钛材缠绕式换热设备的工作原理

文章由山东擎雷环境科技股份有限公司提供

一、设备概述与技术特性

钛材缠绕式换热设备是一种采用钛合金材料通过螺旋缠绕工艺制成的高效换热装置，广泛应用于化工、海洋工程、氯碱工业等强腐蚀性介质换热场景。其核心结构由钛合金管束、双管板密封系统、壳体及智能监测模块构成，设计压力可达4.0MPa，工作温度范围覆盖-200℃至400℃。设备采用三维立体缠绕管束，配合纳米涂层技术，传热系数较传统列管式设备提升50%，压降降低35%。

二、安装与调试规范

2.1 安装前准备

基础验收：检查设备基础平面度≤1mm/m，水平度偏差≤0.3mm，预留地脚螺栓孔位偏差≤3mm。

介质管路对接：管程接口采用金属缠绕垫片（钛材+石墨），壳程接口使用双“O"型圈密封结构，预紧力矩控制为：

M20螺栓：120N·m

M24螺栓：180N·m

电气连接：传感器接线采用屏蔽双绞线，接地电阻<2Ω，信号线与动力线分槽敷设。

2.2 冷态调试

气密性试验：

管程：充氮气至1.2倍设计压力，保压60分钟，泄漏率<0.01mL/min

壳程：真空度抽至10⁻⁴Pa，48小时压升率<2%

振动测试：在管束自由端布置三向加速度传感器，记录空载振动幅值：

轴向：<0.05mm

径向：<0.02mm

2.3 热态调试

升温曲线：按30℃/h速率升温，在300℃、600℃分别保温3小时，记录热膨胀量：

轴向：<20mm（设计预留间隙40mm）

径向：<3mm

流场优化：通过CFD模拟调整折流板间距（0.5D），使流体冲刷角控制在20-30°理想区间。

三、操作规程与运行监控

3.1 启动程序

预充液：管程充入导热油至液位计60%刻度，排气阀排出不凝气体。

逐步升温：按15℃/h速率升温至工作温度，期间每20分钟记录一次：

管程进出口温差：±0.5℃

壳程压降：±3%设计值

流量调节：采用变频泵控制流速：

管程：0.8-2.5m/s

壳程：0.3-1.2m/s

3.2 运行监控

参数记录：每小时记录关键参数：

进出口温度：±0.2℃

流体流量：±0.5%FS

振动幅值：±0.01mm

智能预警：设置三级报警阈值：

黄色预警：振动速度>3.0mm/s

红色警报：振动速度>5.0mm/s

紧急停机：温差>15℃或压降>10%设计值

3.3 停机程序

降温曲线：按20℃/h速率降温，在600℃、300℃分别保温2小时。

介质排空：管程导热油排净后充氮保护，壳程真空度保持<5Pa。

防护措施：设备表面涂覆防氧化涂层，管束内部充入干燥氮气（露点<-70℃）。