专利名称：导热复合材料紧凑型板壳式换热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及通用的热交换设备，特别涉及一种耐腐蚀、传热效率高的紧凑型板壳式换热器。
背景技术：
传统的金属材料换热器中，管壳式换热器的紧凑性最差，板壳式换热器紧凑度提高，传热效率提高，但制造工艺复杂，焊接技术要求高，而常规的紧凑型板翅式换热器体积小、重量轻、占地少、成本低，传热效率高，但工作压力和温度受到周边密封的限制。又石油、化工、制药、轻工等行业的换热设备，有大量是运行在腐蚀环境下，在这些设备服役的过程中，腐蚀失效导致设备的使用寿命降低，给长周期安全可靠的生产带来严重的影响。因此迫切需要耐腐蚀性能良好的高效换热设备，以解决腐蚀性介质(如浓盐酸、氢氟酸、硫酸、发烟硫酸、氯气、三氯化硫、四氯化二氮、烧碱、有机溶剂、有机酸等)传热过程中的换热设备易腐蚀、寿命短、易老化、能耗高等诸多问题。而长期以来，普遍选择的由金属材料作为导热材料的换热设备，由于其抗腐蚀性能差而限制了其应用范围。近些年来，以一些耐腐蚀的聚合物作为导热基材引起研究者的注意，金属热交换器的缺点是不耐腐蚀，合金材料的缺点是价格昂贵，而导热塑料则克服了上述缺点，但国内的导热塑料换热器主要形式为列管式，结构不紧凑，传热效率低，最大瓶颈在于塑料的导热系数小，强度低。目前国内也已有多家生产厂专业制造氟塑料换热器，使用的领域涉及硝酸、硫酸、磺酸、王水、强碱、氧化物等工艺介质，并已尝试应用石墨改性来提高聚四氟乙烯和聚丙烯的导热性能以及碳纤维来增强其力学性能，并有板式和板翅式复合材料换热器，但仍是沿用金属板式换热器的结构，不能充分有效的利用材料本身的性能。而石墨列管换热器，如公开号为CN1789883A的中国发明专利申请就披露了一种利用石墨管代替金属管进行传热的板壳式换热器，尽管也起到了防腐蚀的目的，但热处理量低，维护工作量大，使用成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种导热复合材料紧凑型板壳式换热器，该换热器耐腐蚀、热交换效率高、结构紧凑，尤其适用于强酸、强碱等苛性腐蚀环境下运行。
本发明所采取的技术方案是一种导热复合材料紧凑型板壳式换热器，包括壳体、芯体和封板，壳体与芯体通过封板连接，壳体与封板通过法兰连接，芯体包括隔板、翅片和封条，相邻两隔板之间具有翅片，翅片包括金属翅片和耐腐蚀导热复合材料翅片，金属翅片与耐腐蚀导热复合材料翅片交替间隔设置，耐腐蚀导热复合材料翅片与壳体之间还具有封条。
所述的耐腐蚀导热复合材料翅片为聚四氟乙烯复合材料平直翅片。
所述的隔板、封条采用聚四氟乙烯复合材料制成。
所述的封板上具有长条形开口，隔板通过开口并与封板连接。
所述的封板与隔板采用优质的含氟粘结剂粘接。
所述的耐腐蚀导热复合材料翅片如果用金属材料翅片替换，可以使用于换热介质洁净的场合，同时保持除耐腐蚀性外的其它技术效果。
所述的隔板与翅片之间采用优质的含氟粘结剂粘接。
所述的隔板与封条之间采用的含氟粘结剂粘接。
本发明所能达到的技术效果是1、本发明金属翅片与聚四氟乙烯导热复合材料翅片间隔设置，聚四氟乙烯导热复合材料翅片的通道走腐蚀性、易结垢的介质(比如硫酸及其盐溶液)，保证了设备的耐腐蚀性，金属翅片的通道内走较洁净的介质(如水蒸气)，两种介质可以形成完全的逆流换热，再加之翅片的强化传热，保证了换热的高效性。
2、本发明采用长条开口封板上胶结层设隔板结构，改变了常规氟塑料管壳式换热器的管束结构，也不同于常规的板壳式换热器的板间点焊结构，形成了紧密排列的紧凑式翅片换热通道，换热效率高，耐腐蚀性好，同时结构强度大，承载能力较高。
3、本发明的耐温性好、耐压性高、体积小、使用寿命长，特别适用于一侧有相变的介质环境，此时换热器的给热系数高，压降小。
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明芯体的结构示意图。
图3为图2的A-A剖视图。
图4为图3中I部分的局部放大图。
图5为封板与开口的位置关系图。
图6为封板与隔板之间的胶接关系图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的描述如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，该导热复合材料紧凑型板壳式换热器，包括壳体10、芯体20和封板30，芯体20通过封板30连接在壳体10上，芯体20包括隔板21、翅片22和封条23，封板30上具有长条形开口31，隔板(21)穿过开口(31)并与封板(30)连接，形成密封良好的换热通道，具备足够的结构强度，相邻两隔板21之间具有翅片22，翅片22有金属翅片2201和耐腐蚀导热复合材料翅片2202，金属材料(如铝、不锈钢)构成的金属翅片2201与聚四氟乙烯复合材料制成的耐腐蚀翅片2202交替间隔设置，耐腐蚀导热复合材料翅片2202与壳体10之间还具有封条23，隔板21、封条23采用聚四氟乙烯复合材料制成，封板30与隔板21、隔板21与翅片22、隔板21与封条30之间均采用优质的含氟粘结剂24粘接，使得足够的强度下没有热影响区，耐腐蚀性好。需要说明的是耐腐蚀导热复合材料翅片2201如果用金属材料翅片2202替换，可以使用于换热介质洁净的工况条件下，保持了除耐腐蚀性以外的其它技术效果，仍属本发明保护的范畴。
该管壳式换热器的物理特性满足以下条件(1)耐腐蚀性耐有机、无机化合物腐蚀介质；(2)耐温性-100℃～250℃；(3)耐压性能最大压力达1MPa；(4)使用寿命达6年以上。以上特性使得使用该管壳式换热器具备以下优点(1)换热效率高，热处理量大与传统管壳式换热器和石墨列管式换热器相比，该紧凑型板壳式换热器的效率高。在相同硫酸加热工况条件下，使用10台石墨列管式换热器，每台处理量4-5T/h；而本板壳式换热器一台的处理量就可达40-50T/h，同样处理量下，设备占地面积大幅度减小，约为石墨列管式的1/10；(2)比传统的板式、板壳式换热器承受压力和温度能力强，密封性好，安全可靠，同时比传统的管壳式换热器紧凑重量轻；(3)对于相同规格的壳体直径管壳式换热器，可以用该管壳式换热器芯体替换使用，尤其是使用在壳侧有相变、管程有腐蚀和结垢的换热情况。
权利要求
1.一种导热复合材料紧凑型板壳式换热器，包括壳体(10)、芯体(20)和封板(30)，壳体(10)与芯体(20)通过封板(30)连接，壳体(10)与封板(30)通过法兰连接，其特征在于芯体(20)包括隔板(21)、翅片(22)和封条(23)，相邻两隔板(21)之间具有翅片(22)，翅片(22)包括金属翅片(2201)和耐腐蚀导热复合材料翅片(2202)，金属翅片(2201)与耐腐蚀导热复合材料翅片(2202)交替间隔设置，耐腐蚀导热复合材料翅片(2202)与壳体(10)之间还具有封条(23)。
2.如权利要求1所述的导热复合材料紧凑型板壳式换热器，其特征在于耐腐蚀导热复合材料翅片(2202)为聚四氟乙烯复合材料平直翅片。
3.如权利要求1所述的导热复合材料紧凑型板壳式换热器，其特征在于隔板(21)、封条(23)采用聚四氟乙烯复合材料制成。
4.如权利要求1所述的导热复合材料紧凑型板壳式换热器，其特征在于封板(30)上具有长条形开口(31)，隔板(21)穿过开口(31)并与封板(30)连接。
5.如权利要求1所述的导热复合材料紧凑型板壳式换热器，其特征在于封板(30)与隔板(21)采用优质的含氟粘结剂(24)粘接。
6.如权利要求1或4所述的导热复合材料紧凑型板壳式换热器，其特征在于耐腐蚀导热复合材料翅片(2202)用金属材料翅片(2201)替换，用于换热介质洁净非腐蚀工况下。
7.如权利要求1、2、3、4或5所述的导热复合材料紧凑型板壳式换热器，其特征在于隔板(21)与翅片(22)之间采用优质的含氟粘结剂(24)粘接。
8.如权利要求1、2、3、4或5所述的导热复合材料紧凑型板壳式换热器，其特征在于隔板(21)与封条(23)之间采用的含氟粘结剂(24)粘接。
全文摘要
本发明公开了一种导热复合材料紧凑型板壳式换热器，包括壳体、芯体和封板，芯体包括隔板、翅片和封条，相邻两隔板之间具有翅片，翅片包括金属翅片和耐腐蚀导热复合材料翅片，金属翅片与耐腐蚀导热复合材料翅片交替间隔设置，耐腐蚀材料导热复合材料翅片与壳体之间还具有封条。本发明金属翅片与耐腐蚀材料翅片间隔设置，耐腐蚀材料翅片的通道走腐蚀性、易结垢的介质，金属翅片的通道内走较洁净的介质，两种介质形成完全的逆流换热，保证了换热的高效性。采用长条开口封板上胶结隔板结构，改变了常规氟塑料管壳式换热器的管束结构，也不同于板式或板翅式换热器，换热效率高，耐腐蚀性好，同时结构强度大，承载能力较高。
文档编号F28D1/02GK1963367SQ200610128280
公开日2007年5月16日 申请日期2006年11月27日 优先权日2006年11月27日
发明者刘敏珊, 孙爱芳, 董其伍 申请人:郑州大学