Jump to content

CuproBraze

CuproBraze — это технология теплообменников из медного сплава, предназначенная для сред с высокими температурами и давлением, например, в современных дизельных двигателях . [ 1 ] [ 2 ] Технология, разработанная Международной медной ассоциацией (ICA), бесплатно лицензируется производителям теплообменников по всему миру. [ нужна ссылка ]

Применение CuproBraze включает в себя охладители наддувочного воздуха , радиаторы , масляные радиаторы , системы климат-контроля и теплообменники. [ 3 ] [ 2 ] CuproBraze подходит для охладителей наддувочного воздуха и радиаторов в тяжелой промышленности, где оборудование должно работать без сбоев в течение длительного периода времени в суровых условиях. Технология предназначена для внедорожников , грузовиков , автобусов , промышленных двигателей , генераторов , локомотивов и военной техники . Он также используется для легких грузовиков , внедорожников и легковых автомобилей с особыми потребностями. [ 4 ] [ 3 ] [ 5 ] [ 6 ]

По сравнению с предыдущими моделями теплообменников CuproBraze создает новые материалы для деталей теплообменника, которые ранее изготавливались из паяных медных/латунных пластинчатых ребер, паяных медно-латунных змеевидных ребер и паяных алюминиевых змеевидных ребер для удовлетворения более требовательных применений. [ 2 ] Алюминиевые теплообменники жизнеспособны и экономичны для легковых автомобилей , легких грузовиков и других легких грузовых автомобилей. Однако они не подходят для сред, характеризующихся высокими рабочими температурами , влажностью , вибрацией , соленым, агрессивным воздухом и загрязнением воздуха . В таких условиях дополнительная прочность на разрыв , долговечность и коррозионная стойкость , обеспечиваемая технологией CuproBraze. полезна [ 2 ]

Технология CuproBraze использует пайку вместо пайки для соединения медных и латунных компонентов радиатора. Теплообменники изготовлены из медных жаропрочных и латунных сплавов . Трубки изготавливают из латунной ленты и покрывают припоем в виде порошковой пасты или аморфную припойную фольгу между трубкой и ребром укладывают . Существует еще один метод нанесения покрытия на трубу на трубном стане. Это делается с помощью процесса напыления с двойной проволокой и дугой, при котором проволока представляет собой припой, наносимый на трубку во время ее изготовления при скорости 200–400 футов в минуту. Это экономит один технологический этап нанесения покрытия на трубу позже. Трубки с покрытием вместе с медными ребрами, коллекторами и боковыми опорами из латуни соединяются вместе в сердечник, который паяется в печи . [ 7 ]

Технология позволяет использовать припаянные змеевидные ребра в конструкциях медно-латунных теплообменников. Преимущества включают в себя более прочные суставы. [ 2 ] [ нужна ссылка ]

Эксплуатационные свойства

[ редактировать ]

CuproBraze превосходит другие материалы по нескольким аспектам, как показано в таблице ниже. [ нужна ссылка ] .

Свойство Единица со штрафом Латунная трубка Аль Фин в трубку Нержавеющая сталь
Плотность г/см3 8.95 8.53 2.75 2.75 7.8 – 8
Теплопроводность Вт/м °C 377 (120) 222 (160) 3 – 24
Предел прочности , комнатная температура МПа 330 435 40 145 > 485
Предел прочности , 260 °C МПа 270 290 31 69 > 475
Тепловое расширение мкм/м °С 16.5 19.9 23.6 23.6 11 – 19
Удельная теплоемкость Дж/кг К 377 377 963 963 500
Температура плавления °С 1083 915 643 643 > 1400
Запас прочности при пайке (от плавления сердечника) °С 300 300 30 30 350

Тепловые характеристики

[ редактировать ]

Способность выдерживать повышенные температуры имеет важное значение в условиях высоких температур. Алюминиевые сплавы подвергаются испытаниям при более высоких температурах из-за их более низких температур плавления . Предел текучести алюминия снижается при температуре выше 200 °C. Проблемы усталостного растрескивания усугубляются при повышенных температурах. [ 5 ] [ 8 ] [ 9 ] Теплообменники CuproBraze могут корректно работать при температуре 290°C и выше. Устойчивая к отжигу полоса из меди и латуни гарантирует, что сердечники радиатора сохранят свою прочность без размягчения, несмотря на воздействие высоких температур пайки. [ 3 ]

Эффективность теплопередачи

[ редактировать ]

Эффективность охлаждения — это мера отвода тепла из данного помещения теплообменником. [ 10 ] Общий тепловой КПД сердцевины теплообменника зависит от многих факторов, таких как теплопроводность ребер и трубок; прочность и вес ребер и трубок; расстояние, размер, толщина и форма ребер и трубок; скорость воздуха, проходящего через активную зону; и другие факторы. [ 5 ] [ 10 ]

Основным критерием эффективности теплообменников является эффективность охлаждения. Сердечники теплообменника, изготовленные из меди и латуни, могут отводить больше тепла на единицу объема, чем любой другой материал. Вот почему медно-латунные теплообменники обычно имеют более высокую эффективность охлаждения, чем альтернативные материалы. Паяные медно-латунные теплообменники также более прочны, чем паяные медно-латунные теплообменники и альтернативные материалы, включая паяный алюминиевый змеевик. [ 2 ]

Падение давления воздуха является фактором конструкции теплообменника. Сердечник теплообменника с меньшим перепадом давления воздуха от передней части к задней части активной зоны (т. е. от наветренной к подветренной стороне при испытании в аэродинамической трубе) более эффективен. Падение давления воздуха обычно на 24% меньше для теплообменников CuproBraze по сравнению с алюминиевыми теплообменниками. Это преимущество, обеспечивающее увеличение отвода тепла на 6%, способствует повышению общей эффективности CuproBraze. [ 11 ] [ 12 ]

Поскольку теплопроводность меди выше, чем у алюминия, медь обладает более высокой способностью рассеивать тепло. Используя более тонкие манометры материала в сочетании с более высокой плотностью ребер, можно увеличить теплоотдачу с помощью CuproBraze, сохраняя при этом перепады давления воздуха на разумном уровне. [ 4 ]

Благодаря высокой эффективности теплопередачи CuproBraze оказывает эффективный нагревательный эффект. Это связано с тем, что тот же уровень теплоотвода может быть достигнут при использовании сердечника меньшего размера. Следовательно, при использовании CuproBraze можно добиться значительного уменьшения фронтальной площади и объема по сравнению с другими материалами. [ 3 ] [ 5 ]

Прочность и долговечность

[ редактировать ]

Для повышения прочности и долговечности теплообменников CuproBraze были разработаны три новых сплава: 1) устойчивый к отжигу материал ребер, сохраняющий свою прочность после пайки; 2) устойчивый к отжигу трубчатый сплав, сохраняющий мелкозернистую структуру после пайки и обеспечивающий пластичность и усталостную прочность паяного сердечника теплообменника; и 3) припой. [ 13 ] Пайка при температуре 650 °C создает соединение, которое прочнее паяного соединения и сравнимо по прочности со сварным соединением. [ 14 ] В отличие от сварки, пайка не плавит основные металлы. Поэтому пайка лучше подходит для соединения разнородных сплавов. [ 3 ]

CuproBraze обладает большей прочностью при повышенных температурах, чем паяная медь-латунь или алюминий. Из-за более низкого теплового расширения возникает меньше тепловых напряжений меди по сравнению с алюминием во время производства CuproBraze и его использования в качестве теплообменника . Теплообменники CuproBraze имеют более прочные соединения трубы с коллектором, чем другие материалы. Эти паяные соединения очень важны в теплообменниках и не должны иметь утечек. CuproBraze также имеет более высокую устойчивость к внутреннему давлению, поскольку его тонкие высокопрочные материалы обеспечивают более прочную поддержку трубок. Этот материал также менее чувствителен к плохим охлаждающим жидкостям, чем алюминиевые теплообменники. [ 15 ] [ 13 ]

Результаты испытаний демонстрируют гораздо более длительный усталостный срок службы соединений CuproBraze по сравнению с аналогичными паяными медно-латунными или алюминиевыми соединениями. [ 16 ] Более прочные соединения позволяют использовать более тонкие ребра и новую конструкцию радиатора и охладителя. [ 17 ] [ 5 ]

Медные ребра нелегко погнуть, когда грязные радиаторы промываются водой под высоким давлением. Антикоррозионные покрытия дополнительно повышают прочность и устойчивость к влажности, песчаной эрозии и ударам камней о медные ребра.

Дополнительную информацию см.: CuproBraze: долговечность и надежность (серия Technology): [ 13 ] и долговечность CupropBraze (серия критериев проектирования). [ 16 ]

Новое законодательство в Европе , Японии и США призывает к значительному сокращению выбросов NO X и твердых частиц из дизельных двигателей, используемых в грузовиках , автобусах , электростанциях и другом тяжелом оборудовании. [ 18 ] Частично этих целей можно достичь за счет использования более экологически чистых дизельных двигателей с турбонаддувом и охладителей наддувочного воздуха . Турбонаддув обеспечивает лучшую выходную мощность, а охладители наддувочного воздуха позволяют производить мощность с большей эффективностью за счет снижения температуры воздушного заряда, поступающего в двигатель, тем самым увеличивая его плотность. [ 19 ]

Охладитель наддувочного воздуха, расположенный между турбокомпрессором и впускным коллектором воздуха двигателя, представляет собой воздухо-воздушный теплообменник. [ 3 ] Он снижает температуру воздуха на впуске дизельных двигателей с турбонаддувом с 200 °C до 45 °C, одновременно увеличивая плотность воздуха на впуске для повышения эффективности двигателя. Для соответствия стандартам выбросов в будущем могут потребоваться еще более высокие температуры на входе (246 °C или выше) и давление наддува. [ 18 ] [ 12 ]

Современные системы охлаждения наддувочного воздуха, основанные на алюминиевых сплавах, испытывают проблемы с долговечностью при температурах и давлениях, необходимых для соответствия стандартам США Tier 4i для стационарных и мобильных двигателей. [ 20 ] [ 2 ] [ 4 ] [ 21 ] Согласно опубликованным отчетам, средний срок службы алюминиевого охладителя наддувочного воздуха в настоящее время составляет около 3500 часов. [ 22 ] Алюминий близок к своему верхнему технологическому пределу, позволяющему выдерживать более высокие температуры и уровни термического напряжения. [ 18 ] потому что прочность металла на растяжение быстро снижается при 150 ° C, а повторяющиеся термические циклы между 150 ° C и 200 ° C существенно ослабляют ее. Термоциклирование создает слабые места в алюминиевых трубках, что, в свою очередь, приводит к выходу из строя охладителей наддувочного воздуха. Потенциальным вариантом является установка предварительных охладителей из нержавеющей стали в алюминиевые охладители наддувочного воздуха, но ограниченное пространство и сложность этого решения являются факторами, препятствующими использованию этого варианта. [ 12 ]

Охладитель наддувочного воздуха CuproBraze может работать при температуре до 290 °C без ползучести, усталости и других металлургических проблем. [ 12 ] [ 23 ]

Коррозионная стойкость

[ редактировать ]

Внешняя коррозионная стойкость теплообменника особенно важна в прибрежных зонах, влажных зонах, загрязненных зонах и на горнодобывающих предприятиях. Механизмы коррозии меди и алюминиевых сплавов различны. Трубка CuproBraze содержит 85% меди, что обеспечивает высокую стойкость к обесцинкованию и коррозионному растрескиванию под напряжением . Медные сплавы имеют тенденцию корродировать равномерно по всей поверхности с известной скоростью. Эта предсказуемость коррозии меди важна для правильного управления техническим обслуживанием. [ 2 ] [ 24 ] С другой стороны, алюминий с большей вероятностью подвергается локальной коррозии из-за точечной коррозии, что в конечном итоге приводит к образованию дыр. [ 24 ]

В ускоренных испытаниях на коррозию, таких как SWAAT для солевого тумана и морских условий, CuproBraze показал лучшие результаты, чем алюминий. [ 2 ]

Коррозионная стойкость CuproBraze обычно выше, чем у с мягкой пайкой теплообменников . Это связано с тем, что материалы теплообменников CuproBraze одинаково благородны, поэтому гальванические различия сведены к минимуму. В теплообменниках с мягкой пайкой припой менее благороден, чем материалы ребер и трубок, и может подвергаться гальваническому воздействию в агрессивных средах. [ 24 ]

Ремонтопригодность

[ редактировать ]

CuproBraze можно отремонтировать без особых сложностей. Это преимущество технологии важно в отдаленных районах, где количество запасных частей может быть ограничено. CuproBraze можно отремонтировать бессвинцовым мягким припоем (например, 97% олова , 3% меди ) или обычными серебросодержащими припоями.

противомикробный

[ редактировать ]

Биологическое обрастание часто является проблемой в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха , которые работают в теплых, темных и влажных условиях. Антимикробные свойства сплавов CuproBraze устраняют неприятные запахи, тем самым улучшая качество воздуха в помещении. CuproBraze исследуется в мобильных кондиционерах в качестве решения проблемы неприятных запахов грибков и бактерий в системах теплообмена на основе алюминия. [ 25 ] [ 26 ]

Использование

[ редактировать ]

Российские OEM-производители , такие как КАМАЗ и Уральский автомобильный завод , используют радиаторы CuproBraze и охладители наддувочного воздуха в большегрузных грузовиках для внедорожной и шоссейной эксплуатации. Другие производители включают УАЗ и ГАЗ ( Россия ) и МАЗ ( Белоруссия ). Финская компания по производству радиаторов, также известная как FinnRadiator. [ 27 ] производит 95% своих радиаторов и охладителей наддувочного воздуха с использованием CuproBraze для OEM-производителей внедорожной строительной техники. Nakamura Jico Co., Ltd. ( Япония ) производит теплообменники CuproBraze для строительной техники, локомотивов и дорожных грузовиков. Компания Young Touchstone поставляет радиаторы CuproBraze для дизельных локомотивов пригородных поездов MotivePower в Северной Америке . Siemens AG Transportation Systems планирует использовать эту технологию для своего локомотива Asia Runner для Южного Вьетнама и других азиатских рынков. Теплообменники Bombardier Transportation охлаждают трансформаторное масло в электровозах. Эти огромные маслоохладители успешно используются в поездах с углем Южноафриканских железных дорог . Компания Kohler Power Systems Americas, один из крупнейших пользователей дизельных двигателей для производства электроэнергии, внедрила CuproBraze для воздушного охлаждения турбокомпрессора дизельных двигателей в своих «генераторных установках». [ 20 ]

См. также

[ редактировать ]

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
  • Палмквист У., Лильедал М. и Фалькено А., 2007. Медь и ее свойства для систем отопления, вентиляции и кондиционирования; Серия технических статей Общества автомобильных инженеров (SAE), 2007-01-1385; https://web.archive.org/web/20121023013350/http://store.sae.org/
  • Фалькено А., 2006. Экологичная разработка новых материалов для теплообменников, серия технических документов SAE, 2006-01-0727; https://web.archive.org/web/20121023013350/http://store.sae.org/
  • Фалькено А., Таппер Л., Айнали М. и Густафссон Б., 2003. Влияние параметров пайки на качество теплообменника, изготовленного с помощью процесса CuproBraze, серия технических документов SAE 2003-04-0037; https://web.archive.org/web/20121023013350/http://store.sae.org/
  • Таппер Л., Айнали М., 2001. Взаимодействие между материалами в соединениях трубок и ребер 632 в паяных медно-латунных теплообменниках, SAE 633; 2001-01-1726. 634
  • Айнали М., Корпинен Т. и Форсен О., 2001. Устойчивость к внешней коррозии радиаторов CuproBraze; Серия технических документов SAE 2001-01-1718; https://web.archive.org/web/20121023013350/http://store.sae.org/
  • Корпинен Т., Электрохимические испытания медных/латунных материалов радиаторных трубок в охлаждающих жидкостях, 2001. Серия технических документов SAE 2001-01-1754; https://web.archive.org/web/20121023013350/http://store.sae.org/
  • Густафссон Б. и Шил Дж. 2000. Технология мобильных теплообменников CuproBraze; Серия технических документов SAE 2000-01-3456; https://web.archive.org/web/20121023013350/http://store.sae.org/
  1. ^ Автомобильные радиаторы: может ли CuproBraze превратить медь в настоящего соперника?; Американский рынок металлов, сентябрь 2008 г.; http://dl.dropbox.com/u/46572847/Perspectives-radiators.pdf [ постоянная мертвая ссылка ]
  2. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Партанен, Юхо (2011). Горячее свойство: теплообменники, которые оптимизируют надежность продукции, снижают затраты в течение жизненного цикла и повышают рентабельность, — это всего лишь путь к увеличению срока службы и производительности внедорожной техники; Технология промышленных транспортных средств; март 2011 г.; http://viewer.zmags.com/services/DownloadPDF [ постоянная мертвая ссылка ]
  3. ^ Jump up to: а б с д и ж Дуэнсинг, Лорен (2006 г.) Разработка эффективных систем теплопередачи, Modern Metals, март 2006 г. [1]
  4. ^ Jump up to: а б с Азия в восторге от новой технологии охлаждения: Системы охлаждения: Новые требования к двигателям означают, что производители переходят на медь и латунь для систем охлаждения; Международная автомобильная инженерия, февраль 2005 г.
  5. ^ Jump up to: а б с д и CuproBraze: передовая технология теплообменника [2]
  6. ^ «С особыми потребностями» легковые автомобили звучат так, будто это дети или люди.
  7. ^ Обзор купробраза: «CuproBraze: Обзор: Технология CuproBraze» . Архивировано из оригинала 15 февраля 2013 г. Проверено 26 ноября 2012 г.
  8. ^ Работа при повышенных температурах — решение проблем, связанных с высокими температурами новых поколений промежуточных охладителей наддувочного воздуха (серия критериев проектирования): http://www.cuprobraze.com/pdf/temperature.pdf [ постоянная мертвая ссылка ]
  9. ^ CuproBraze: Тепловые характеристики (серия «Технологии»): http://www.cuprobraze.com/documents/2Thermal Performance.pdf [ постоянная мертвая ссылка ]
  10. ^ Jump up to: а б Эффективность CuproBraze (серия критериев проектирования): http://www.cuprobraze.com/pdf/Efficiency.pdf [ постоянная мертвая ссылка ]
  11. ^ CuproBraze: Размер - когда преимущество в эффективности эквивалентно сердечнику меньшего размера (серия критериев проектирования): http://www.cuprobraze.com/pdf/Size.pdf [ постоянная мертвая ссылка ]
  12. ^ Jump up to: а б с д CuproBraze: Эффективный, долговечный и устойчивый теплообменник CuproBraze (брошюра): http://www.cuprobraze.com/documents/EfficientdurablesustainableCuproBrazeheatexchanger.pdf [ постоянная мертвая ссылка ]
  13. ^ Jump up to: а б с CuproBraze: долговечность и надежность (серия Technology); http://www.cuprobraze.com/documents/3Durabilityandreliability.pdf [ постоянная мертвая ссылка ]
  14. ^ Джин М. Хоффман, Бег легко и круто, Machine-Design.com; 3 марта 2005 г., http://machinedesign.com/article/runnin-light-and-cool-0303. Архивировано 12 января 2012 г. в Wayback Machine.
  15. ^ Финнрадиатор; http://www.finnradiator.com/solutions-and-technology/the-right-solution-for-you/advantages-of-the-cuprobraze-technology/excellent-durability-even-in-the-most-demanding- условия / Архивировано 24 декабря 2012 г. в Wayback Machine.
  16. ^ Jump up to: а б CuproBraze Durability (серия критериев проектирования): http://www.cuprobraze.com/pdf/Durability.pdf [ постоянная мертвая ссылка ]
  17. ^ На пути к CuproBraze: технология пайки медной латуни начинает процветать во все большем спектре применений теплопередачи, Найджел Коттон, Diesel Progress, North American Edition, Diesel & Gas Turbine Publications, август 2008 г.; Дизель Прогресс, август 2008 г.
  18. ^ Jump up to: а б с Бо Свенссон, 2006. Крутая технология, помогающая достичь целевых показателей выбросов: Diesel Progress International Edition; Июль – август 2006 г., http://www.cuprobraze.com/pdf/inthenews_diesel.pdf. [ постоянная мертвая ссылка ]
  19. ^ Теплообменники: решение задач будущего: грузовые автомобили и автобусы; КупроБрейзАльянс; http://www.cuprobraze.com/pdf/trucks.pdf [ постоянная мертвая ссылка ]
  20. ^ Jump up to: а б Технология пайки меди и латуни находит широкое применение в различных сферах применения; Автомобильный экспорт; сентябрь 2009 г.; стр. 26-30
  21. ^ Дизельные двигатели внедорожной техники; Контроль выбросов для стационарных и мобильных двигателей; ДизельНет; http://www.dieselnet.com/standards/us/nonroad.php
  22. ^ Теплообменники: решение задач будущего; Серия обновлений рынка; CuproBraze Alliance; 2004 г.; http://www.cuprobraze.com/pdf/engine.pdf [ постоянная мертвая ссылка ]
  23. ^ CuproBraze: Стандарт выбросов (серия «Технологии»); http://www.cuprobraze.com/documents/1Emissionstandards.pdf [ постоянная мертвая ссылка ]
  24. ^ Jump up to: а б с Часто задаваемые вопросы о CuproBraze; "ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ" . Архивировано из оригинала 15 февраля 2013 г. Проверено 26 ноября 2012 г.
  25. ^ Паяная медь-латунь уменьшает запахи от мобильных кондиционеров, Automotive Engineering International Online, 5 декабря 2008 г.; [3]
  26. ^ Назад в будущее с пайкой меди; Machine Design.com; 11 декабря 2008 г.; http://machinedesign.com/article/back-to-the-future-with-copper-brazing-1211. Архивировано 27 января 2012 г. в Wayback Machine.
  27. ^ ФиннРадиатор; http://www.finnradiator.com
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: c3d6baa676dae2ac2976ba9ede9e7f55__1704033600
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/c3/55/c3d6baa676dae2ac2976ba9ede9e7f55.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
CuproBraze - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)