El tubo del intercambio de calor es el elemento de la transferencia de calor de la base del cambiador de calor, y emprende misiones múltiples de la transferencia de energía, del aislamiento medio y de la estabilidad de sistema. Desde el generador de vapor de una planta de energía nuclear hasta el condensador de un refrigerador, desde la unidad de craqueo catalítico de una refinería de petróleo hasta el sistema de gestión térmica de baterías de un nuevo vehículo de energía, este tubo de metal aparentemente ordinario apoya la revolución de la eficiencia energética de la industria moderna al controlar con precisión el flujo de energía. Los materiales de aleación de titanio están redefiniendo los límites técnicos de los tubos de intercambio de calor de alta gama debido a sus ventajas de rendimiento únicas.
1. funciones básicas: transferencia de energía cruzada-media
Transferencia de energía térmica
La diferencia de temperatura entre el fluido dentro y fuera de la pared del tubo realiza la transmisión direccional de calor desde medios de alta temperatura (como vapor, gases de combustión) a medios de baja temperatura (agua, aire), con una eficiencia típica de 85%-98%.
Caso: En el precalentador de agua de alimentación de la caldera de una central térmica, el tubo de aleación de titanio puede alcanzar una tasa de transferencia de calor de 1500 kJ/m² por segundo entre 600 ℃ gases de combustión y 300 ℃ agua a alta presión.
Control de conversión de estado
La transferencia de calor a través de la pared del tubo hace que el medio cambie de fase:
Condensación: condensar el medio gaseoso (como refrigerante) en líquido (condensador de aire acondicionado)
Evaporación: vaporice el medio líquido (evaporador de la desalación del agua de mar)
Datos: El coeficiente de transferencia de calor de los tubos de titanio en los evaporadores multiefecto de desalinización de agua de mar es un 12% más alto que el de las aleaciones de cobre-níquel, y la tasa de escalado se reduce en un 70%.
Recuperación energética
En el sistema de utilización de calor residual industrial, el calor residual de los gases de combustión y las aguas residuales se recupera:
En la caldera de calor residual de sinterización de la planta siderúrgica, los tubos de aleación de titanio pueden soportar la corrosión del punto de rocío de los gases de combustión que contienen azufre
Los tubos de intercambio de calor de microcanal de titanio del sistema de refrigeración líquida del centro de datos tienen una eficiencia de recuperación de calor residual del 92%
II. Áreas clave de aplicación
Química y energía
Unidad de refinación de petróleo: el haz de tubos de titanio en forma de U en la unidad de reformado catalítico tiene una vida útil de 15 años (solo 3 años para tubos de acero tradicionales) en un entorno de petróleo y gas que contiene sulfuro de hidrógeno (concentración 3%)
Licuefacción del LNG: tubos a baja temperatura del intercambio de calor de-162 ℃, la dureza a baja temperatura de la aleación titanium (energía ≥ 50J del impacto) no asegura ninguna fractura frágil
Energía nuclear: Tubos titanium de la transferencia de calor de la aleación del generador de vapor, resistentes al agua da alta temperatura y de alta presión (350 ℃/17MPa), y a la corrosión de tensión que se agrieta vida de la resistencia de más de 60 años
Ingeniería marina
Sistema del sistema de enfriamiento del agua de mar: Los tubos Titanium de los refrigeradores centrales de la nave, índice <0,0005mm/year de la corrosión en agua de mar de la salinidad 3,5%
Generación de energía de diferencia de temperatura del océano: los tubos de intercambio de calor frío profundo de aleación de titanio funcionan entre agua de mar superficial de 5 ℃ y agua fría de mar profundo de 2 ℃, y la eficiencia de generación de energía de diferencia de temperatura aumenta a 4.2%
Nueva energía y protección del medio ambiente
Pila de combustible: estructura de intercambio de calor de microcanal de placa bipolar de titanio para lograr un control preciso del calor de reacción de hidrógeno y oxígeno (fluctuación de temperatura ± 0,5 ℃)
Sistema de captura de carbono: intercambiador de calor de fuelle de titanio de torre de regeneración de solvente amino, resistente a la corrosión de la solución de CO₂-amina, consumo de energía de regeneración reducido en un 35%
Fabricación de gama alta
Fábrica de obleas semiconductoras: tubo de intercambio de calor de titanio de agua de pureza ultraalta, rugosidad superficial Ra≤ 0.4μm, evitar la contaminación por partículas
Aeroespacial: matriz capilar de titanio del sistema de control térmico regenerativo de la nave espacial, la densidad de potencia de transferencia de calor alcanza los 500W/cm²
