CN107560486A - 一种浸入式石墨换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种浸入式石墨换热器，包括中空石墨柱，所述中空石墨柱的中心为第一圆形通孔，中空石墨柱的端面设有环形分布的纵向加热孔，中空石墨柱的内壁设有横向进料孔，中空石墨柱的顶部封接有上封头，中空石墨柱的底部封接有下封头，上封头的表面中心设有第二圆形通孔，上封头靠近中空石墨柱的一侧设有两个月牙槽，月牙槽的内部为漏斗形，月牙槽远离中空石墨柱的一侧设有加料口和出料口，下封头也设有月牙槽，第二圆形通孔，加料口和出料口，上封头的月牙槽与下封头的月牙槽呈90°中心对称。本发明的结构强度高，采用耐腐蚀性强、耐高温的聚四氟乙烯浸渍石墨，提高了石墨换热器的寿命，加热介质在石墨换热器内实现了折流往返，换热效率高。
Description
技术领域
本发明涉及石墨换热器技术领域，尤其涉及一种浸入式石墨换热器。
背景技术
石墨换热器，即传热元件用石墨制成的换热器。制造换热器的石墨应具有不透性，常用浸渍类不透性石墨和压型不透性石墨，石墨换热器按其结构可分为块孔式、管壳式和板式3种类型。
浸入式石墨加热器主要用于浸入流体对流体进行换热，例如将浸入式石墨换热器浸入轧钢行业酸池中对酸进行加热，也可作为反应釜等设备内置的加热或者冷却装置，提高换热面积。
现有用于浸入式换热领域的换热器为传统的鼠笼式石墨换热器，其管体部分采用通过酚醛树脂加石墨粉高温高压制出石墨压型管，而封头等采用浸渍石墨，压型石墨管比较浸渍石墨更脆，两种材料在一起容易因为应力不一致而导致管体损坏，且压型石墨管是胶结在浸渍石墨上，影响传热效率和耐腐蚀性能且结构强度较差。
同时现有技术的浸入式石墨加热器，加热过程中，加热介质无法形成折流往返，从而大大影响加热效率。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种浸入式石墨换热器。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种浸入式石墨换热器，包括中空石墨柱，所述中空石墨柱为圆柱形，所述中空石墨柱的中心为第一圆形通孔，所述中空石墨柱的端面设有环形分布的纵向加热孔，所述纵向加热孔平行于第一圆形通孔且贯穿于中空石墨柱的两个端面，所述中空石墨柱的内壁设有横向进料孔，所述横向进料孔贯穿至中空石墨柱的外壁，位于同一表面的所述横向进料孔呈发散的环形分布，且所述横向进料孔与纵向加热孔之间相互不连通，所述横向进料孔分为多层并沿中空石墨柱的柱壁方向等距分布；
所述中空石墨柱的顶部封接有上封头，所述中空石墨柱的底部封接有下封头，所述上封头靠近中空石墨柱的一侧设有两个月牙槽，所述上封头靠近中空石墨柱方向的表面中心设有第二圆形通孔，所述两个月牙槽沿第二圆形通孔呈对称分布，两个所述月牙槽的两端之间有间隙，所述月牙槽与纵向加热孔相连通，且月牙槽的四周通过粘结剂与中空石墨柱的端面密封连接，所述月牙槽的内部为漏斗形，所述月牙槽远离中空石墨柱的一侧设有加料口和出料口，所述加料口和出料口均伸出上封头的顶部，所述加料口和出料口沿第二圆形通孔呈对称分布；
所述下封头也设有月牙槽，第二圆形通孔，加料口和出料口，所述上封头和下封头呈90°角中心对称，即上封头的月牙槽与下封头的月牙槽呈90°中心对称。
优选地，所述中空石墨柱、上封头和下封头均为浸渍石墨。
优选地，所述浸渍石墨的制作方法包括以下步骤：将四氟乙烯单体置于反应釜中，加入溶剂、反应助剂、催化剂以及添加剂，制备聚四氟乙烯预聚体溶液；将石墨浸渍到聚四氟乙烯预聚体溶液中，升高温度，适当时候可升高压力，并添加固化剂；待聚四氟乙烯预聚体固化后，取出石墨，烘干，磨边，制得成品浸渍石墨。
优选地，所述压力不超过0.3MPa。
优选地，所述聚四氟乙烯的分子量不小于20万。
优选地，所述横向进料孔与纵向加热孔之间的最短距离不低于1cm。
优选地，所述月牙槽的内部为漏斗形，所述月牙槽内部的孔径大于其端面的孔径。
优选地，所述月牙槽的内部由斜面钻头开槽而成。
优选地，所述加料口和出料口均连接有石墨管。
优选地，所述加料口和出料口的压力不超过0.3MPa。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明中的中空石墨柱、上封头和下封头均为浸渍石墨，结构均一性较好，温度改变下收缩和膨胀率一致，不会造成应力结构差，结构强度高。
2.本发明还提供了一种浸渍石墨的制作方法，其采用耐腐蚀性强、耐高温的聚四氟乙烯作为石墨的浸渍液，提高了石墨换热器的使用寿命。
3.本发明中，由于上封头的月牙槽与下封头的月牙槽呈90°中心对称，让待加热液通过横向进料孔在中空石墨柱中流动，在上封头和下封头的加料口中同时注入加热介质，由上封头进入的加热介质经一侧的纵向加热孔汇入下封头的月牙槽中，并产生90°对冲，从而将换热后的加热介质排到另一侧的纵向加热孔中，由上封头的出料口排出，加热介质在石墨换热器内实现了一种新型的折流往返，大大影响加热效率，且不需要折流板，节省结构材料，且90°对冲产生的压力非常小，不会对石墨造成损伤。
附图说明
图1为本发明提出的一种浸入式石墨换热器的结构示意图；
图2为本发明提出的一种浸入式石墨换热器的组装配件示意图；
图3为本发明提出的一种浸入式石墨换热器的A-A剖面图；
图4为本发明提出的一种浸入式石墨换热器的月牙槽的内部结构示意图。
图中：1中空石墨柱、2第一圆形通孔、3纵向加热孔、4横向进料孔、5上封头、6下封头、7月牙槽、8第二圆形通孔、9加料口、10出料口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1：
参照图1-4，一种浸入式石墨换热器，包括中空石墨柱1，所述中空石墨柱1为圆柱形，所述中空石墨柱1的中心为第一圆形通孔2，所述中空石墨柱1的端面设有环形分布的纵向加热孔3，所述纵向加热孔3平行于第一圆形通孔2且贯穿于中空石墨柱1的两个端面，所述中空石墨柱1的内壁设有横向进料孔4，所述横向进料孔4贯穿至中空石墨柱1的外壁，位于同一表面的所述横向进料孔4呈发散的环形分布，且所述横向进料孔4与纵向加热孔3之间相互不连通，所述横向进料孔4分为多层并沿中空石墨柱1的柱壁方向等距分布；
所述中空石墨柱1的顶部封接有上封头5，所述中空石墨柱1的底部封接有下封头6，所述上封头5靠近中空石墨柱1的一侧设有两个月牙槽7，所述上封头5靠近中空石墨柱1方向的表面中心设有第二圆形通孔8，所述两个月牙槽7沿第二圆形通孔8呈对称分布，两个所述月牙槽7的两端之间有间隙，所述月牙槽7与纵向加热孔3相连通，且月牙槽7的四周通过粘结剂与中空石墨柱1的端面密封连接，所述月牙槽7的内部为漏斗形，所述月牙槽7远离中空石墨柱1的一侧设有加料口9和出料口10，所述加料口9和出料口10均伸出上封头5的顶部，所述加料口9和出料口10沿第二圆形通孔8呈对称分布；
所述下封头6也设有月牙槽7，第二圆形通孔8，加料口9和出料口10，所述上封头5和下封头6呈90°角中心对称，即上封头5的月牙槽7与下封头6的月牙槽7呈90°中心对称。
所述中空石墨柱1、上封头5和下封头6均为浸渍石墨。
所述浸渍石墨的制作方法包括以下步骤：将四氟乙烯单体置于反应釜中，加入溶剂、反应助剂、催化剂以及添加剂，制备聚四氟乙烯预聚体溶液；将石墨浸渍到聚四氟乙烯预聚体溶液中，升高温度，适当时候可升高压力，并添加固化剂；待聚四氟乙烯预聚体固化后，取出石墨，烘干，磨边，制得成品浸渍石墨。
所述压力不超过0.3MPa。
所述聚四氟乙烯的分子量不小于20万。
所述横向进料孔4与纵向加热孔3之间的最短距离不低于1cm。
所述月牙槽7的内部为漏斗形，所述月牙槽7内部的孔径大于其端面的孔径。
所述月牙槽7的内部由斜面钻头开槽而成。
所述加料口9和出料口10均连接有石墨管。
所述加料口9和出料口10的压力不超过0.3MPa。
按照以上所述，将个元件组装成中空的圆筒形石墨换热器，将圆筒形石墨换热器摆放到反应釜中，让反应液通过横向进料孔4在中空石墨柱1中流动，在上封头5和下封头6的加料口9中同时注入加热介质，由于上封头5的月牙槽7与下封头6的月牙槽7呈90°中心对称，由上封头5进入的加热介质经一侧的纵向加热孔3汇入下封头6的月牙槽中，并产生90°对冲，从而将换热后的加热介质排到另一侧的纵向加热孔3中，由上封头5的出料口10排出，加热介质在石墨换热器内实现了一种新型的折流往返，大大影响加热效率，且不需要折流板，节省结构材料，且90°对冲产生的压力非常小，不会对石墨造成损伤。
实施例2：
参照图1-4，一种浸入式石墨换热器，包括中空石墨柱1，所述中空石墨柱1为圆柱形，所述中空石墨柱1的中心为第一圆形通孔2，所述中空石墨柱1的端面设有环形分布的纵向加热孔3，所述纵向加热孔3平行于第一圆形通孔2且贯穿于中空石墨柱1的两个端面，所述中空石墨柱1的内壁设有横向进料孔4，所述横向进料孔4贯穿至中空石墨柱1的外壁，位于同一表面的所述横向进料孔4呈发散的环形分布，且所述横向进料孔4与纵向加热孔3之间相互不连通，所述横向进料孔4分为多层并沿中空石墨柱1的柱壁方向等距分布；
所述中空石墨柱1的顶部封接有上封头5，所述中空石墨柱1的底部封接有下封头6，所述上封头5靠近中空石墨柱1的一侧设有两个月牙槽7，所述上封头5靠近中空石墨柱1方向的表面中心设有第二圆形通孔8，所述两个月牙槽7沿第二圆形通孔8呈对称分布，两个所述月牙槽7的两端之间有间隙，所述月牙槽7与纵向加热孔3相连通，且月牙槽7的四周通过粘结剂与中空石墨柱1的端面密封连接，所述月牙槽7的内部为漏斗形，所述月牙槽7远离中空石墨柱1的一侧设有加料口9和出料口10，所述加料口9和出料口10均伸出上封头5的顶部，所述加料口9和出料口10沿第二圆形通孔8呈对称分布；
所述下封头6也设有月牙槽7，第二圆形通孔8，加料口9和出料口10，所述上封头5和下封头6呈90°角中心对称，即上封头5的月牙槽7与下封头6的月牙槽7呈90°中心对称。
所述中空石墨柱1、上封头5和下封头6均为浸渍石墨。
所述浸渍石墨的制作方法包括以下步骤：将四氟乙烯单体置于反应釜中，加入溶剂、反应助剂、催化剂以及添加剂，制备聚四氟乙烯预聚体溶液；将石墨浸渍到聚四氟乙烯预聚体溶液中，升高温度，适当时候可升高压力，并添加固化剂；待聚四氟乙烯预聚体固化后，取出石墨，烘干，磨边，制得成品浸渍石墨。
所述压力不超过0.3MPa。
所述聚四氟乙烯的分子量不小于20万。
所述横向进料孔4与纵向加热孔3之间的最短距离不低于1cm。
所述月牙槽7的内部为漏斗形，所述月牙槽7内部的孔径大于其端面的孔径。
所述月牙槽7的内部由斜面钻头开槽而成。
所述加料口9和出料口10均连接有石墨管。
所述加料口9和出料口10的压力不超过0.3MPa。
按照以上所述，将个元件组装成中空的圆筒形石墨换热器，将圆筒形石墨换热器浸入轧钢行业酸池中对酸进行加热，让酸液通过横向进料孔4在中空石墨柱1中流动，在上封头5和下封头6的加料口9中同时注入加热介质，由于上封头5的月牙槽7与下封头6的月牙槽7呈90°中心对称，由上封头5进入的水蒸汽经一侧的纵向加热孔3汇入下封头6的月牙槽中，并产生90°对冲，从而将换热后的水蒸汽排到另一侧的纵向加热孔3中，由上封头5的出料口10排出，水蒸汽在石墨换热器内实现了一种新型的折流往返，大大影响加热效率，且不需要折流板，节省结构材料，且90°对冲产生的压力非常小，不会对石墨造成损伤。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种浸入式石墨换热器，包括中空石墨柱(1)，其特征在于，所述中空石墨柱(1)为圆柱形，所述中空石墨柱(1)的中心为第一圆形通孔(2)，所述中空石墨柱(1)的端面设有环形分布的纵向加热孔(3)，所述纵向加热孔(3)平行于第一圆形通孔(2)且贯穿于中空石墨柱(1)的两个端面，所述中空石墨柱(1)的内壁设有横向进料孔(4)，所述横向进料孔(4)贯穿至中空石墨柱(1)的外壁，位于同一表面的所述横向进料孔(4)呈发散的环形分布，且所述横向进料孔(4)与纵向加热孔(3)之间相互不连通，所述横向进料孔(4)分为多层并沿中空石墨柱(1)的柱壁方向等距分布；
所述中空石墨柱(1)的顶部封接有上封头(5)，所述中空石墨柱(1)的底部封接有下封头(6)，所述上封头(5)靠近中空石墨柱(1)的一侧设有两个月牙槽(7)，所述上封头(5)靠近中空石墨柱(1)方向的表面中心设有第二圆形通孔(8)，所述两个月牙槽(7)沿第二圆形通孔(8)呈对称分布，两个所述月牙槽(7)的两端之间有间隙，所述月牙槽(7)与纵向加热孔(3)相连通，且月牙槽(7)的四周通过粘结剂与中空石墨柱(1)的端面密封连接，所述月牙槽(7)的内部为漏斗形，所述月牙槽(7)远离中空石墨柱(1)的一侧设有加料口(9)和出料口(10)，所述加料口(9)和出料口(10)均伸出上封头(5)的顶部，所述加料口(9)和出料口(10)沿第二圆形通孔(8)呈对称分布；
所述下封头(6)也设有月牙槽(7)，第二圆形通孔(8)，加料口(9)和出料口(10)，所述上封头(5)和下封头(6)呈90°角中心对称，即上封头(5)的月牙槽(7)与下封头(6)的月牙槽(7)呈90°中心对称。
2.根据权利要求1所述的一种浸入式石墨换热器，其特征在于，所述中空石墨柱(1)、上封头(5)和下封头(6)均为浸渍石墨。
3.根据权利要求2所述的一种浸入式石墨换热器，其特征在于，所述浸渍石墨的制作方法包括以下步骤：将四氟乙烯单体置于反应釜中，加入溶剂、反应助剂、催化剂以及添加剂，制备聚四氟乙烯预聚体溶液；将石墨浸渍到聚四氟乙烯预聚体溶液中，升高温度，适当时候可升高压力，并添加固化剂；待聚四氟乙烯预聚体固化后，取出石墨，烘干，磨边，制得成品浸渍石墨。
4.根据权利要求3所述的一种浸入式石墨换热器，其特征在于，所述压力不超过0.3MPa。
5.根据权利要求3所述的一种浸入式石墨换热器，其特征在于，所述聚四氟乙烯的分子量不小于20万。
6.根据权利要求1所述的一种浸入式石墨换热器，其特征在于，所述横向进料孔(4)与纵向加热孔(3)之间的最短距离不低于1cm。
7.根据权利要求1所述的一种浸入式石墨换热器，其特征在于，所述月牙槽(7)的内部为漏斗形，所述月牙槽(7)内部的孔径大于其端面的孔径。
8.根据权利要求1及权利要求7所述的一种浸入式石墨换热器，其特征在于，所述月牙槽(7)的内部由斜面钻头开槽而成。
9.根据权利要求1所述的一种浸入式石墨换热器，其特征在于，所述加料口(9)和出料口(10)均连接有石墨管。
10.根据权利要求1所述的一种浸入式石墨换热器，其特征在于，所述加料口(9)和出料口(10)的压力不超过0.3MPa。
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| CN201710790974.8A Pending CN107560486A (zh) | 2017-09-05 | 2017-09-05 | 一种浸入式石墨换热器 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110407205A (zh) * | 2019-07-11 | 2019-11-05 | 上海应用技术大学 | 一种复合浸渍剂提升浸渍石墨性能的方法 |
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2017
- 2017-09-05 CN CN201710790974.8A patent/CN107560486A/zh active Pending
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