石墨换热器结构
一、石墨换热器的结构类型及特点概览
在化工、医药、食品等行业中，石墨换热器以其出色的耐腐蚀性能而备受青睐。它的结构类型多样，各具特色。
1. 块孔式结构
块孔式石墨换热器由多个经过精湛工艺制成的带孔石墨块组件构成。这些石墨块需经过钻孔、烘干、浸渍等工序。圆块孔式采用圆柱形石墨块，其孔道分为轴向和径向，介质可以在这些孔道中沿不同方向流动。为了增强密封性，石墨块间使用聚四氟乙烯进行密封，外部则包裹以钢制壳体。这种结构的工作压力较低，通常在0.3～0.5兆帕之间。
2. 管壳式结构
管壳式石墨换热器分为固定式和浮头式两种。其核心部分是将耐腐蚀的石墨管束置于钢制外壳内，实现了耐腐蚀管程与碳钢壳程的完美结合。这种列管壳式在石墨换热器中占有举足轻重的地位，其换热面积最大可达惊人的1670m²。管口容易受到外力的影响而断裂，因此需要通过加装缩短节来有效缓解温差应力。
3. 板式结构
板式结构石墨换热器则是由石墨板材经过精密粘结制成。这些板片采用独特的人字形波纹设计，旨在增强湍流效果，提高换热效率。矩形板式结构通过堆叠石墨板形成独立的流道，其密封性能依赖于橡胶或聚四氟乙烯材料的高密封性能。
二、辅助结构形式简述
除了上述主要结构类型，还有沉浸式、喷淋式、套管式等辅助结构形式。这些结构形式适用于特定的工况，如采用蛇管式或套管布局，但它们的应用相对较少。
三、材料特性与操作限制
石墨材料以其对酸、盐及部分溶剂的优异抗腐蚀能力而著称。它的力学性能相对较弱，脆性较高，抗弯/拉强度较低，因此只适用于低压环境。在热性能方面，石墨传热效率高且不易结垢，但其耐温范围受树脂浸渍工艺的影响。例如，酚醛树脂的耐温范围为170℃，而二乙烯基苯的耐温范围则高达320～500℃。
石墨换热器的结构设计都是基于石墨材料的特性，旨在实现耐腐蚀与高效传热的平衡。受限于材料的强度，实际应用中需严格控制工作压力及温度条件，以确保安全高效的运行。