一种碳化硅双管板换热器的制作方法

本发明涉及换热器技术领域，具体而言，涉及一种碳化硅双管板换热器。

背景技术：

碳化硅具有极高的耐腐蚀、抗氧化和耐冲蚀性能，可耐高浓度硫酸、硝酸、磷酸、混合酸、强碱、氧化剂等，是唯一可耐氢氟酸腐蚀的陶瓷材料，而且使用寿命长。与贵金属钽、锆、哈氏合金等价格相比，它的价格比较低。而且碳化硅的热导率远高于其他耐腐蚀材料，同样换热效率下，碳化硅换热器使用的换热面积会更少。与石墨换热器相比，它的强度比较高，耐腐蚀性能更好；与搪瓷换热器相比，它的耐强酸能力强，不存在爆瓷问题；与氟塑料换热器相比，它的导热性能更好，耐压能力更强。

现有技术的碳化硅双管板换热器的碳化硅换热管容易发生轴向移动，具有腐蚀性的介质一般走管程，无腐蚀性的热媒或冷媒只能走壳程，限制了换热器的使用范围。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种碳化硅双管板换热器，防止在碳化硅双管板换热器使用过程中因流体冲刷和热膨胀导致碳化硅换热管轴向移动，使腐蚀性介质也可以走壳层，满足生产需求。

本发明是采用以下技术方案实现的：

一种碳化硅双管板换热器，包括至少一根碳化硅换热管、防腐壳体、第一封头、第二封头、第一密封结构和第二密封结构，防腐壳体的两端分别设置第一密封结构和第二密封结构，第一密封结构的远离防腐壳体的一端设置第一封头，第二密封结构的远离防腐壳体的一端设置第二封头，每根碳化硅换热管的两端分别设置于第一密封结构和第二密封结构。

进一步地，本发明较佳的实施例中，上述第一密封结构包括第一密封件、金属管板、防腐管板和第二密封件，金属管板设置于第一封头，金属管板设置有第一通孔，防腐管板设置于防腐壳体，防腐管板设置有第二通孔，碳化硅换热管通过第一密封件固定于第一通孔内，碳化硅换热管通过第二密封件固定于第二通孔内。

进一步地，本发明较佳的实施例中，上述第一通孔与第二通孔同轴设置。

进一步地，本发明较佳的实施例中，上述第一密封结构还包括金属支撑管，金属支撑管的两端分别卡设于第一通孔内和第二通孔内，碳化硅换热管穿过金属支撑管并通过第一密封件固定于第一通孔内和第二密封件固定于第二通孔内。

进一步地，本发明较佳的实施例中，上述第一密封件设置于金属支撑管的端部并套设于碳化硅换热管外，第一密封件位于第一通孔内，第一密封件从金属支撑管的端部朝向远离金属支撑管的方向依次包括四氟垫圈、o型圈、四氟垫圈、o型圈和四氟垫圈。

进一步地，本发明较佳的实施例中，上述第二密封件设置于金属支撑管的端部并套设于碳化硅换热管外，第二密封件位于第二通孔内，第二密封件从金属支撑管的端部朝向远离金属支撑管的方向依次包括四氟垫圈、o型圈、四氟垫圈、软性四氟填料和四氟垫圈。

进一步地，本发明较佳的实施例中，上述第一密封结构还包括金属压板，金属压板设置于第一封头且位于金属管板的远离防腐管板的一侧。

进一步地，本发明较佳的实施例中，上述第一密封结构还包括金属加强板，金属加强板设置于防腐壳体且位于防腐管板和金属管板之间，金属支撑管穿过金属加强板。

进一步地，本发明较佳的实施例中，上述碳化硅双管板换热器还包括第一固定结构和第二固定结构，第一固定结构用于固定第一封头和防腐壳体，第二固定结构用于固定第二封头和防腐壳体。

进一步地，本发明较佳的实施例中，上述第一固定结构包括第一法兰和第二法兰，第一法兰设置于第一封头，第二法兰设置于防腐壳体，第一法兰和第二法兰之间通过螺栓固定。

本发明的较佳实施例提供的碳化硅双管板换热器的有益效果是：使用防腐壳体，使腐蚀性介质也可以走壳层，满足生产需求。防腐壳体的两端分别设置第一密封结构和第二密封结构，第一密封结构的远离防腐壳体的一端设置第一封头，第二密封结构的远离防腐壳体的一端设置第二封头，每根碳化硅换热管的两端分别设置于第一密封结构和第二密封结构，在碳化硅换热管的两端分别设置第一密封结构和第二密封结构，防止在碳化硅双管板换热器使用过程中因流体冲刷和热膨胀导致碳化硅换热管轴向移动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图也属于本发明的保护范围。

图1为本发明实施例提供的碳化硅双管板换热器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的碳化硅双管板换热器中第一固定结构的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的碳化硅双管板换热器中第一密封结构的部分剖面图。

图标：100-碳化硅双管板换热器；110-碳化硅换热管；120-防腐壳体；130-第一封头；140-第二封头；150-第一密封结构；160-第二密封结构；170-第一固定结构；180-第二固定结构；121-气相进口；122-气相出口；123-冷凝液出口；131-冷媒进口；141-冷媒出口；124-吊耳；125-金属支座；190-防腐折流板；171-第一法兰；172-第二法兰；173-螺栓；151-金属管板；152-防腐管板；153-第一密封件；154-第二密封件；155-第一通孔；156-第二通孔；157-金属支撑管；158-第一端；159-第二端；161-金属压板；162-金属加强板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

实施例

本实施例提供了一种碳化硅双管板换热器100，主要用于对腐蚀性介质进行加热和冷却。

图1为本实施例提供的碳化硅双管板换热器100的结构示意图。请参阅图1，本实施例中，碳化硅双管板换热器100使用时是水平放置的，包括至少一根碳化硅换热管110、防腐壳体120、第一封头130、第二封头140、第一密封结构150、第二密封结构160、第一固定结构170和第二固定结构180，防腐壳体120的两端分别设置第一密封结构150和第二密封结构160，第一密封结构150的远离防腐壳体120的一端设置第一封头130，第一固定结构170用于固定第一封头130和防腐壳体120，第二密封结构160的远离防腐壳体120的一端设置第二封头140，第二固定结构180用于固定第二封头140和防腐壳体120，每根碳化硅换热管110的两端分别设置于第一密封结构150和第二密封结构160。

在碳化硅换热管110的两端分别设置第一密封结构150和第二密封结构160，防止在碳化硅双管板换热器100使用过程中因流体冲刷和热膨胀导致碳化硅换热管110轴向移动。

使用防腐壳体120，使腐蚀性介质也可以走壳层，满足生产需求。优选地，本实施例中，壳程走腐蚀性介质，管程走非腐蚀性介质。防腐壳体120作为碳化硅双管板换热器100的壳层，本实施例中，防腐壳体120为搪瓷壳体。防腐壳体120为圆柱型，是水平设置，防腐壳体120设置有气相进口121、气相出口122和冷凝液出口123，气相进口121设置于防腐壳体120的远离第一封头130的一侧，气相出口122设置于防腐壳体120的靠近第一封头130的一侧，冷凝液出口123设置于防腐壳体120的靠近第一封头130的一侧且位于气相出口122的下方。第一封头130设置有冷媒进口131，第二封头140设置有冷媒出口141，能够交替换热，提高热交换的效率，使腐蚀性介质的冷却效果更好。

本实施例中，防腐壳体120的上端还设置了吊耳124和下端还设置了金属支座125，以便对碳化硅双管板换热器100进行安装。

防腐壳体120内安装了多个防腐折流板190，多个防腐折流板190沿第一封头130至第二封头140的方向依次间隔设置于防腐壳体120。本实施例中，防腐折流板190为单弓形防腐折流板190，通过防腐折流板190的安装，可以腐蚀性介质的返流混合现象，避免经过冷却后的腐蚀性介质回流。本实施例中，防腐折流板190为聚四氟乙烯折流板，但不仅限于这种材料，能够防腐的材料制成的折流板均可。

本实施例中，每根碳化硅换热管110的两端均为开口设置，冷媒从冷媒进口131进入第一封头130内，在通过碳化硅换热管110的开口进入碳化硅换热管110内流动，并流入第二封头140内，再从冷媒出口141流出，对壳层的腐蚀性介质进行冷却。碳化硅换热管110具有很高的导热率、高强度、耐高温和防酸碱腐蚀特性，适合高温、高压、强酸和强碱等环境，使碳化硅双管板换热器100具有很好的换热效果，也能够延长设备的使用寿命，降低生产成本。

为了实现第一封头130、防腐壳体120和第二封头140之间的连接，第一固定结构170用于固定第一封头130和防腐壳体120，第二固定结构180用于固定第二封头140和防腐壳体120，第一固定结构170和第二固定结构180的结构相同，安装的位置不同。图2为本实施例提供的碳化硅双管板换热器100中第一固定结构170的结构示意图。请参阅图2，本实施例中，第一固定结构170包括第一法兰171和第二法兰172，第一法兰171设置于第一封头130，第二法兰172设置于防腐壳体120，第一法兰171和第二法兰172之间通过螺栓173固定。使第一封头130与防腐壳体120之间和第二封头140与防腐壳体120之间的固定效果更好。

第一密封结构150的远离防腐壳体120的一端设置第一封头130，第二密封结构160的远离防腐壳体120的一端设置第二封头140，第一密封结构150和第二密封结构160的设置，使防腐壳体120与第一封头130和防腐壳体120与第二封头140的密封效果更好。同时，通过第一密封结构150和第二密封结构160对碳化硅换热管110进行安装。

图3为本实施例提供的碳化硅双管板换热器100中第一密封结构150的部分剖面图。请一并参阅图2和图3，本实施例中，第一密封结构150与第二密封结构160的结构完成相同，并相对于防腐壳体120对称设置，第一封头130与第二封头140的结构也完成相同，并相对于防腐壳体120对称设置。第一密封结构150包括第一密封件153、金属管板151、防腐管板152和第二密封件154，金属管板151设置于第一封头130，金属管板151设置有第一通孔155，防腐管板152设置于防腐壳体120，防腐管板152设置有第二通孔156，碳化硅换热管110通过第一密封件153固定于第一通孔155内，碳化硅换热管110通过第二密封件154固定于第二通孔156内。

通过第一密封件153和第二密封件154的设置，使碳化硅换热管110与金属管板151与防腐管板152的连接更加牢固，并具有很好的密封效果，防止腐蚀性介质发生渗漏。同时，金属管板151的设置，可以防止防腐管板152的变形，延长设备的使用寿命。

第一通孔155与第二通孔156同轴设置，使碳化硅换热管110的安装更加稳定，进一步避免碳化硅换热管110轴向移动。

第一密封结构150还包括金属支撑管157，金属支撑管157的两端分别卡设于第一通孔155内和第二通孔156内，碳化硅换热管110穿过金属支撑管157并通过第一密封件153固定于第一通孔155内和第二密封件154固定于第二通孔156内，使碳化硅换热管110的安装更加稳定，进一步避免碳化硅换热管110轴向移动。

优选地，金属支撑管157包括第一端158和第二端159，第一端158设置于第一通孔155内，第二端159设置于第二通孔156内，金属管板151和防腐管板152之间具有间隙，通过金属支撑管157的安装，将碳化硅换热管110套设于金属支撑管157内，可以增加第一密封结构150的强度，对碳化硅换热管110形成保护，避免其发生损坏。

第一密封件153设置于金属支撑管157的端部并套设于碳化硅换热管110外，第一密封件153位于第一通孔155内，第一密封件153从金属支撑管157的端部朝向远离金属支撑管157的方向依次包括四氟垫圈、o型圈、四氟垫圈、o型圈和四氟垫圈。即第一密封件153从靠近第一端158到远离第一端158的方向依次设置四氟垫圈、o型圈、四氟垫圈、o型圈和四氟垫圈，使碳化硅换热管110与金属管板151之间的密封效果更好，同时，避免金属管板151对碳化硅换热管110形成挤压，避免碳化硅换热管110发生损坏，也使碳化硅换热管110安装过程更加安全。

第一密封结构150还包括金属压板161，金属压板161设置于第一封头130且位于金属管板151的远离防腐管板152的一侧。即金属压板161设置于金属管板151的远离防腐管板152的一侧，进一步提高第一密封结构150的强度。金属压板161与金属管板151用金属螺栓173固定，且金属压板161开孔数量布局与金属管板151一致，保证流体能够顺利通过，同时也能防止碳化硅换热管110轴向移动。金属管板151整体压紧的密封方式，减少了单个密封丝堵的使用量，降低了设备整体的制造成本。

第二密封件154设置于金属支撑管157的端部并套设于碳化硅换热管110外，第二密封件154位于第二通孔156内，第二密封件154从金属支撑管157的端部朝向远离金属支撑管157的方向依次包括四氟垫圈、o型圈、四氟垫圈、软性四氟填料和四氟垫圈，即第二密封件154从靠近第一端158到远离第一端158的方向依次设置四氟垫圈、o型圈、四氟垫圈、软性四氟填料和四氟垫圈，使碳化硅换热管110与金属管板151之间的密封效果更好，同时，避免金属管板151对碳化硅换热管110形成挤压，避免碳化硅换热管110发生损坏，也使碳化硅换热管110安装过程更加安全。本实施例中，软性四氟填料可以用其他材质的o型圈替代，如：全氟醚，氟橡胶和硅橡胶等。

第一密封结构150还包括金属加强板162，金属加强板162设置于防腐壳体120且位于防腐管板152和金属管板151之间，金属支撑管157穿过金属加强板162。即金属加强板162设置于防腐管板152，进一步提高第一密封结构150的强度，避免防腐管板152变形。防腐管板152与金属加强板162连接方式采用金属螺栓173固定的方式，防止在设备使用过程中因高温高压引起防腐管板152形变，造成密封泄露。

本实施例中，金属管板151、金属压板161、金属支撑管157和金属加强板162所使用材质可以为碳钢，不锈钢，铝合金等。金属压板161与金属管板151的连接方式除了用螺栓173连接，还可以采用焊接或粘胶粘合等固定方式。

金属加强板162也相应设置有通孔，方便碳化硅换热管110和金属支撑管157的安装，金属压板161相应设置有通孔，方便冷媒流进碳化硅换热管110内进行热交换。本实施例中，第一密封结构150，沿第一封头130至第二封头140的方向依次设置金属压板161、金属管板151、金属加强板162和防腐管板152，使第一密封结构150的结构更加牢固，避免腐蚀性介质进入第一封头130，通过防腐管板152防止腐蚀液的渗漏。

具体地，第一密封件153中，沿第一封头130至第二封头140的方向依次设置四氟垫圈、o型圈、四氟垫圈、o型圈和四氟垫圈，避免冷媒从第一通孔155进入到金属管板151与防腐管板152的间隙中，即避免冷媒从碳化硅换热管110与金属管板151之间的间隙渗漏。第二密封件154中，沿第一封头130至第二封头140的方向依次设置四氟垫圈、o型圈、四氟垫圈、软性四氟填料和四氟垫圈，避免腐蚀性介质从第二通孔156处进入金属加强板162，即避免腐蚀液从碳化硅换热管110与防腐管板152之间的间隙渗漏。

本实施例中，第一密封结构150的安装顺序是，先依次安装防腐管板152、金属加强板162、金属管板151和金属压板161，再安装碳化硅换热管110，后依次安装第二密封件154、金属支撑管157和第一密封件153，使防腐管板152和金属管板151通过螺栓173安装在第一法兰171和第二法兰172之间，碳化硅换热管110牢固的安装在第一密封结构150上。第一密封件153和第二密封件154的设置，使碳化硅换热管110与第一密封结构150之间采用整体金属管板151压紧密封填料，金属管板151外侧用金属孔板压盖限制碳化硅换热管110位移，防止碳化硅换热管110在使用过程中因流体冲刷和热膨胀而导致碳化硅换热管110轴向移动。

防腐管板152为聚四氟乙烯管板，或钢衬四氟管板；但不仅限于这两种材料，能够进行防腐的材料制成的管板均可。本实施例中，防腐管板152用于密封壳侧，金属管板151用于密封管侧，两块管板单独密封，无论是壳侧泄露还是管侧泄露都可以及时发现。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。