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氟塑料换热器工艺设计若干问题探讨
发布时间:2014-01-16   浏览:2271 次

于氟塑料与金属材料在物化性质方面的差异,使得氟塑料换热器在工艺和结构设计方面与金属换热器不尽相同.
    本文提出氟塑料换热器工艺(液-液状态的热交换)设计的一般原则,分析了影响氟塑料换热器传热系数的因素,通过实践对如何确
定和提高传热系数提出解决方法.
    [关健词]氟塑料;

换热器
    氟塑料换热器是一种新型且可以在较高工作温度和压力条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件下仍具有耐强腐蚀性能的换热器.国内对氟塑料换热器的研问题后,使氟塑料换热器的制造与使用成为现实.目前氟塑料究应用起步较晚.1973 年由原郑州工学院和原锦西化工厂研制换热器凭借其优异的性能为众多行业重视及应用.由于氟塑料开发的“聚四氟乙烯(F-4)管板限胀施压加热焊接”和“聚全氟与金属材料在物化性质方面的差异,使得氟塑料换热器在工艺乙丙(Fs-46)金属溶芯胀一次熔合法”工艺,解决了氟塑料管设计方面也与金属换热器不尽相同.
      国内制作氟塑料换热器换热管束与管板的材质有聚四氟乙烯和聚全氟乙丙烯两种.将氟塑料换热管束和氟塑料管板(与氟塑料或其他材质的折流板、隔板、固定限位环等)组装以形成冷、热流体相隔开的结构称之为换热元件.
      氟塑料换热器工艺(液-液状态热交换)设计的一般原则
     (1)一般情况下选择加工性能良好的聚全氟乙丙烯作为换热管的材质.当对工作温度或压力有高要求且传热面积不大和流体有强腐蚀性的情况下采用聚四氟乙烯作为换热管的材质.
     (2)一般情况下腐蚀性流体选择管程.
     (3)注意工作压力与温度的关联和限制,在相同的条件下小直径换热管的工作压力大过大直径换热管的工作压力,极限工作压力取决于冷、热流体的最高工作温度.
    (4)当管程为腐蚀性流体且混浊或带有固体颗粒时,不宜采用小管径或 U 型或盘管沉浸式结构.
   (5)在设计槽、釜、塔用 U 型或盘管或其他沉浸式氟塑料换热器时,容易使设计者疏忽的是:没有认真地考虑和采取措施去防止整体的换热器(如作为冷却器应用于氯油塔顶中,其管程为水,带支承骨架的盘管沉浸式换热器的材质全部为氟塑料或换热管束(如作为 U 型沉浸式冷却器应用于取代铸铁排管冷却 98%~93%循环硫酸中,其管程为水,氟塑料换热元件)在工作时浮起的问题.造成浮起的原因之一是当换热器的所有部件材质由氟塑料(或有部分材质为非金属部件)组成可能因其本身自重或组装强度不够而散架以致在工作中浮起;

原因之二
是当冷、热流体的密度相差较大而造成浮起.其后果都会使整体的换热器或换热管束向上浮起,且悬浮在液体中或在液面上飘来飘去影响热交换.浮起的后果还会使部分处在相关部件折缘处的换热管过度弯曲,亦可能造成换热管折瘪或折爆.对槽釜、塔采用过长的换热管束也应要求制作成同心编织结构而尽量不采用松散结构.所以,设计者应重视浮起问题,重要的是必须采取相应的措施防范.
    (6)在管壳式换热器壳程流体进口管处需设置防冲板,以防止流体冲刷破坏换热管束,壳程流体出口管处设可拆装的非金属材质的分流档板或与换热管束有接触的表面衬软性材料,以防止出现虹吸现象而破坏换热管束.壳程流体出口管处如设置弓形折流板或隔板则要求其间距要小,同时弓形折流板的弓形缺口与出口管不宜同方向.
   (7)管程流体进入各种形式的换热器之前,若条件许可均应经过过滤装置.
   (8)一般情况下采用无缝钢管作为管壳式换热器的壳体,管壳式换热器安装后其轴线与地面应有∠3°的倾斜角以有利检修.
   (9)当金属或非金属材质的槽、釜、塔或壳体制作完毕后,凡与换热管束有接触的表面要求光滑无残留的焊渣(瘤)与尖锐凸起之物,要求接触部件折缘处倒大园角.对金属的槽、釜、塔或壳体,推荐采用防腐蚀衬里,以防止和减缓当换热管可能遭破坏时泄漏的腐蚀性流体对器壁的腐蚀.要求在壳程或管程的出口处设置取样口供取样分析确定换热管有否遭到破坏.

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