圓塊孔式石墨換熱器的設計工藝以及使用

圓塊孔式石墨換熱器的運用及工藝核算討論

1  原材料（不透性石墨）對圓塊孔式石墨換熱器功能的影響

    不透性石墨具有耐腐蝕性好，熱導率高，運用溫度較高等長處。但因所選用的石墨原資料(顆粒度、浸漬劑，石墨化程度等)不同影響了設備的運用壽命和安全性。

1.1  顆粒大小

    構成石墨母材的顆粒度越大，則資料體積密度越小，機械強度愈低。顆粒間的孔洞越大，鉆削孔時或許暴露更多通孔，孔隙率增高。為到達運用要求的細密性則浸漬劑的數量就會增多，影響浸漬質量和不透性石墨的導熱性。密度大，則機械強度越大。所以，選用體積密度高（細顆粒、B級）的母材進行浸漬熱處理，所加工生產的設備質量穩定性和安全性高，運用作用好。

1.2  浸漬劑

    浸漬劑在石墨母材中填充空隙，浸漬劑品種的不同，將直接影響不透性石墨的耐腐蝕性。浸入量不同，則影響不透性石墨運用溫度和耐蝕程度。浸漬真空度大，加壓壓力高，可削減浸漬次數，換熱作用亦優于傳統浸漬工藝（三遍浸漬、三遍熱處理）。

    因浸漬樹脂的耐腐蝕功能遠低于石墨本身的耐蝕性，所以浸入量越多，耐腐蝕越差，耐溫差急性更差，因此一般要求浸入量不得超過10%。酚醛樹脂浸漬不透性石墨可滿足該類設備運用要求。不透性石墨資料經180∽300℃中溫處理，可以增大浸漬樹脂穩定性，延長設備運用壽命。

1.3  石墨化程度

    石墨資料一般可分為半石墨化電極（再生電極）和石墨化電極兩大類。再生電極熱導率低于石墨化電極，不宜用作導熱資料。石墨化電極熱導率λ=100∽130w/m·k或更高，耐溫差急變功能優于再生電極。石墨化程度直接影響了設備的換熱作用，國外全部為細顆�；�工專用石墨化資料。我國新公布的國家規范《石墨制壓力容器》推薦運用接近國外規范的B級石墨資料。

2   圓塊孔式石墨換熱器結構與特色

    圓塊孔式石墨換熱器為目前較先進，功能較優勝的一種石墨換熱器。圓柱體換熱塊選用規范單元塊，具有較高的結構強度，本結構不選用膠結劑而選用聚四氟乙烯O型圈密封介質，加裝壓力彈簧作熱脹冷縮的自動補償機構，選用短通道、增加再分配室以提高紊流效應等，因此本換熱器具有結構強度高、耐溫耐壓功能強、抗沖擊功能好、傳熱效率高、運用壽命長并便于檢修的特色。本系列產品廣泛用作加熱器、冷卻器、冷凝器。

　  技能特性： 規劃溫度：-20～200℃（可以提高到320℃）

規劃壓力：常壓～0.6MPa（亦可根據用戶需求規劃、制作0.6～2.4MPa壓力的本型產品）規格：3～400平方米

3 石墨換熱器傳熱核算

石墨設備運用可分為液-液，液-氣換熱兩種方式。運用圓塊孔式石墨換熱器的兩種流體的流向為錯流和簡單折流。即：縱向沿一個方向活動，而橫向（冷卻水或冷凍鹽水）與縱向呈垂直的方向先沿一個方向活動，然后折回向相反方向活動，如此反復地作折流運動。

其平均溫度的核算必須乘以校正系數εΔt，εΔt>0.8合理，否則需調整工藝參數。

石墨換熱器傳熱系數核算，可參照下表二、表三中數據；介質的垢層系數αd（w/m2·k）見表四。

石墨換熱器傳熱系數經驗值         表二

序號 處 理物 料 平均溫度℃ 換熱

方式 傳熱系數K w/(m2·k) 備     注

1 氯化氫氣體冷卻 100∽40 冷卻 34.89∽46.52 板式

2 氯化氫冷凝（97%HC1水冷） 75∽40 冷凝 34.89∽174.45 列管式

3 氯化氫冷凝（99%HC1鹽水冷） 40∽-15 冷凝 17.45∽34.89 列管式

4 鹽酸冷卻（21%HC1） 130∽25 冷卻 581.5∽930.4 列管、塊孔式

5 鹽酸冷卻（31%HC1） 80∽40 冷卻 348.9∽465.2 板式

6 列管式氣體冷卻器   34.89∽58.15 

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