열교환기 튜브에서 유체속도와 난류가 부식률에 미치는 영향
열교환기 튜브에서 유체속도와 난류가 부식률에 미치는 영향 열교환기에서는 왜 같은 금속인데 특정 부분만 빨리 얇아질까? 열교환기는 산업설비에서 매우 중요한 장치다. 뜨거운 유체와 차가운 유체 사이에서 열을 이동시키기 위해 내부에 수많은 튜브가 설치되며, 이 튜브 내부로 물·증기·냉각수·공정유체 등이 빠르게 흐른다. 문제는 유체의 흐름 자체가 금속의 부식거동에 영향을 줄 수 있다는 것 이다. 특히 유체속도가 높아지고 난류가 강해지면 금속 표면에 형성된 보호성 산화막이나 부식생성물층이 손상될 수 있다. 그 결과 새로운 금속 표면이 노출되고 전기화학적 부식이 다시 진행되면서 국부적인 벽 두께 감소 가 발생할 수 있다. AMPP는 침식-부식에서 유체와 금속 표면의 상대적인 운동이 부식속도를 증가시킬 수 있으며, 튜브 내부의 피팅이나 표면 불규칙성이 난류와 높은 국부 유속을 만들어 손상을 더욱 빠르게 할 수 있다고 설명한다. 1. 열교환기 튜브에서 유속이 중요한 이유 열교환기 튜브 내부를 흐르는 유체는 금속 표면과 계속 접촉한다. 유속이 증가하면 단순히 물이 빨리 움직이는 것에서 끝나지 않는다. 금속 표면에서의 전단력, 물질전달, 산소 및 이온의 이동 등이 함께 변한다. 적절한 유속은 침전물이나 오염물질이 쌓이는 것을 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 하지만 유속이 지나치게 높아지면 문제가 달라진다. 유속 증가 ↓ 벽면 전단력 증가 ↓ 난류 및 물질전달 증가 ↓ 보호피막 손상 가능성 증가 ↓ 새로운 금속 표면 노출 ↓ 부식반응 증가 이러한 과정이 반복되면 특정 위치에서 금속 손실이 빠르게 진행될 수 있다. 2. 난류가 더 위험한 이유 열교환기에서 중요한 것은 평균 유속만이 아니다. 국부적인 난류 가 더 중요한 경우가 있다. 튜브 입구에서 유체가 갑자기 좁은 공간으로 들어오거나, 배관에서 방향을 바꾼 뒤 튜브로 유입되거나, 튜브 내부 표면이 거칠어져 있으면 유동이 불안정해질 수 있다. 특히 튜브 입구에서 유체가 튜브...