Sélection des matériaux pour les tubes en spirale (élément d'échange thermique central) d'un échangeur de chaleur en spirale. Le choix dépend principalement de trois facteurs fondamentaux : les caractéristiques du fluide (corrosivité, température, pression), l'efficacité d'échange thermique requise et le budget. La priorité doit être donnée à l’équilibre entre la résistance à la corrosion, la conductivité thermique et la résistance structurelle. Ce qui suit est une description détaillée des classifications, propriétés et scénarios applicables des matériaux couramment utilisés :
Matériaux de base couramment utilisés (applicables aux conditions générales de travail)
1. Caractéristiques de base de l'acier au carbone (acier Q235, 20#) :
Il a une conductivité thermique élevée (environ 45 W/(m·K)), un faible coût, un traitement et un soudage faciles et une bonne résistance structurelle ; il a une faible résistance à la corrosion et ne convient qu'aux fluides propres non-corrosifs (tels que l'eau propre, la vapeur saturée et les gaz/liquides industriels sans acides ni alcalis).
2. Acier inoxydable (304, 316L, 321)Caractéristiques clés :
Haute résistance à la corrosion (304 résistant à la corrosion faible, 316L résistant à la corrosion forte, contient du molybdène, 321 résistant à la corrosion intergranulaire) ; Conductivité thermique modérée (304 environ 16 W/(m・K), légèrement inférieure à celle de l'acier au carbone), résistance aux températures élevées (température de fonctionnement continu inférieure ou égale à 600 degrés), facile à nettoyer, répond aux normes d'hygiène alimentaire/pharmaceutique ; Coût plus élevé que l’acier au carbone, exigences modérées en matière de processus de soudage.
Matériaux hautes-performances résistants à la corrosion-(adaptés aux conditions de travail hautement corrosives)
1. Alliages de titane (TA1, TA2)
Caractéristiques principales : il présente une résistance extrêmement forte à la corrosion (il peut résister à presque tous les milieux acides et alcalins, y compris l'acide chlorhydrique concentré, l'acide sulfurique, la solution chlor-alcaline et l'eau de mer), et il n'y a aucun risque de corrosion par piqûres ou de corrosion caverneuse.
2.Hastelloy (C-276, C-22)Caractéristiques clés :
Acier inoxydable ultra-résistant à la corrosion-(résistant aux acides oxydants, aux acides réducteurs, aux fluides contenant du fluor/chlore-et à la corrosion à haute-température) ; Résistance à haute température (inférieure ou égale à 800 degrés), haute résistance, adaptée aux conditions de travail extrêmes ; Coût extrêmement élevé (environ 1,5 à 2 fois celui des alliages de titane) et difficile à traiter.
3. Cuivre et alliages de cuivre (cuivre pur T2, laiton H68, cupronickel B30) Caractéristiques clés :
Conductivité thermique extrêmement élevée (environ 401 W/(m·K) pour le cuivre, plus de 20 fois celle de l'acier inoxydable), résultant en une efficacité d'échange thermique optimale ; Le cuivre a une résistance à la corrosion modérée (convient aux milieux neutres sans oxydation), le laiton a une résistance à la corrosion légèrement inférieure et le cupronickel (alliage de cuivre -nickel) est résistant à la corrosion des milieux contenant de l'eau de mer et du chlore - ; Coût modéré (supérieur à celui de l'acier au carbone, inférieur à celui de l'acier inoxydable) et facile à traiter et à plier (adapté à l'enroulement en spirale).
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