圆块孔式石墨换热器的设计工艺以及使用

圆块孔式石墨换热器的运用及工艺核算讨论

1  原材料（不透性石墨）对圆块孔式石墨换热器功能的影响

    不透性石墨具有耐腐蚀性好，热导率高，运用温度较高等长处。但因所选用的石墨原资料(颗粒度、浸渍剂，石墨化程度等)不同影响了设备的运用寿命和安全性。

1.1  颗粒大小

    构成石墨母材的颗粒度越大，则资料体积密度越小，机械强度愈低。颗粒间的孔洞越大，钻削孔时或许暴露更多通孔，孔隙率增高。为到达运用要求的细密性则浸渍剂的数量就会增多，影响浸渍质量和不透性石墨的导热性。密度大，则机械强度越大。所以，选用体积密度高（细颗粒、B级）的母材进行浸渍热处理，所加工生产的设备质量稳定性和安全性高，运用作用好。

1.2  浸渍剂

    浸渍剂在石墨母材中填充空隙，浸渍剂品种的不同，将直接影响不透性石墨的耐腐蚀性。浸入量不同，则影响不透性石墨运用温度和耐蚀程度。浸渍真空度大，加压压力高，可削减浸渍次数，换热作用亦优于传统浸渍工艺（三遍浸渍、三遍热处理）。

    因浸渍树脂的耐腐蚀功能远低于石墨本身的耐蚀性，所以浸入量越多，耐腐蚀越差，耐温差急性更差，因此一般要求浸入量不得超过10%。酚醛树脂浸渍不透性石墨可满足该类设备运用要求。不透性石墨资料经180∽300℃中温处理，可以增大浸渍树脂稳定性，延长设备运用寿命。

1.3  石墨化程度

    石墨资料一般可分为半石墨化电极（再生电极）和石墨化电极两大类。再生电极热导率低于石墨化电极，不宜用作导热资料。石墨化电极热导率λ=100∽130w/m·k或更高，耐温差急变功能优于再生电极。石墨化程度直接影响了设备的换热作用，国外全部为细颗粒化工专用石墨化资料。我国新公布的国家规范《石墨制压力容器》推荐运用接近国外规范的B级石墨资料。

2   圆块孔式石墨换热器结构与特色

    圆块孔式石墨换热器为目前较先进，功能较优胜的一种石墨换热器。圆柱体换热块选用规范单元块，具有较高的结构强度，本结构不选用胶结剂而选用聚四氟乙烯O型圈密封介质，加装压力弹簧作热胀冷缩的自动补偿机构，选用短通道、增加再分配室以提高紊流效应等，因此本换热器具有结构强度高、耐温耐压功能强、抗冲击功能好、传热效率高、运用寿命长并便于检修的特色。本系列产品广泛用作加热器、冷却器、冷凝器。

　  技能特性： 规划温度：-20～200℃（可以提高到320℃）

规划压力：常压～0.6MPa（亦可根据用户需求规划、制作0.6～2.4MPa压力的本型产品）规格：3～400平方米

3 石墨换热器传热核算

石墨设备运用可分为液-液，液-气换热两种方式。运用圆块孔式石墨换热器的两种流体的流向为错流和简单折流。即：纵向沿一个方向活动，而横向（冷却水或冷冻盐水）与纵向呈垂直的方向先沿一个方向活动，然后折回向相反方向活动，如此反复地作折流运动。

其平均温度的核算必须乘以校正系数εΔt，εΔt>0.8合理，否则需调整工艺参数。

石墨换热器传热系数核算，可参照下表二、表三中数据；介质的垢层系数αd（w/m2·k）见表四。

石墨换热器传热系数经验值         表二

序号 处 理物 料 平均温度℃ 换热

方式 传热系数K w/(m2·k) 备     注

1 氯化氢气体冷却 100∽40 冷却 34.89∽46.52 板式

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

3 氯化氢冷凝（99%HC1盐水冷） 40∽-15 冷凝 17.45∽34.89 列管式

4 盐酸冷却（21%HC1） 130∽25 冷却 581.5∽930.4 列管、块孔式

5 盐酸冷却（31%HC1） 80∽40 冷却 348.9∽465.2 板式

6 列管式气体冷却器   34.89∽58.15 

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