Разработка технологии пайки в среде аргона крупногабаритных алюминиевых пластинчато-ребристых теплообменников для воздухоразделительных установок

• Автор: Горбатский, Юрий Васильевич
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 127 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение
2. Состояние вопроса
2.1. Развитие способов пайки алюминиевых пластинчато-ребристых теплообменников
2.2. Припои и материалы, применяемые при бесфлюсовой пайке пластинчато-ребристых теплообменников
2.3. Способы подготовки поверхности деталей пластинчато-ребристых
к пайке
2.4. Цель и задачи исследования
3. Исследование особенностей формирования соединений алюминиевых сплавов при пайке в среде аргона
3.1. Исследование влияния состава атмосферы на формирование
паяных соединений '
3.1.1. Методика и результаты исследований
3.1.2. Выводы
3.2. Исследование поведения титана как геттера при пайке алюминия
в среде аргона
3.2.1. Методика и результаты исследований 3
3.2.2. Выводы
4. Исследование совместимости технологии пайки с конструкцией
и материалами пластинчато-ребристых теплообменников
4.1. Разработка типо-размерного ряда теплообменных насадок пластинчато-ребристых теплообменников
4.2. Исследование и выбор материалов пластинчато-ребристых теплообменников
4.3. Выводы

5. Исследование и разработка экологически чистой технологии подготовки поверхности деталей пластинчато-ребристых теплообменников к пайке
5.1. Методика и результаты исследований
5.2. Выводы
6. Разработка термического цикла процесса пайки пластинчато-ребристых теплообменников в среде аргона
6.1. Выбор способа нагрева
6.2. Исследование процесса нагрева пластинчато-ребристого теплообменника и разработка термического цикла пайки
6.3. Выводы
7. Технологическое обеспечение и организация производства крупногабаритных пластинчато-ребристых теплообменников
8. Общие выводы
9. Литература
10. Приложения

1. ВВЕДЕНИЕ
Для удовлетворения многочисленных потребителей основных продуктов разделения воздуха - азота, кислорода и аргона на территории России эксплуатируются несколько сотен крупногабаритных воздухоразделительных установок (ВРУ) производительностью по перерабатываемому воздуху от 30.000 до 200.000 м3/ч и более 2000 установок малой и средней производительности. В связи с большой энергоемкостью криогенного способа разделения воздуха эти ВРУ при полной загрузке потребляют более 15 млрд. кВт-ч электроэнергии в год, что составляет заметную долю в суммарном энергетическом балансе страны.
Технико-экономические показатели ВРУ в значительной степени определяются эффективностью теплообменных аппаратов, составляющих примерно половину всего оборудования установки. Большинство из выпущенных до недавнего времени ВРУ создавались по устаревшей технологической схеме с использованием кожухотрубных теплообменников. Применение алюминиевых пластинчато-ребристых теплообменников (ПРТ) позволяет создавать ВРУ на принципиально новых схемных решениях и существенно улучшать технико-экономические показатели установок за счет уменьшения их металлоемкости, габаритных размеров и энергетических затрат на получение готовых продуктов. Так, замена кожухотрубных теплообменников на ПРТ в ВРУ производительностью 200.000 м3/ч позволила снизить потребление электроэнергии на 7 млн. кВт-ч в год; уменьшить габариты (объем) установки от 11.000 до 9.000 м3; потери сжатого газа в 4 раза; снизить металлоемкость от 1000 до 700 т; сэкономить 120 т нержавеющей стали.
Благодаря высокой компактности (7000 м2/м3) более, чем на порядок, превышающей компактность кожухотрубных теплообменников, ПРТ находят

Рис.3.8. Изменение в процессе нагрева камеры пайки: концентрации кислорода в аргоне в присутствии компактного титана (1); концентрации паров воды в аргоне без гатайа (2) и в присутствии пористого титана (3); веса образца пористого титана после выдержки в аргоне при каждом значении температуры в течение 2-х часов (4)
Эти явления связаны с особенностями газовыделения и газопогло-
щения титана, на что указывает ход кривых изменения веса образцов в

исследуемых условиях нагрева (рис.З.
Рис.3.9. Изменение веса образца пористого титана после изотермической выдержки в вакууме МО'3 Па в течение двух часов при заданной температуре
7, кривая 3; рис.3.8, кривая1^; рис.3.9).
Температурная зависимость скорости окисления титана (рис.З. 10), рассчитанной по концентрации кислорода, содержащегося в металле после изотермической выдержки в воздушной атмосфере, вакууме и аргоне, подчиняется уравнению Аррениуса с точкой перегиба около 500 °С. Изменение угла наклона