Для расчёта необходимого теплообменника требуются исходные рабочие параметры, такие как температура и давление, но особую роль при подборе аппарата играет выбор материала пластин, который зависит в том числе от свойств рабочей среды. Многие производители теплообменного оборудования работают с ограниченным числом материалов для производства пластин. Компания «Кельвион» для обеспечения подбора оптимального решения работает с широким спектром материалов пластин, таких как: различные стали [AISI 304 (DIN1.4301), AISI 316 / AISI 316L (DIN1.4401 / DIN1.4404)], специальные сплавы, например, SMO254 и титан.
Для процессов нагрева и охлаждения сред, характерных для отрасли ОВиК, специальные сплавы обычно не требуются, и многие производители отдают предпочтение сталям AISI 316 и AISI 316L ввиду бОльшего содержания легирующих элементов, незаслуженно пренебрегая сталью AISI 304. При этом, однако, преимущество сталей AISI 316 и AISI 316L перед сталью AISI 304 нельзя назвать абсолютно очевидным.
Рассмотрим вопрос применимости стали AISI 304 с точки зрения коррозионной стойкости в сетевой воде и механической прочности. К основным параметрам сетевой воды, влияющим на коррозию, относятся [1]:
1. Водородный показатель pH. Величина pH «сетевой» воды обычно находится в пределах 6–8.
2. Жёсткость воды — суммарная концентрация ионов Ca2+ и Mg2+.
3. Щёлочность воды — суммарная концентрация анионов слабых кислот: OH–, HCO3–, CO32–, HSiO3–, SiO32–.
4. Окисляемость воды — условный показатель, представляющий собой расход какого-либо сильного окислителя на окисление органических примесей воды в стандартных условиях.
5. Хлориды и сульфаты. Хлорид-ионы и сульфат-ионы являются активаторами коррозии углеродистой стали.
6. Растворённые газы.
Для оценки коррозионной стойкости сталей воспользуемся данными ведущего мирового производителя нержавеющей стали — финской компании Outokumpu. На сайте компании в единый справочник сведены данные по коррозионной стойкости нержавеющих сталей в различных средах [2]. Согласно этим данным [1, 2], нитрат-ионы, нитрит-ионы, фторидионы, сульфат-ионы и фосфат-ионы не являются коррозионно-активными для стали AISI 304 в диапазоне температур от 20 до 200 °C и концентрациях, ограниченных СанПиН 2.1.4.1074–01 [3, табл. 3.4.3].
В табл. 1 для нержавеющих сталей приведены сведения по коррозионно-активным компонентам питьевой воды для некоторых российских городов с численностью населения более одного миллиона человек.
Согласно источникам, с точки зрения отсутствия коррозии допустимая концентрация хлорид-ионов для стали AISI 304 в воде составляет 200 мг/л [4]. Реальная концентрация хлорид-ионов в воде в регионах России, приведённая в табл. 1, существенно ниже указанного предельного показателя, что позволяет свободно использовать сталь AISI 304 для систем отопления и ГВС.
Соединения, основанные на свободном хлоре или хлориде (например, хлорид железа), также могут вызывать коррозию сталей. Допустимая концентрация свободного хлора с точки зрения отсутствия коррозии стали AISI 304 составляет 2 мг/л [4], что ниже реальных показателей воды из табл. 1.
Помимо материала изготовления, пластины теплообменных аппаратов различаются и толщиной, которая также определяет пределы максимально возможного давление эксплуатации.
Предел прочности стали AISI 304 составляет 600 МПа, предел прочности стали AISI 316 и AISI 316L — 570 МПа [2], то есть сталь AISI 304 прочнее в сравнении со сталью AISI 316 и AISI 316L. Применение пластины из стали AISI 304 позволит снизить толщину пластины для одного и того же давления в сравнении со сталью AISI 316. Испытания, проведённые специалистами ООО «Кельвион Машимпэкс», показали, что давление испытания для пластин AISI 304 толщиной 0,4 мм составляет 2,1 МПа(и).
Таким образом, сталь AISI 304 является коррозионностойкой в реальных условиях эксплуатации в системах отопления, вентиляции и кондиционирования, а бОльшая механическая прочность позволяет эксплуатировать пластины с меньшей толщиной на аналогичное давление в сравнении со сталью AISI 316.
Специалисты компании «Кельвион» постоянно работают над усовершенствованием оборудования и областей его применения, накапливая положительный опыт, который ложится в основу коммерческих предложений и расчётов, направляемых заказчикам. Сотрудники Инженерно-технического центра с высокой ответственностью подходят как к теплогидравлическому расчёту, так и к выбору материального исполнения теплообменного аппарата. Максимальная исходная информация, содержащая не только тепловые параметры для запрашиваемого аппарата, но и химический анализ воды, всегда позволит выбрать оптимальное техническое решение.
Уверенность в надёжности оборудования, основанная на эмпирических расчётах и практическом опыте, позволяет компании «Кельвион» поставлять разборные пластинчатые теплообменники для систем ОВиК с продлённой до трёх лет гарантией.
Кельвион — эксперты в теплообмене с 1920 года.
