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1、石墨换热器【设备基础培训知识】第1节 石墨换热器原理、结构 石墨换热器原理不透性石墨作为一种特殊的非金属材料，主不透性石墨作为一种特殊的非金属材料，主要包括浸渍石墨、压型石墨和浇墨，其导热要包括浸渍石墨、压型石墨和浇墨，其导热系数高于许多金属系数高于许多金属,具有优异的化学稳定性及具有优异的化学稳定性及热稳定性、优良的导热及导电性能、良好的热稳定性、优良的导热及导电性能、良好的物理机械性能和加工性能，主要用于制造化物理机械性能和加工性能，主要用于制造化工过程设备、换热设备，广泛应用于化工、工过程设备、换热设备，广泛应用于化工、农药、医药、纺织、食品、石油等工业中。农药、医药、纺织、食品、石油等
2、工业中。石墨换热器分类石墨换热器分为块孔式和管壳式两种。块石墨换热器分为块孔式和管壳式两种。块孔式石墨换热器的主要优点是强度高孔式石墨换热器的主要优点是强度高,体积体积小小,不易破裂不易破裂,可以使用压力较高的蒸汽可以使用压力较高的蒸汽,传热系数高传热系数高,受热介质的进出口温差可以较受热介质的进出口温差可以较大大;缺点是一旦出现泄漏很难查找出缺点是一旦出现泄漏很难查找出,也不也不容易修复。管壳式石墨换热器的优点是出容易修复。管壳式石墨换热器的优点是出现泄漏容易查找现泄漏容易查找,管子损坏后容易修复管子损坏后容易修复;缺缺点是石墨管的强度相对较低点是石墨管的强度相对较低,使用的蒸汽压使用的蒸汽
3、压力不能超过力不能超过0.15MPa;0.15MPa;受热介质的流速低受热介质的流速低,只只能控制在能控制在223m/s;3m/s;进出口温差只能控制在进出口温差只能控制在224,4,换热器的体积大。换热器的体积大。管壳式石墨换热器国外公司都采用浸渍石墨化管国外公司都采用浸渍石墨化管,管子的规格管子的规格为为50mm7mm50mm7mm。经过第二次高温石墨化的。经过第二次高温石墨化的石墨碳化管石墨碳化管,管材内部有许多微小空隙管材内部有许多微小空隙,经经过真空浸渍处理过真空浸渍处理,空隙被树脂填满空隙被树脂填满,抗渗透抗渗透性能较好性能较好,抗拉强度比国内的压型石墨管高。抗拉强度比国内的压型石
4、墨管高。由于石墨化程度高由于石墨化程度高,所以传热系数较高所以传热系数较高,但但抗弯强度抗弯强度(纵向纵向)、抗压强度比压型石墨管、抗压强度比压型石墨管稍低。稍低。管壳式石墨换热器国产的管壳式石墨换热器大多采用压型石国产的管壳式石墨换热器大多采用压型石墨管。以热固性树脂墨管。以热固性树脂(如酚醛树脂如酚醛树脂,呋喃树呋喃树脂脂)和人造石墨粉为原料和人造石墨粉为原料,按一定的比例混按一定的比例混合后投入挤压机中合后投入挤压机中,压制成型后再经压制成型后再经300300的高温处理而制得。管材的内部结构密实的高温处理而制得。管材的内部结构密实,强度较高强度较高,但传热系数低但传热系数低,线胀系数比浸
5、渍线胀系数比浸渍石墨管大一倍。石墨管大一倍。管壳式石墨换热器技术特性：（按HG/T3122-98规格：规格：5-260M5-260M22 许用温度：作加热器：许用温度：作加热器：-20-20120120 作冷却器：作冷却器：-20-20 130 130许用压力：许用压力：管程：管程：0.3MPa 0.3MPa 壳程：壳程：0.2MPa 0.2MPa 第2节 石墨换热器特点、运行及维护 石墨换热器特性11耐腐蚀性：适用不氧化或弱氧化强酸、碱耐腐蚀性：适用不氧化或弱氧化强酸、碱类、盐溶液、有机酸大部分的有机溶剂和复合类、盐溶液、有机酸大部分的有机溶剂和复合介质。介质。22高导热性：导热系数高于许多
6、金属，仅次高导热性：导热系数高于许多金属，仅次于铜和铝，比碳钢大于铜和铝，比碳钢大22倍，比不锈钢大倍，比不锈钢大55倍，居倍，居非金属材料之首，适合制作各种换热设备。非金属材料之首，适合制作各种换热设备。33线膨胀系数小、耐高温、耐热冲击。线膨胀系数小、耐高温、耐热冲击。44表面不易结垢，无污染。表面不易结垢，无污染。55机械加工性能好。机械加工性能好。66密度小，重量轻。密度小，重量轻。石墨换热器运行及维护列管式石墨换热器结构简单、紧凑、流体阻列管式石墨换热器结构简单、紧凑、流体阻力小，可制造大型设备。但耐压、耐温较块力小，可制造大型设备。但耐压、耐温较块孔式低。适用于非强列冲击、振动较小
7、的场孔式低。适用于非强列冲击、振动较小的场合，并以作冷却（冷凝）器为好。合，并以作冷却（冷凝）器为好。该类型设备分该类型设备分II型和型和IIII型。型。I I型不带气液分离器 型不带气液分离器 II II型带气液分离，作冷凝器时用选用 型带气液分离，作冷凝器时用选用II II型。型。浮动管板的外圆密封圈一般用盘根密封，也浮动管板的外圆密封圈一般用盘根密封，也可用可用OO型橡胶密封圈。型橡胶密封圈。管壳式石墨换热器在操作状态下管壳式石墨换热器在操作状态下,要承受管要承受管内外介质产生的径向和轴向压力内外介质产生的径向和轴向压力(包括换热包括换热器不同部位温差引起的拉伸应力器不同部位温差引起的拉伸应力)的共同作的共同作用。在这些应力的共同作用下用。在这些应力的共同作用下,换热器的失换热器的失效形式有两种效形式有两种:石墨管拉断石墨管拉断,石墨管爆破。这石墨管爆破。这两种形式在管壳式石墨换热器损坏中占有较两种形式在管壳式石墨换热器损坏中占有较大的比例。从使用情况来看大的比例。从使用情况来看,国产的压型石国产的压型石墨管失效形式主要是拉断墨管失效形式主要是拉断,进口的浸渍石墨进口的浸渍石墨化管主要是爆破。化管主要是爆破。石墨换热器的修理泄露率在泄露率在10%10%内进行修复内进行修复