In circulerende warmtewisselingssystemen leiden een onredelijke lay-out van de pijpleidingen, een onregelmatig aftakkingsontwerp en een onjuiste installatie van verwarmingsbuizenbundels vaak tot gebieden met gedeeltelijk lage{0}} lage doorstroming of zelfs stilstaande vloeistoffen. Wanneer de gemiddelde stroomsnelheid onder de kritische schuursnelheid daalt, bezinken zwevende deeltjes, microbiële afscheidingen en kalkvoorlopers geleidelijk op het buisoppervlak, waardoor smalle spleten ontstaan tussen sediment en het roestvrijstalen substraat, evenals kleine openingen bij lasverbindingen, klembevestigingen en overlappende posities van buizenbundels. Deze besloten spleetomgevingen worden gemakkelijk ontdaan van opgeloste zuurstof, en corrosieve ionen zoals chloride hopen zich voortdurend op in de afgesloten ruimte, waardoor spleetcorrosie ontstaat die zich verborgen en snel ontwikkelt. Anders dan bij macroscopische putcorrosie treedt spleetcorrosie op in nauwe spleten die niet effectief kunnen worden gereinigd door conventioneel circulerend spoelen en routinematige chemische reiniging. Zodra zich initiële spleetcorrosieputten vormen, zullen deze onder invloed van een elektrochemisch potentiaalverschil voortdurend in de spleetrichting uitzetten, waardoor uiteindelijk een penetrerende lekkage van de verwarmingsbuizen ontstaat. Veel bedrijven richten zich alleen op het ontwerp van druklagers in pijpleidingen en de efficiëntie van de warmte-uitwisseling, waarbij ze de optimalisatie van de uniformiteit van het stromingsveld negeren. Overmatige plaatselijke stromingsweerstand, plotselinge uitzetting van de pijpdiameter en een onredelijke plaatsing van de schotten creëren talloze stilstaande dode zones, die gebieden met een hoge- incidentie van spleetcorrosie vormen. Daarom is het optimaliseren van de algehele stromingsveldindeling van het verwarmingssysteem om stagnerende gebieden bij lage snelheid te elimineren een fundamentele vloeistofontwerpmaatregel om de vormingsomstandigheden van spleetcorrosie te voorkomen.
Lokale stagnerende zones met lage{0}} snelheid veroorzaken spleetcorrosie via een elektrochemisch vervalmechanisme met gesloten- lus. Wanneer vloeistof het metalen oppervlak niet continu in nauwe openingen kan schuren, wordt opgeloste zuurstof in de spleet snel verbruikt door kathodische reductiereacties, waardoor een anoxische omgeving ontstaat, terwijl het stromende mainstream-medium voldoende opgeloste zuurstof vasthoudt en als kathode dient. Er wordt een stabiel potentiaalverschil gegenereerd tussen de binnen- en buitenkant van de spleet, waardoor het metalen oppervlak in de opening de anode wordt voor continue oplossing. Terwijl metaalkationen zich ophopen in de besloten ruimte, migreren chloride-ionen naar binnen om de ladingsbalans te behouden, wat resulteert in een honderden malen verrijking van chloride in de spleet. Ondertussen verlaagt de hydrolyse van metaalionen de lokale pH-waarde, waardoor de chroom-rijke passieve film verder wordt vernietigd en de uitzetting van corrosieputten langs de opening wordt versneld. Een lage stroomsnelheid slaagt er ook niet in om ontluikende kalkaanslag en biologisch slijm te verwijderen, waardoor spleetstructuren voortdurend bedekt worden door vervuiling, waardoor de passieve film isoleert van passiverende remmers in het reguliere medium en de kans op dynamisch herstel verloren gaat. Zelfs regelmatige dosering van waterbehandelingsmiddelen kan niet in nauwe stilstaande ruimtes terechtkomen om beschermende effecten uit te oefenen, wat leidt tot onomkeerbare schade door spleetcorrosie die moeilijk in een vroeg stadium te ontdekken is.
Deze studie presenteert vier gestandaardiseerde optimalisatiestrategieën voor het stromingsveld om stagnerende zones te elimineren en spleetcorrosie van 316 roestvrijstalen verwarmingsbuizen te voorkomen. Stel eerst het veilige gemiddelde stroomsnelheidsbereik in en optimaliseer de diameter van de hoofdleiding en de richtingsindeling. Regel de circulerende stroomsnelheid van het warmtewisselaarmedium tussen 1,2 m/s en 2,5 m/s, wat niet alleen voldoende schuurkracht op de muur kan produceren om sedimentatie van deeltjes te voorkomen, maar ook een te hoge stroomsnelheid kan vermijden die tot erosie-corrosie leidt. Verminder plotselinge uitzetting, plotselinge samentrekking en haakse-elleboogstructuren in de hoofdpijpleiding; gebruik gebogen ellebogen met een lange- radius en overgangsverbindingen met geleidelijke diameter om de lokale stromingsweerstand te verlagen en stromingsscheiding en dode zones met terugstroming te voorkomen. Voor parallelle verwarmingslussen met meerdere-aftakkingen moet u een symmetrische lay-out van het verdeelstuk gebruiken om de stroomverdeling van elke aftakkingspijpleiding in evenwicht te brengen en te voorkomen dat gedeeltelijke aftakkingen onder een ultra-laag debiet werken als gevolg van een ongelijkmatige drukverdeling. Installeer regelkleppen voor de stroombalans op elke aftakking om een uniforme stroomverdeling van alle verwarmingsbuizenbundels te realiseren, waardoor langdurige werking op -lage- lange termijn van individuele warmtewisselingstakken wordt geëlimineerd.
Ten tweede: optimaliseer de interne lay-out van de installatiemodus van de verwarmingstank en de buizenbundel om dode hoeken van de stroming te elimineren. Vermijd horizontaal hangende installatie van verwarmingsbuizenbundels dicht bij de tankbodem; gebruik een hoge-ophangingsindeling om ervoor te zorgen dat de onderkant van alle verwarmingsbuizen volledig kan worden doorgespoeld door circulerend medium. Plaats uniforme stroomgeleidingsschotten en inlaatstroomverdeelplaten bij de mediuminlaat van de verwarmingstank om de binnenkomende vloeistof te verspreiden en lokale jetstroming en omringende stagnerende terugstroomgebieden te vermijden. Verwijder onnodige vaste schotten, overtollige steunframes en klemconstructies met smalle openingen in de tank; vervang vaste steunen met hard contact door boog-vormige beugels met groot contactoppervlak om kleine spleten tussen de verwarmingsbuis en vaste accessoires te minimaliseren. Rangschik de buizenbundels in een regelmatige driehoekige of vierkante reeks met uniforme afstanden om ervoor te zorgen dat het medium door elke opening van de buizenbundel kan stromen zonder ingesloten stagnerende gebieden te vormen.
Ten derde: corrigeer verborgen stagnatieposities met een laag-risico en installeer aanvullende circulerende anti-stagnatiefaciliteiten. Voor blinde pijpleidingen, redundante standby-aftakleidingen en onderhoud van apparatuur kunt u pijpleidingen kort-kortsluiten die gevoelig zijn voor vloeistofstagnatie, de lengte van blinde pijpen zo veel mogelijk inkorten of kleine aanvullende circulerende bypass-pijpleidingen installeren om een continue micro-circulatie van medium te realiseren. Installeer lokale kleine circulatiepompen op de bodem van grote verwarmingstanks en pijpleidingen met een laag-debiet-debiet om vloeistofverstoring te veroorzaken en langdurige- statische afzetting van zwevende onzuiverheden te voorkomen. Stel regelmatige periodieke schakelmechanismen voor voorwaartse en achterwaartse stroming in voor circulerende pijpleidingen over lange- afstanden om de oorspronkelijke verdeling van het stroomveld te veranderen, het sediment af te schuren dat op de pijpwand is afgezet en de adhesie van vervuiling met lage - lange termijn te elimineren. Voor fluctuaties in het vloeistofniveau en de hoogste punten van pijpleidingen kunt u de lay-out van de uitlaatkleppen optimaliseren om opgesloten niet-condenseerbaar gas tijdig af te voeren en te voorkomen dat de vorming van gaszakken pijpleidingruimte in beslag neemt en lokale stroomonderbrekingen en mediumstagnatie veroorzaakt.
Ten vierde: gebruik computationele vloeistofdynamica-simulatie voor pre-verificatie van de lay-out en regelmatige inspectie van het stromingsveld na inbedrijfstelling. Stel een drie-dimensionaal stromingsveldsimulatiemodel op dat consistent is met de daadwerkelijke lay-out van pijpleidingen en buizenbundels vóór de bouw van de apparatuur, simuleer de stroomsnelheidsverdeling van het hele systeem onder nominale werkomstandigheden, markeer alle lage- stagnerende gebieden onder 0,6 m/s en optimaliseer het structurele schema vooraf om verborgen spleetcorrosierisico's te elimineren. Zorg na de inbedrijfstelling van het systeem voor stroomsnelheidsdetectie bij elke aftakkingspijpleiding en typische gemakkelijke-stagnatieposities, en pas de balanskleppen herhaaldelijk aan totdat alle meetpunten het veilige stroomsnelheidsbereik bereiken. Combineer regelmatige drukverschilmonitoring van filters en vervuilingsinspectie van buizenbundels om te beoordelen of er lokale verslechtering van het stromingsveld optreedt als gevolg van schaalvergroting van pijpleidingen; Zodra tekenen van terugstroming en stagnatie verschijnen, dient u tijdig de circulatie van de pijpleidingen te reinigen en de stroombalans opnieuw af te stellen. Archiveer stromingsveldsimulatierapporten, stroomsnelheidstestrecords en pijplijnlay-outtekeningen in technische bestanden van de apparatuur, en volg de oorspronkelijke geoptimaliseerde stromingsveldstandaard tijdens daaropvolgende reconstructie van pijpleidingen en capaciteitsuitbreiding om secundaire generatie van stagnerende dode zones te voorkomen.
Resultaten van veldtoepassingen laten zien dat verwarmingssystemen met een geoptimaliseerde stromingsveldindeling het aandeel stilstaande gebieden met lage snelheid onder de 1,5% beheersen, en dat het percentage spleetcorrosie van 316 roestvrijstalen verwarmingsbuizen met 95% daalt. Bij systemen met een onredelijke pijpleidingindeling bevindt daarentegen meer dan 12% van de buizenbundelposities zich in een langdurige -termijn lage- toestand van lage stroming, en ongevallen met lekkage door spleetcorrosie gebeuren vaak binnen drie tot zes jaar na inbedrijfstelling. Concluderend kunnen een veilige instelling van de stroomsnelheid en hydraulische optimalisatie van pijpleidingen, ontwerp van de installatie tegen-stagnatiebuizen, configuratie van aanvullende circulatiefaciliteiten en CFD-pre-simulatieverificatie de omgevingscondities die nodig zijn voor het ontstaan van spleetcorrosie fundamenteel elimineren. Optimalisatie van de stromingsveldindeling is een economische en permanente ontwerpmaatregel tegen-corrosie, die de voortdurende bescherming tegen schuren van stromend medium op de roestvrijstalen passieve film handhaaft, en een betrouwbare vloeistofmilieugarantie biedt voor de veilige werking op lange-termijn van roestvrijstalen 316 verwarmingsbuizen in diverse industriële circulerende warmtewisselaarssystemen.
