×VS×Cpw×(te-tb)/1000×AC----------⑴ q——日有用(yòng)得熱量MJ/m2; r——水的密度,1kg/L; s——水箱(xiāng)容量L; pW——水的定壓比熱容(róng),4.186KJ/(kg.c); te——儲水箱(xiāng)內水的終止溫度(℃); tb——水的初始溫度(℃); Ac——采光(guāng)麵積m2; 試數據代入公式⑴計算得出圖(1): 圖(1) 蓄熱雙核不鏽鋼(gāng)承壓水箱熱水係統日(rì)有用得(dé)熱量q值為7.9MJ/m2; 搪瓷雙艙承壓水箱熱水係統日有用得熱量q值為7.3MJ/m2; 換算成成太陽能輻照量17MJ(d.m2)時(shí)的(de)日有用得熱量為(wéi): q17=17q/H----------⑵ 由於在8小時測試過程中,太陽能累(lèi)計輻照量17.79MJ(d.m2),將17.79代入式(2)可得: 配置蓄熱雙核(hé)不鏽鋼承壓水箱熱水係統日有用得熱量q17值為7.51MJ/m2; 配置搪瓷雙艙承壓水箱(xiāng)熱(rè)水係統日有用得熱(rè)量q17值(zhí)為6.97MJ/m2; 以上測試都符合家用分體雙回(huí)路太陽能熱水係統熱性能6.6MJ/m2要求。同時可以看出配置蓄熱雙核不鏽鋼承壓(yā)水箱熱水係統比配置搪瓷雙艙承壓水箱熱水係統的日有用得熱(rè)量明顯提高10%左右。 平均熱損因(yīn)素USL測試基本(běn)條件: ◆蓄熱(rè)水箱內水溫:取tb=(55&plun;1.0)℃,環境溫度8℃≤tad≤35℃,環境空氣的(de)流(liú)動速率ν≤4m/s; ◆水箱容量100L;配置1塊平板集熱器1.84m2; 在經過當天晚上8點(diǎn)到第二天早晨6點共10小(xiǎo)時測試後,水箱的溫降曲線,如圖(2)所示,根據(jù)平均熱損因素USL計算式可知(zhī): --------------------(3) USL:平均熱損因素(W/m3.K); ρw:水的密度(kg/m3); Cpw:水的比(bǐ)熱容(róng)4.186KJ/(kg.c); Δτ:時間間隔(S); ti:水箱內初始溫度(℃); tf:水箱內終溫度(℃); tas(av):環境空氣溫度(℃); 將測試數據代入公式⑶計(jì)算得出圖(2): 圖(2) 配置蓄熱雙核不鏽鋼承壓水箱熱水係統平均熱損因素值USL為11.8(W/m3.K); 配置搪(táng)瓷雙(shuāng)艙承壓水箱熱水係統平均熱損(sǔn)因素值USL為12.7(W/m3.K); 家用太陽能熱水係統能效係數可(kě)按(àn)下式求得: CTP=QS(e)/QS(m)-αUsl(e)/Usl(M)--------------------(4) 其中:QS(e):試驗條件下測得日(rì)有用(yòng)得熱量MJ/m2; QS(m):家用分體雙回路規定日有用得熱量小值6.6MJ/m2; α:權重(chóng)係數取0.9; Usl(e):試驗條件下測得平均熱損因子(W/m3.K); Usl(M):家(jiā)用分體雙回路規定平均熱損因子小值16(W/m3.K); 將配置蓄熱雙核不鏽鋼承(chéng)壓水箱熱水係統試驗(yàn)值QS(e)=7.51MJ/m2和Usl(e)=11.8(W/m3.K)代入式(4)得:CTP=0.47 將配置搪瓷雙艙承壓水箱熱(rè)水係統試驗值QS(e)=6.97MJ/m2和Usl(e)=12.7(W/m3.K)代入式(4)得:CTP=0.34 通(tōng)過以上試(shì)驗值計算,可以看出配置蓄熱雙核不(bú)鏽(xiù)鋼承壓水(shuǐ)箱熱水係(xì)統可以達到能效等級Ⅰ標準,而配置搪瓷雙艙承壓水箱熱水係統能效等級為Ⅱ標準。可見蓄熱雙(shuāng)核不鏽(xiù)鋼承壓水箱(xiāng)應用到陽(yáng)台壁掛自然循環熱水係統中可提升係統的整體能效指標。 4、當然有了好的(de)熱性能指標,還必須要有可靠的運行保證。蓄能雙核不鏽鋼承壓水箱應用太(tài)陽(yáng)能陽台壁掛(guà)間接(jiē)自然熱水係統中雖(suī)然(rán)安裝、使用看似非常簡單,但在實際安裝應用中以下幾點是必須注意的: ◇在安裝水箱前,必(bì)須核定水箱(xiāng)安(ān)裝位置強度必須能夠滿足水箱總荷載承載能力(既(jì)水箱 注滿水後(hòu)的總重量)。 ◇水箱(xiāng)冷水管進水接口前,必須安(ān)裝單向閥。在進水壓力大於水箱額定壓力時,水(shuǐ)箱進水 口必須安裝減壓閥。 ◇水箱(xiāng)必須(xū)安裝有限定(dìng)水箱壓(yā)力的(de)安全(quán)閥。考慮到高溫熱水的安全排放,必須確保安全閥 排氣口暢通(tōng),並與建築排水(shuǐ)係統正確的連接。 ◇用戶使用(yòng)過程中,必須每隔一個月對安全閥進行手動操作,以檢查裝置的可(kě)靠性。 ◇水箱(xiāng)安裝位置應高於太(tài)陽能集熱器高點0.5米。安裝管道距離建議不大於5米。 ◇承壓水(shuǐ)箱安裝位置應不高於用(yòng)水點3.5米。否(fǒu)則(zé)嚴(yán)禁在停水狀態下(xià),使用熱水或在熱水出(chū)口安裝吸氣閥。 ◇若用戶長期(qī)外出或外出度假,請檢查安全閥排氣口是否暢通,切斷係統電源,關閉上水 控製閥。 ◇必(bì)須定期更換電子鎂棒。 ◇檢查電表和室內電源線,必須保證與水箱負載相匹配,嚴禁超負荷; ◇水箱嵌入式控製器嚴禁在潮濕或有燃料等易燃易爆氣體的地方使用,以免發生危險; ◇在環境溫度低於零攝氏(shì)度的地區,循環介質必須采用防凍液。 ◇係統循環介質和使用熱水須符合國家規定(dìng)標準,嚴禁使用未經處理的河水、湖水和海水。 因此,在太陽能陽台壁掛間接自然熱水係統中,蓄能雙核不鏽鋼承壓水箱應用隻有(yǒu)在嚴格按照(zhào)規範要求下進行安裝使用,才(cái)能體現出(chū)節(jiē)能、舒適(shì)、便捷、方便的特點。