一種石墨塊孔式換熱器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶擴(kuò)展內(nèi)表面的石墨塊孔式換熱器，主要由出口過渡段、上封頭、連接拉桿、塊孔石墨傳熱單元、密封墊片、進(jìn)口過渡段、下封頭、密封環(huán)和橫向拉桿組成。所述塊孔石墨傳熱單元是一個(gè)長方體石墨塊，在石墨塊頂面上加工有若干排間距一定的帶內(nèi)擴(kuò)展表面通孔。本發(fā)明的帶內(nèi)擴(kuò)展表面的塊孔石墨換熱器，可以改善現(xiàn)有塊孔石墨換熱器單位傳熱面積小，換熱系數(shù)低的不足。并可以根據(jù)換熱介質(zhì)的情況，靈活使用內(nèi)擴(kuò)展表面。采用帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的塊孔石墨換熱器，結(jié)構(gòu)簡單，可提高單位體積的換熱面積，提高換熱器的傳熱系數(shù)，提高塊孔石墨換熱器的換熱效率。
【專利說明】一種石墨塊孔式換熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于領(lǐng)域石油化工換熱器領(lǐng)域，特別涉及一種石墨換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]石墨換熱器以其耐腐蝕性能優(yōu)異，結(jié)構(gòu)比金屬換熱器合理以及石墨材料導(dǎo)熱性能遠(yuǎn)高于不銹鋼和碳鋼而在石油化工、冶金、農(nóng)藥等行業(yè)得到了日益廣泛的應(yīng)用。目前的塊孔石墨換熱器，從結(jié)構(gòu)類型看，主要有圓塊孔式與方塊孔式兩種。
[0003]塊孔式石墨換熱器由若干塊沿軸向與徑向開有一些小孔的園柱體或長方體型石墨塊，即換熱塊重迭而成，每兩塊換熱塊之間墊有密封墊圈以保證軸向、徑向兩組流道內(nèi)的流體互相不滲漏。此外，再配以鋼制外殼、封頭及連接用拉桿，即組成一臺(tái)基本完整的圓塊孔式或方塊孔式石墨換熱器。冷熱兩種流體分別流經(jīng)每一換熱塊的軸向與徑向流道，通過換熱塊進(jìn)行熱量的交換與傳遞。
[0004]目前的塊孔式石墨換熱器的換熱流道一般是通過鉆削加工形成的圓孔直通式流道。這種圓孔直通式流道的特點(diǎn)是加工方便，缺點(diǎn)是傳熱面積較小，傳熱系數(shù)較低。
[0005]文獻(xiàn)《炭素》1998年02期“變徑流道型塊孔式石墨換熱器的開發(fā)與設(shè)計(jì)”介紹了一種塊孔式石墨換熱器。文中介紹了三種變徑流道型塊孔式石墨換熱器的傳熱計(jì)算。其目的是提高流體傳熱系數(shù)。但這種變徑流道的缺點(diǎn)是僅能通過提高流體在流道中的湍流性能，并不能提聞流道的傳熱面積。因此，其傳熱系數(shù)的提聞?dòng)邢蕖?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的石墨塊孔式換熱器，以解決現(xiàn)有石墨塊孔式換熱器直通圓孔式流道傳熱面積小，換熱系數(shù)低的缺點(diǎn)。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:把塊狀石墨換熱器的流道通過鉆削和拉削的工藝組合加工成帶內(nèi)擴(kuò)展表面的流道。這種帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的石墨塊孔式換熱器，增加了流道的傳熱面積，提高了對流體的擾動(dòng)，強(qiáng)化了石墨塊孔式換熱器的傳熱性能。
[0008]本發(fā)明的帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的石墨塊孔式換熱器主要有:出口過渡段、上封頭、連接拉桿、塊孔石墨傳熱單元、密封墊片、進(jìn)口過渡段、下封頭、密封環(huán)和橫向拉桿組成。所述上封頭和塊孔石墨傳熱單元的頂面之間布置有密封墊片，下封頭和塊孔石墨傳熱單元的底面之間也布置有密封墊片，上、下封頭和塊孔石墨傳熱單元通過連接拉桿連接在一起，形成上下連通的傳熱通道。出口過渡段與塊孔石墨傳熱單元的左面之間設(shè)置有密封環(huán)，進(jìn)口過渡段與塊孔石墨傳熱單元之間也設(shè)置有密封環(huán)。出口過渡段、塊孔石墨傳熱單元以及進(jìn)口過渡段之間通過橫向拉桿連接在一起，形成左右連通的傳熱通道。這樣當(dāng)石墨塊孔式換熱器內(nèi)一種介質(zhì)左右流動(dòng)時(shí)，就可以與上下流動(dòng)的另一種介質(zhì)進(jìn)行熱交換。
[0009]本發(fā)明的帶擴(kuò)展內(nèi)表面的石墨塊孔式換熱器，其進(jìn)一步特征在于:所述塊孔石墨傳熱單兀是一個(gè)長方體石墨塊，在石墨塊上加工有若干排相互垂直間距一定的橫向和縱向通孔，根據(jù)換熱介質(zhì)情況，所述通孔為帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的孔或部分通孔為光滑圓孔，部分通孔為帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的孔。
[0010]本發(fā)明的帶擴(kuò)展內(nèi)表面的石墨塊孔式換熱器，其進(jìn)一步特征在于:當(dāng)所述石墨換熱器一側(cè)為液體，一側(cè)為氣體時(shí)，可在氣體側(cè)選用帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的通孔，；當(dāng)石墨換熱器兩側(cè)均為氣體時(shí)，可選用兩側(cè)都帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的通孔。
[0011]當(dāng)通孔為光滑圓孔時(shí)，孔徑dl —般為15?30mm，排間距LI 一般為40?70mm，孔間距L2為20?35mm。當(dāng)通孔為帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的孔時(shí),孔徑d2 —般為15?30mm,孔間距L4為20?35_，排間距L3 —般為40?70_。
[0012]帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的孔的加工工藝為:首先加工出長方體石墨塊，然后在長方體石墨塊的面上鉆出直徑為d3的通孔，d3 一般為8?20mm ;然后用專用拉刀在直徑為d3的通孔內(nèi)拉削成為帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的直徑為d2的通孔。專用拉刀如附圖6所示，它由夾頭、拉桿和逐級擴(kuò)大的刀齒組成。一般拉桿的長度C2是石墨塊孔的長度L+20mm，刀齒的厚度C3 一般是8?15_ ;齒間距C4 一般為15?40_ ;第一齒的外徑Φ I通常是d3+0.4mm?d3+lmm,下一個(gè)刀齒的外徑是Φ 1+0.4mm?Φ 1+lmm ;最后一個(gè)刀齒的外徑Φ2與d2相等。拉削時(shí)，先把專用拉刀穿入已鉆好的孔中，然后夾緊拉刀，通過拉刀的逐級拉削，使石墨塊孔流道的內(nèi)擴(kuò)展面最終形成。
[0013]帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的通孔的直徑d2 —般為15?30mm，直徑為d3的通孔與加工后帶內(nèi)擴(kuò)展表面的通孔的擴(kuò)展面的角度Θ —般為8?16°，擴(kuò)展面的數(shù)量η—般為4?12個(gè)，可提高傳熱面積1.5?4倍。
[0014]本發(fā)明的帶擴(kuò)展內(nèi)表面的石墨塊孔式換熱器，其進(jìn)一步特征在于:所述密封環(huán)一般為聚四氟乙烯板或聚四氟乙烯膨脹帶。
[0015]本發(fā)明的帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的石墨塊孔式換熱器，可以改善現(xiàn)有石墨塊孔式換熱器單位傳熱面積小，換熱系數(shù)低的不足。并可以根據(jù)換熱介質(zhì)的情況，靈活使用內(nèi)擴(kuò)展表面。采用帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的石墨塊孔式換熱器，結(jié)構(gòu)簡單，可提高單位體積的換熱面積，提聞?chuàng)Q熱器的傳熱系數(shù)，提聞石墨塊孔式換熱器的換熱效率。
[0016]本發(fā)明的帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的石墨塊孔式換熱器，可以改善現(xiàn)有石墨塊孔式換熱器單位傳熱面積小，換熱系數(shù)低的不足。并可以根據(jù)換熱介質(zhì)的情況，靈活使用內(nèi)擴(kuò)展表面。如石墨換熱器一側(cè)為液體，一側(cè)為氣體時(shí)，可在氣體側(cè)選用帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的通孔，以強(qiáng)化氣體側(cè)的傳熱。因?yàn)闅怏w的傳熱系數(shù)要低于液體的傳熱系數(shù)。如石墨換熱器兩側(cè)均為氣體時(shí)，可選用兩側(cè)都帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的通孔，這樣可提高兩側(cè)流體的換熱面積，以提高兩側(cè)氣體的換熱系數(shù)。
[0017]采用帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的石墨塊孔式換熱器，結(jié)構(gòu)簡單，可提高單位體積的換熱面積，提高換熱器的傳熱系數(shù)，提高石墨塊孔式換熱器的換熱效率。因此該項(xiàng)發(fā)明具有良好的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1:一種帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的石墨塊孔式換熱器圖；
[0019]圖2: —種帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的石墨塊孔式換熱器主視圖；
[0020]圖3: —種帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的石墨塊孔式換熱器俯視圖；[0021]圖4:一種帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的石墨塊孔式換熱器側(cè)視圖；
[0022]圖5:—種帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的石墨塊孔式換熱器局部放大圖；
[0023]圖6:專用拉刀示意圖；
[0024]圖7:專用拉刀A-A向剖面圖。
[0025]圖中所示附圖標(biāo)記為:1_出口過渡段，2-上封頭，3-連接拉桿，4-塊孔石墨傳熱單元，5-密封墊片，6-進(jìn)口過渡段，7-下封頭，8-密封環(huán)，9-橫向拉桿。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0027]本發(fā)明的帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的石墨塊孔式換熱器主要有:出口過渡段1、上封頭
2、連接拉桿3、塊孔石墨傳熱單元4、密封墊片5、進(jìn)口過渡段6、下封頭7、密封環(huán)8和橫向拉桿9組成。上封頭2和塊孔石墨傳熱單元4的頂面之間布置有密封墊片5，下封頭7和塊孔石墨傳熱單元4的底面之間也布置有密封墊片5，然后通過連接拉桿3連接在一起，形成上下連通的傳熱通道。出口過渡段I與塊孔石墨傳熱單元4的左面之間設(shè)置有密封環(huán)8，進(jìn)口過渡段6與塊孔石墨傳熱單元4的左面之間也設(shè)置有密封環(huán)8。密封環(huán)一般為聚四氟乙烯板或聚四氟乙烯膨脹帶。出口過渡段I與塊孔石墨傳熱單元4以及進(jìn)口過渡段6通過橫向拉桿9連接在一起，形成左右連通的傳熱通道。這樣當(dāng)石墨塊孔式換熱器內(nèi)一種介質(zhì)左右流動(dòng)時(shí)，就可以與上下流動(dòng)的另一種介質(zhì)進(jìn)行熱交換。
[0028]如附圖2，塊孔石墨傳熱單元4是一個(gè)長方體石墨塊，在上面加工有若干排相互垂直間距一定橫向和縱向通孔。當(dāng)通孔為光滑圓孔時(shí)，孔徑dl —般為15?30mm，排間距LI一般為40?70mm,孔間距L2為20?35mm?？筛鶕?jù)介質(zhì)情況,在塊孔石墨傳熱單元的一側(cè)或兩側(cè)選擇為帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的通孔。帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的通孔的直徑d2—般為15?30mm,排間距L3 一般為40?70mm,孔間距L4為20?35mm。
[0029]帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的通孔的加工工藝為:首先加工出長方體石墨塊，然后在長方體石墨塊的面上鉆出直徑為d3的通孔；最后用專用拉刀在d3內(nèi)拉削出帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的通孔d2。專用拉刀如附圖4，它由夾頭10、拉桿11和逐級擴(kuò)大的刀齒12組成。一般拉桿11的長度C2是石墨塊孔的長度L+20，刀齒12的厚度C3 —般是8?15mm ;齒間距C4一般為15?40mm ;第一齒的外徑Φ1通常是d3+0.4mm?d3+lmm,接下來的刀齒的外徑是Φ 1+0.4mm?Φ 1+lmm;最后一個(gè)刀齒的外徑是Φ2 = d2。拉削時(shí)，先把專用拉刀穿入已鉆好的孔中，然后夾緊拉刀，通過拉刀的逐級拉削，使石墨塊孔流道的內(nèi)擴(kuò)展面最終形成。
[0030]如附圖2，塊孔石墨傳熱單元的帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的通孔直徑d2—般為15?30mm, d3—般為8?20mm，擴(kuò)展面角度Θ —般為8?16°，擴(kuò)展面數(shù)量η—般為4?12個(gè)，可提高傳熱面積1.5?4倍。
[0031]本發(fā)明的帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的石墨塊孔式換熱器，可以改善現(xiàn)有塊孔石墨換熱器單位傳熱面積小，換熱系數(shù)低的不足。并可以根據(jù)換熱介質(zhì)的情況，靈活使用內(nèi)擴(kuò)展表面。如石墨換熱器一側(cè)為液體，一側(cè)為氣體時(shí)，可在氣體側(cè)選用帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的通孔，強(qiáng)化氣體側(cè)的傳熱。石墨換熱器兩側(cè)均為氣體時(shí)，可選用兩側(cè)都帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的石墨塊孔式換熱器，能同時(shí)提高兩側(cè)流體的換熱面積和換熱系數(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的石墨塊孔式換熱器，主要由出口過渡段、上封頭、連接拉桿、塊孔石墨傳熱單元、密封墊片、進(jìn)口過渡段、下封頭、密封環(huán)和橫向拉桿組成，其特征在于:所述上封頭和塊孔石墨傳熱單元的頂面之間布置有密封墊片，下封頭和塊孔石墨傳熱單元的底面之間也布置有密封墊片，上、下封頭和塊孔石墨傳熱單元通過連接拉桿連接在一起，形成上下連通的傳熱通道。出口過渡段與塊孔石墨傳熱單元的左面之間設(shè)置有密封環(huán)，進(jìn)口過渡段與塊孔石墨傳熱單元之間也設(shè)置有密封環(huán)。出口過渡段、塊孔石墨傳熱單元以及進(jìn)口過渡段之間通過橫向拉桿連接在一起，形成左右連通的傳熱通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的石墨塊孔式換熱器，其特征在于:所述塊孔石墨傳熱單元是一個(gè)長方體石墨塊，在石墨塊上加工有若干排相互垂直間距一定的橫向和縱向通孔，所述通孔為帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的孔或部分通孔為光滑圓孔，部分通孔為帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的石墨塊孔式換熱器，其特征在于:所述石墨換熱器一側(cè)為液體，一側(cè)為氣體時(shí)，在氣體側(cè)選用帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的通孔，石墨換熱器兩側(cè)均為氣體時(shí)，兩側(cè)均為帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的通孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶擴(kuò)展內(nèi)表面流道的石墨塊孔式換熱器，其特征在于:所述通孔為光滑圓孔時(shí)的孔徑dl為15?30mm，排間距LI為40?70mm，孔間距L2為20?35mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的石墨塊孔式換熱器，其特征在于:所述通孔為帶擴(kuò)展內(nèi)表面的孔時(shí)孔徑d2為15?30mm,孔間距L4為20?35mm,排間距L3 —般為 40 ?70mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的石墨塊孔式換熱器，其特征在于:所述帶內(nèi)擴(kuò)展表面孔的加工工藝為，在所述長方體石墨塊的兩面上鉆出直徑d3為8?20mm的通孔；然后用專用拉刀在直徑為d3的通孔內(nèi)拉削出帶內(nèi)擴(kuò)展表面的流道d2。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的石墨塊孔式換熱器，其特征在于:所述專用拉刀由夾頭、拉桿和逐級擴(kuò)大的刀齒組成，所述拉桿的長度是石墨塊孔的長度L+20mm，刀齒的厚度C3是8?15mm ;齒間距C4為15?40mm ;第一齒的外徑Φ I為d3+0.4?d3+lmm，下一個(gè)刀齒的外徑是Φ 1+0.4?Φ 1+lmm ;最后一個(gè)刀齒的外徑Φ2與帶擴(kuò)展內(nèi)表面的孔的孔徑d2相等，拉削時(shí)，先把專用拉刀穿入已鉆好的孔中，然后夾緊拉刀，通過拉刀的逐級拉削，使石墨塊孔流道的內(nèi)擴(kuò)展面最終形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的帶內(nèi)擴(kuò)展表面流道的石墨塊孔式換熱器，其特征在于:所述直徑為d3的通孔與加工后帶內(nèi)擴(kuò)展表面的通孔的擴(kuò)展面的角度Θ為8?16°，擴(kuò)展面數(shù)量為4?12個(gè)。
【文檔編號】F28D17/02GK103591821SQ201210301239
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月16日
【發(fā)明者】高曉紅, 孫志欽, 黃進(jìn)煥 申請人:中國石油化工集團(tuán)公司, 中石化洛陽工程有限公司