碳化硅列管式换热器的制作方法

本实用新型涉及列管式换热器技术领域，尤其涉及一种碳化硅列管式换热器。

背景技术：

换热器是一种常见的能源利用设备，它应用于石油、化工、动力、能源和环保等各个工业领域，其中列管式换热器因其加工制造简单、耐高温高压、适应性强等特点，是应用最广泛的换热器之一。

现有技术中的化工医药类列管式换热器材料通常采用各类金属合金、搪玻璃、氟塑料和石墨等材料，而这些换热器在防腐蚀、耐温性、导热率及强度等方面均存在各自的弊病。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本实用新型提供的一种碳化硅列管式换热器，以解决现有技术中存在的各类金属合金、搪玻璃、氟塑料和石墨等材料的列管式换热器在防腐蚀、耐温性、导热率及强度等方面均存在各自的弊病的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

本实用新型提供的一种碳化硅列管式换热器，包括换热器筒体、两个第一管板、两个封头、多个碳化硅换热管和多个第一密封组件；所述第一管板紧贴设置于所述换热器筒体与两个所述封头之间；全部所述碳化硅换热管均横向平行设置于所述换热器筒体内，全部所述碳化硅换热管均匀穿设于所述第一管板上，任一所述碳化硅换热管均通过所述第一密封组件紧密连接于两个所述第一管板之间；所述第一管板呈钢衬注塑模压pfa结构；所述封头呈内衬有pfa结构。

本实用新型提供的碳化硅列管式换热器，优选地，所述第一密封组件包括全氟醚组合垫圈和第一螺母；所述全氟醚组合垫圈紧贴设置于所述第一管板和所述碳化硅换热管之间，所述全氟醚组合垫圈套设于所述碳化硅换热管上；所述第一螺母压紧设置于所述第一管板上，所述第一螺母套设于所述碳化硅换热管的两端，所述第一螺母由pfa制成。

本实用新型提供的碳化硅列管式换热器，优选地，还包括两个由碳钢制成的第二管板和多个第二密封组件；两个所述第二管板设置于两个所述第一管板之间，一个所述第二管板与一个所述第一管板紧贴设置；全部所述碳化硅换热管均匀穿设于所述第二管板上，任一所述碳化硅换热管均通过所述第二密封组件紧密连接于两个所述第二管板之间。

本实用新型提供的碳化硅列管式换热器，优选地，所述第二密封组件包括氟硅胶垫圈和第二螺母；所述氟硅胶垫圈紧贴设置于所述第二管板和所述碳化硅换热管之间，所述氟硅胶垫圈套设于所述碳化硅换热管上；所述第二螺母压紧设置于所述第二管板上，所述第二螺母套设于所述碳化硅换热管的两端，所述第二螺母由碳钢制成。

本实用新型提供的碳化硅列管式换热器，优选地，还包括多个成对设置的连接法兰；所述第一管板、所述封头通过所述连接法兰和卡子固定连接。

本实用新型提供的碳化硅列管式换热器，优选地，还包括多个减震板；全部所述减震板均纵向平行设置于所述换热器筒体内，所述减震板套设于全部所述碳化硅换热管上，所述减震板与所述碳化硅换热管紧密连接，相邻所述减震板之间留有间距。

本实用新型提供的碳化硅列管式换热器，优选地，还包括多个耳式支座；全部所述耳式支座均固定设置于所述换热器筒体上，相邻所述耳式支座之间留有间距。

本实用新型提供的碳化硅列管式换热器，优选地，还包括管程入口和管程出口、壳程入口和壳程出口；所述管程入口和所述管程出口分别开设于两个所述封头上；所述壳程入口和所述壳程出口分别开设于所述换热器筒体上。

本实用新型提供的碳化硅列管式换热器，优选地，所述第二管板与所述换热器筒体焊接固定；所述第一管板与所述第二管板焊接固定。

本实用新型提供的碳化硅列管式换热器，优选地，所述换热器筒体采用碳钢制成。

上述技术方案具有如下优点或者有益效果：

本实用新型提供的一种碳化硅列管式换热器，包括换热器筒体、两个第一管板、两个封头、多个碳化硅换热管和多个第一密封组件；第一管板紧贴设置于换热器筒体与两个封头之间；全部碳化硅换热管均横向平行设置于换热器筒体内，全部碳化硅换热管均匀穿设于第一管板上，任一碳化硅换热管均通过第一密封组件紧密连接于两个第一管板之间；第一管板呈钢衬注塑模压pfa结构；封头呈内衬有pfa结构；换热器筒体采用碳钢制成。本实用新型一方面采用碳化硅制成的换热管，其导热率高，热膨胀系数小，抗热震性高，适用于高温物料的换热，同时具有很强的抗腐蚀能力，从而大幅提高了换热器对强腐蚀高温工况的适应性；另一方面，单个碳化硅换热管采用单个第一密封组件进行密封，使得每一换热管均为独立的密封结构，用户对于单个碳化硅换热管的维修也变得更为便捷高效，延长了换热器的整体使用寿命。更为重要的是，本实用新型还通过设置呈钢衬注塑模压pfa结构的第一管板以及内衬有pfa结构的封头，使得第一管板和封头具有更好的防腐蚀效果，且其整体结构更为稳定可靠，从而本实用新型解决了现有技术中存在的各类金属合金、搪玻璃、氟塑料和石墨等材料的列管式换热器在防腐蚀、耐温性、导热率及强度等方面均存在各自的弊病的问题。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1是本实用新型实施例1提供的碳化硅列管式换热器的结构示意简图；

图2是图1中第一密封组件和第二密封组件的局部结构放大示意简图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的说明，显然所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对附图中提供的本实用新型实施例中的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1：

现有技术中的化工医药类列管式换热器材料通常采用各类金属合金、搪玻璃、氟塑料和石墨等材料，而这些换热器在防腐蚀、耐温性、导热率及强度等方面均存在各自的弊病。

为了解决现有技术中存在的各类金属合金、搪玻璃、氟塑料和石墨等材料的列管式换热器在防腐蚀、耐温性、导热率及强度等方面均存在各自的弊病的问题，本实用新型实施例1提供的一种碳化硅列管式换热器，如图1-图2所示，包括换热器筒体101、两个第一管板102、两个封头103、多个碳化硅换热管104和多个第一密封组件105；第一管板102紧贴设置于换热器筒体101与两个封头103之间；全部碳化硅换热管104均横向平行设置于换热器筒体101内，全部碳化硅换热管104均匀穿设于第一管板102上，任一碳化硅换热管104均通过第一密封组件105紧密连接于两个第一管板102之间；第一管板102呈钢衬注塑模压pfa结构；封头103呈内衬有pfa结构；换热器筒体101采用碳钢制成。本实用新型一方面采用碳化硅制成的换热管，其导热率高，热膨胀系数小，抗热震性高，消除了换热管因热胀冷缩而对换热器造成的破坏，且由于碳化硅制品耐高温，适用于高温物料的换热，同时具有很强的抗腐蚀能力，从而大幅提高了换热器对强腐蚀高温工况的适应性。另一方面，单个碳化硅换热管104采用单个第一密封组件105进行密封，使得每一换热管均为独立的密封结构，用户对于单个碳化硅换热管104的维修也变得更为便捷高效，避免了换热器整体报废现象，从而延长了换热器的整体使用寿命。更为重要的是，本实用新型还通过设置呈钢衬注塑模压pfa结构的第一管板102以及内衬有pfa结构的封头103，由于pfa具有卓越的耐化学腐蚀性、耐摩擦性和材料稳定性，适于制作耐腐蚀件、减摩耐摩件和密封件等，从而使得第一管板102和封头103具有更好的防腐蚀效果，且其整体结构更为稳定可靠。从而本实用新型提供的碳化硅列管式换热器，在密封性、抗压性、防腐蚀性、导热率等方面都做出了整体的升级，解决了现有技术中存在的各类金属合金、搪玻璃、氟塑料和石墨等材料的列管式换热器在防腐蚀、耐温性、导热率及强度等方面均存在各自的弊病的问题。

为了提高换热器的整体密封性能，本实施例提供的碳化硅列管式换热器，进一步地，如图1-图2所示，第一密封组件105包括全氟醚组合垫圈1051和第一螺母1052；全氟醚组合垫圈1051紧贴设置于第一管板102和碳化硅换热管104之间，全氟醚组合垫圈1051套设于碳化硅换热管104上；第一螺母1052压紧设置于第一管板102上，第一螺母1052套设于碳化硅换热管104的两端，第一螺母1052由pfa制成。换热器通常是在冷热变化较频繁的工况下工作，由于碳化硅换热管104与呈钢衬注塑模压pfa结构的第一管板102的热膨胀系数存在差异，两者之间可能会发生相对位移，而全氟醚橡胶具有耐高温、较好的热稳定性与化学稳定性、在低于脆化温度下仍具有一定塑性，硬而不脆，可弯曲等优势，因此，通过设置全氟醚组合垫圈1051和第一螺母1052，能够有效消除因两者膨胀系数不同而造成的相对位移，避免了热应力造成换热管损坏的现象，进一步延长了换热器的整体使用寿命。

为了进一步提高换热器的整体密封性能，本实施例提供的碳化硅列管式换热器，进一步地，如图1所示，还包括两个由碳钢制成的第二管板106和多个第二密封组件107；两个第二管板106设置于两个第一管板102之间，一个第二管板106与一个第一管板102紧贴设置；全部碳化硅换热管104均匀穿设于第二管板106上，任一碳化硅换热管104均通过第二密封组件107紧密连接于两个第二管板106之间。进一步地，第二管板106与换热器筒体101焊接固定；第一管板102与第二管板106焊接固定。从前述部分可知，本实施例已通过设置第一管板102和第一密封组件105形成了第一道壳程密封，此处通过设置第二管板106和第二密封组件107，形成了第二道壳程密封，两道壳程密封使得换热器在多种工况压力下的适应性得以提升，能够进一步保证换热器的整体密封性能。值得注意的是，本实施例中也可通过取消第二管板106和第二密封组件107的设置，直接通过增加第一管板102的厚度来达到相同的密封效果，这样设置能够使其拆装更为便捷，维护成本相对较低。

为了进一步提高换热器的整体密封性能，本实施例提供的碳化硅列管式换热器，进一步地，如图1-图2所示，第二密封组件107包括氟硅胶垫圈1071和第二螺母1072；氟硅胶垫圈1071紧贴设置于第二管板106和碳化硅换热管104之间，氟硅胶垫圈1071套设于碳化硅换热管104上；第二螺母1072压紧设置于第二管板106上，第二螺母1072套设于碳化硅换热管104的两端，第二螺母1072由碳钢制成。通过设置耐高温的氟硅胶垫圈1071，氟原子的引入，赋予了橡胶优异的耐热性、抗氧化性、耐油性、耐腐蚀性和耐大气老化性，尤其适用于化工领域，从而氟硅胶垫圈1071的设置提高了换热器的整体密封性能，且配合由碳钢制成的第二螺母1072，能够进一步提高换热器的整体密封性能。

为了进一步提高换热器的整体密封性能，本实施例提供的碳化硅列管式换热器，进一步地，如图1所示，还包括多个成对设置的连接法兰108；第一管板102、封头103通过连接法兰108和卡子固定连接。通过设置连接法兰108和卡子，使得换热器筒体101、第一管板102和封头103连接为一整体，从而保证了换热器的整体密封性能；且通过卡子还能够实现可拆卸连接，进一步提高了换热器的拆装效率，其结构简单，易于实现，经济性较好。

为了便于对换热器进行设置及固定，本实施例提供的碳化硅列管式换热器，进一步地，如图1所示，还包括多个耳式支座110；全部耳式支座110均固定设置于换热器筒体101上，相邻耳式支座110之间留有间距。通过设置支座，从而便于对换热器进行设置及固定，提高了列管式换热器的整体结构稳定性(也可以在换热器筒体101上设置其它便于设置及固定换热器的结构)。

为了进一步提高换热器的整体换热速率，本实施例提供的碳化硅列管式换热器，进一步地，如图1所示，还包括管程入口111和管程出口112、壳程入口113和壳程出口114；管程入口111和管程出口112分别开设于两个封头103上；壳程入口113和壳程出口114分别开设于换热器筒体101上。由于换热器的壳程和管程流体都是轴向流动，换热器可以设计成纯逆流的流动形式，从而能够增大传热温差，进而提高换热器的整体换热速率。

为了解决碳化硅换热管104因工况压力抖动易折断的问题，本实施例提供的碳化硅列管式换热器，进一步地，如图1所示，还包括多个减震板109；全部减震板109均纵向平行设置于换热器筒体101内，减震板109套设于全部碳化硅换热管104上，减震板109与碳化硅换热管104紧密连接，相邻减震板109之间留有间距。由于碳化硅换热管104在工况压力下极易发生抖动从而断裂，导致换热器整体易报废的现象，因此，通过设置减震板109，不仅能够起到支撑各个碳化硅换热管104的作用，还能够有效提高碳化硅换热管104的整体结构稳定性，缓冲了流体对换热管的冲击力，减轻了换热管的震动，减小了壳程流动阻力，从而解决了碳化硅换热管104因工况压力易于抖动折断的问题，进一步延长了换热器的整体使用寿命。

综上所述，本实用新型提供的碳化硅列管式换热器，一方面采用碳化硅制成的换热管，其导热率高，热膨胀系数小，抗热震性高，消除了换热管因热胀冷缩而对换热器造成的破坏，且由于碳化硅制品耐高温，适用于高温物料的换热，同时具有很强的抗腐蚀能力，从而大幅提高了换热器对强腐蚀高温工况的适应性；另一方面，单个碳化硅换热管采用单个第一密封组件进行密封，使得每一换热管均为独立的密封结构，用户对于单个碳化硅换热管的维修也变得更为便捷高效，避免了换热器整体报废现象，从而延长了换热器的整体使用寿命。更为重要的是，本实用新型还通过设置呈钢衬注塑模压pfa结构的第一管板以及内衬有pfa结构的封头，由于pfa具有卓越的耐化学腐蚀性、耐摩擦性和材料稳定性，适于制作耐腐蚀件、减摩耐摩件和密封件等，从而使得第一管板和封头具有更好的防腐蚀效果，且其整体结构更为稳定可靠。从而本实用新型解决了现有技术中存在的各类金属合金、搪玻璃、氟塑料和石墨等材料的列管式换热器在防腐蚀、耐温性、导热率及强度等方面均存在各自的弊病的问题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。