CN1069751C - 热交换器传热管 - Google Patents
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Abstract
一种传热管，利用作用到碳布的内表面和外表面的热固性甲阶(resol)或线性(novolak)酚醋树脂层叠在高强度等级和高塑性等级的碳纤维织成的碳布上制造。因此，这种结构的传热管允许热交换器体积减小且成本减低，因为它比传统的同类产品花费少很多，且在可加工性上超过它们，还显示出耐热、耐腐蚀及机械强度水平至少与上述传统材料相当。
Description
本发明的范围
该发明关于热交换器传热管，它用在这样的场合，如燃重油或燃煤锅炉的空气加热器，排放烟气脱硫装置的气体加热器，及象硫酸厂这样的需要防腐的化工厂。
相关的技术说明
燃重油或燃煤锅炉空气加热器，排放烟气脱硫装置的气体加热器及硫酸厂所用的热交换器，其传热管需要强耐腐蚀性，因为它们暴露在高温高浓度硫酸中。因此，这些传热管到目前为止采用了这样一些材料，如包含特殊成份的镍基合金，氟基树脂或成形的石墨碳颗粒。
使用以上提到的各种材料制造传热管的热交换器成本很高，因为这些材料不但可加工性上有缺陷而且很贵。因为成形的石墨碳颗粒在耐冲击和弹性强度等这些机械性能上有不足，用成形的石墨碳颗粒制造的传热管需要非常大的壁厚。因此，采用这种传热管的热交换器，遇到其尺寸增加很多的困难。
本发明概述
在这种情况下，本发明的目的是对热交换器传热管采取措施，使其比传统的同类产品成本低很多，且在可加工性上超过它们，还显示出耐热、耐腐蚀及机械强度水平至少与传统的同类产品相当。
意在实现上述目的、所发明的热交换器传热管，其特征在于通过酚醛树脂和碳布叠层制造。
附图简述
图1是一剖面图，简要说明了所发明的用于热交换器传热管的第一个实施例的横断面结构。
图2是一剖面图，简要说明了所发明的用于热交换器传热管的第二个实施例的横断面结构。
图3是一剖面图，简要说明了所发明的用于热交换器传热管的第三个实施例的横断面结构。
优选实施例的描述
所发明的热交换器传热管第一个实施例描述如下，参见图1。图1是简要说明了传热管横断面结构的剖面图。
如图1所示，传热管10利用作用到碳布11的内表面和外表面上的热固性甲阶(resol)和线性(novolak)酚醛树脂12层叠在高强度等级和高弹性等级的碳纤维织成的碳布11上制造。利用塑模技术，该传热管10容易制造。
使用甲阶酚醛树脂12可获得很多好的效果，因为它容易渗透到碳布11的内部。作为选项，用酚醛树脂12预先浸渍碳布11，然后再将浸渍过的碳布处理成半成品而得到预浸材料。
这种结构的传热管能使热交换器体积减小及成本降低，因为它比传统的同类产品花费少很多，在可加工性上超过它们，还显示出耐热、耐腐蚀及机械强度水平至少与上述传统材料相当。
所发明的热交换器传热管第二个实施例描述如下，参见图2。图2是简要说明了该传热管横断面结构的剖面图。图中，将上述实施例中所用的元件移植过来，用类似的参考数字表示。这里不再说明。
如图2所示，传热管20由呈圆筒状布置在其周围，用酚醛树脂12作用在碳布21内外表面的若干碳布21带层叠制造。当然，所述的传热管20可以用与上述实施例中管10同样的塑模技术很容易地制造出来。因为传热管20用到布置在其周围的若干块碳布带，即在周向上分割碳布21，它比上一个实施例中的传热管的塑模更有利。
传热管20的结构，类似于上述实施例中的管10，能使热交换器体积减小及成本降低，因为，与上述实施例中的管10一样，这种传热管比传统的同类产品花费少很多，但在可加工性上超过它们，还显示出耐热、耐腐蚀及机械强度水平至少与上述传统材料相当。
所发明的热交换器传热管第三个实施例描述如下，参见图3。图3是简要说明了该传热管横断面结构的剖面图。图中，将上述实施例中所用的元件移值过来，用同样的参考数字表示，这里不再说明。
如图3所示，传热管30由呈圆筒状布置在其周围，用酚醛树脂12作用在碳布21内外表面的若干块碳布带21层叠制造，同时，将由高强度等级或高弹性等级的碳纤维粗碳丝33，裹到碳布21外表面侧的酚醛树脂层12的外表面上，且将酚醛树脂34覆盖到粗碳丝33的外侧，即在上述实施例中管20的外表面再形成粗碳丝和酚醛树脂层。将粗碳丝33用酚醛树脂浸渍，同时采用绑扎技术或细丝缠绕技术将上述粗碳丝33平行地或螺旋式固定在上一个实施例的传热管20的外表面上。
当上述酚醛树脂34是甲阶酚醛树脂时，可获得更好的效果，因为它容易渗透到粗碳丝33的内部。作为一种选择，可用酚醛树脂34预先浸渍粗碳丝33，然后再将浸渍过的碳布处理成半成品以得到预浸材料，粗碳丝33和酚醛树脂34的外加层数及所用层厚可根据所要生产管道的质量合理选择。
这种结构的传热管30使得所制造的热交换器比用上一个实施例中传热管20制造的热交换器显示出更好的质量。因为它在耐热、耐腐蚀及机械强度方面超过了上一个实施例的传热管20。
所发明的用在热交换器上的传热管，具有便宜、可加工性优良、还显示出耐热、耐腐蚀、机械强度水平至少与传统的传热管相当。当该传热管用在如苛刻环境下使用的热交换器中时，如重油锅炉或燃煤锅炉中的空气加热器，排放烟气脱硫装置中的气体加热器，及象硫酸厂这样需要防腐的各种化工厂，它使得热交换器体积减小且成本减低。
做了下列试验以验证所发明的热交换器传热管的效果。
〔试验1〕
<试验方法>
下述三个样品1-3经严格制造，让其承受下述条件的不同水份的硫酸溶液720小时，然后检查外表面变化、重量变化及弹性强度变化。
<试验条件>
《样品1》
将一碳布塑模通过酚醛树脂(甲阶)(由Fuji Resin Kogyo K.K制造，商标名称为“FujiKemekku#10”)以使碳布上形成树脂层(第一个实施例的型式)所制造的管子。
样品尺寸
直径 26mm
长度 120mm
壁厚 1mm
《样品2》
将三块布置在周围的碳布带塑模通过样品1中所用的同样的酚醛树脂，以此方式在布上形成树脂层(第二个实施例的型式)。
尺寸如样品1。
《样品3》
将三块布置在周围的碳布带塑模通过样品1中所用的同样的酚醛树脂，以此方式在布上形成树脂层且将酚醛树脂浸渍过的粗碳丝缠绕到管附着层的碳布外表面上(第三个实施例的型式)。
除了壁厚是2mm外，样品的尺寸与样品1的尺寸相同。
《含水份的硫酸溶液》
用二种溶液，如A溶液，浓度为75％且温度为120℃；B溶液，浓度为82％且温度为140℃。
<试验结果>
从表1中可清楚地看到，样品1和2没有问题，特别是在A溶液中，而在比A溶液更苛刻的环境B溶液中不过出现了象层的分离这样的问题。然而样品3在A和B溶液中比样品1和2显示有更好的物理性能，且即使在B溶液中也不会出现任何类型的问题。
表1
| 表面(目测) | 重量变化(mg/cm2) | 弹性强度变化(％) | ||||
| 溶液A | 溶液B | 溶液A | 溶液B | 溶液A | 溶液B | |
| 样品123 | 无变化无变化无变化 | 有可察觉的变化有可察觉的变化无变化 | 10.49.26.3 | 23.419.812.7 | 12105 | 251910 |
*重量变化＝(试验后重量-试验前重量)/浸没的表面积
弹性强度变化＝(试验前弹性强度-试验后弹性强度)/试验前弹性强度×100
有可察觉的变化：沿布接头处分离
试验结果得出：样品1和2类型的传热管，即第一和第二个实施例中描述的那种类型的管子，可以有效地用在上述A溶液那样的环境中，以及样品3类型的传热管，即第三个实施例中描述的那种类型的管子，在上述B溶液那样的环境中。
〔试验2〕
<试验方法>
制造试验1中同样的样品1-3。用样品1-3制造热交换器进行试验运行，然后打开且检查以决定可能出现的变化。在制造热交换器时，样品3用在要加热到超过135℃温度的部分以及样品1和2用在要加热到135℃以下温度的部分。
<试验条件>
热交换器的热交换能力：70000Kcal/h
热源：排气(由壳测供应)
成分＝H2O 11％
CO2 10％
SO2 50ppm
SO3 10ppm
供气时温度：150℃
排放时温度：120℃
供气流量：15000m3N/h
受热介质：水(由管内侧供应)
运行时间：6小时(连续)
<试验结果>
当打开热交换器且进行在上述条件下试验运行后的检查，热交换器中所用的所有传热管未发现任何异常。
从试验结果得出结论：用上述传热管制造的热交换器能在强腐蚀性的环境下安全运行。
Claims (4)
1.一种热交换器传热管，其特征在于，该传热管具有酚醛树脂碳布的叠层制造。
2.根据权利要求1的传热管，其中上述产品由塑模技术制造的。
3.根据权利要求1或2的传热管，在其外表面上设有一包括粗碳丝和上述酚醛树脂的层。
4.根据权利要求3的传热管，其中上述粗碳丝和上述酚醛树脂层由细线缠绕技术固定到位。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Granted publication date: 20010815 Termination date: 20091124 |