四氟换热器

四氟换热器

四氟换热器是一类重要的换热器设备，四氟换热器是一种新型且可以在较高工作温度和压力条件下仍具有耐强腐蚀性能的换热器。目前国内制作氟塑料换热器换热管束与管板的材质主要有聚四氟乙烯和聚全氟乙丙烯两种。四氟换热器的开发、发展和实际应用经历了二十多年的演变历程，现已拥有许多不同结构、不同用途及性能的四氟制品。郑州工业大学研制开发的“四氟换热器四氟换热器管板限胀施压加热焊接”工艺，解决了四氟换热器管子与管板连接时的冷流性、难焊接、难熔融加工三个关键技术问题后，使国内四氟换热器换热器的制造与使用成为现实。当前工业生产中使用较为普遍的是列管式和盘管式四氟换热器。四氟乙烯换热器简称四氟换热器。是以以小直径聚四氟乙烯软管作为传热组件的换热器﹐又称挠性管换热器。四氟换热器主要用于工作压力为0.2~0.4MPa﹑工作温度在200℃以下的各种强腐蚀性介质的换热﹐如硫酸﹑腐蚀性极强的氯化物溶液﹑醋酸和苛性介质的冷却或加热。四氟乙烯换热器是国际上化工设备的新品种,由于聚四氟乙烯材质的耐蚀性冠于多种合金、非金属甚至贵金属,如黄金、银、锆等,故此类设备对解决制药、石油化工等工业中的强腐蚀性流体物料的换热问题具有重要意义。据资料报道,美、英、法、德、意、日等国家已广泛使用了这种新设备,而我国此项设备的制造和应用尚没有全面展开。但随着我国工业和科技的发展,必将有利地促进聚四氟乙烯材料的研究和应用。四氟乙烯换热设备是在工业上需要既耐腐蚀又具有高洁净率换热材质的局面下问世的。据资料介绍,1965年美国杜邦公司研制成功聚四氟乙烯盐酸冷凝吸收器,代替了传统的陶瓷盐酸冷凝吸收器、玻璃冷凝吸收器及石墨设备,极大地提高了换热设备

的耐蚀性和换热介质的洁净率,此后在石油化工、硫酸、医药、电镀、轻工等领域逐步得到广泛的应用。[1]

1985年郑州工业大学开展了四氟换热设备的制造工艺的研究工作。通过试制、试用并积累数据,目前已探索出可行的四氟换热器制造工艺并设计、试制出适合我国工业应用的各种四氟换热器。

四氟换热器的结构有管壳式换热器和沉浸式换热器两种型式。它们的主要部分都是由许多小直径薄壁的聚四氟乙烯传热软管组成的管束。常用的管子规格有多种﹐外径×壁厚分别为3～6mm×0.3～0.6mm。管束包含有60～5000根管子﹐两端各用聚四氟乙烯卷带互相隔开。管束插在一环中﹐焊成整体蜂窝状管板。四氟换热器的其它部件与常见的﹑用金属管作为传热组件的管壳式换热器和沉浸式换热器略同。

四氟的化学性能极稳定﹐抗蚀性能尤好。四氟管壁表面光滑﹐并且有适度的挠性﹐使用时微有振动﹐故不易结垢。四氟换热器体积小﹐结构紧凑﹐设备单位体积内传热面积为金属管的管壳式换热器的4倍多。挠性的四氟乙烯管能在流体的冲击和振动中安全工作﹐管束可按需要制成各种特殊形状。聚四氟乙烯的导热系数低﹐力学性能较金属差﹐不耐高温。采用小直径﹑薄管壁﹐虽对导热系数和力学性能有所补偿﹐但仍只能用于较低压力和较低温度的场合。

四氟换热器的结构有管壳式换热器和沉浸式换热器两种型式。它们的主要部分都是由许多小直径薄壁的聚四氟乙烯传热软管组成的管束。常用的管子规格有多种﹐外径×壁厚分别为3～6mm×0.3～0.6mm。管束包含有60～

5000根管子﹐两端各用聚四氟乙烯卷带互相隔开。管束插在一环中﹐焊成整体蜂窝状管板。四氟换热器的其它部件与常见的﹑用金属管作为传热组件的管壳式换热器和沉浸式换热器略同。

聚四氟乙烯的化学性能极稳定﹐抗蚀性能尤好。聚四氟乙烯管壁表面光滑﹐并且有适度的挠性﹐使用时微有振动﹐故不易结垢。四氟换热器体积小﹐结构紧凑﹐设备单位体积内传热面积为金属管的管壳式换热器的4倍多。挠性的聚四氟乙烯管能在流体的冲击和振动中安全工作﹐管束可按需要制成各种特殊形状。聚四氟乙烯的导热系数低﹐力学性能较金属差﹐不耐高温。采用小直径﹑薄管壁﹐虽对导热系数和力学性能有所补偿﹐但仍只能用于较低压力和较低温度的场合。

四氟换热器的优点

1．氟塑料属于化学惰性材料，除了能与熔融的碱金属和强的氟化介质及高温的氢氧化钠反应外，基本对所有常用的化学品和溶剂都呈惰性，几乎能在任何介质中工作。因此．采用以氟塑料为主要材料制成的氟塑料换热器也具有良好的化学稳定性和优异的耐腐蚀性

能。

2．氟塑料材料本身表面张力低而不易黏附、质地柔软、热膨胀系数较大、很低的摩擦系数而有自洁效果，经测试采用氟塑料材料制成的单根管子的抗弯曲疲劳性和耐冲击强度性指标高。人们将若干根氟塑料管子与氟塑料管板(或与折流板、隔板、定位止推环)经特殊的工艺加工形成换热元件，成为氟塑料换热器最重要的组成部分。换热元件采用非刚性固定在壳体或器壁上．因此具有较大的挠曲性。工作时管壁两侧流体流动的速度使得呈挠曲性的换热元件激烈抖动．同时工作温

度的变化也使得换热元件沿轴向和径向方向伸缩，结果是将管壁表面沉积形成污物、垢层或消除或减少，增加了流体湍动．进而提高传热系数。

3 氟塑料换热器体积小结构十分紧凑。其单位体积的换热面积大于金属及其它非金属换热器的换热面积，相同换热面积的氟塑料换热器重量远轻于金属及其它非金属换热器的重量。

四氟换热器应用情况

1、国产四氟换热器的企业需求量随着经济发展从90年代后期大增。换热元件分别用聚四氟乙烯和聚全氟乙丙烯两种材料制作，要求管子与管板的材质相同氟塑料换热器的工作温度和压力有相互制约关系。国产氟塑料换热器大体分为管壳式和沉浸式两种。管壳式氟塑料换热器是在壳体中装入氟塑料换热元件和与其他部件按要求组合形成。氟塑料换热元件与壳体的连接不同于金属及其它非金属换热器的管板与管子连接。郑州工业大学通过改进DuPont氟塑料换热器结构，设计了适应国内化工行业需求的氟塑料管壳式换热器结构。带有特殊对开环的结构，用于氟塑料换热元件与壳体的连接。经实践证明这种结构具有简单可靠、方便泄漏检查与维修操作。壳体一般采用无缝钢管或无缝钢管加衬里层或其他材质制成。沉浸式氟塑料换热器又分为U型或盘管型等多种形式。氟塑料换热管束按设计需要在制作时进行编织或非编织．其换热元件由换热管束和若干管板或其他部件组合形成，使用于密闭或非密闭的装置中。

2．1 1989年．南方某厂最先将换热面积为40平米的氟塑料盘管沉浸式换热器取代铅质盘管沉浸式换热器．应用于氯化塔顶以冷却氯醛。其传热系数约200w／(m ·oC)。

2．2 1998年．东北某厂将换热面积为396平米的氟塑料U型沉浸式换热器取代铸铁排管．应用于硫酸冷却。其传热系数保持在126w