回收二手冷凝器 石墨冷凝器的选购标准

一、传热原理：核心热交换机制

1. 热传导

• 石墨材料的高导热性（导热系数可达 100~150 W/(m・K)）是高效传热的基础，其层状结构允许电子沿平面方向快速传导热量。

• 壁面厚度影响热阻：厚度增加会导致传导热阻增大，需在强度和传热效率间平衡。

2. 对流传热

• 管程（内部通道）通常走冷却介质（如水），壳程（外部空间）走高温气体（如 HCl、水蒸气）。

3. 相变传热

• 当壳程气体冷凝时（如蒸汽冷凝为液体），释放汽化潜热，其传热量远高于显热传递（单位质量潜热通常为显热的数十倍）。

• 冷凝液膜厚度影响传热：液膜过厚会形成热阻，需通过优化结构（如设置折流板）促进液膜流动。

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二、流体力学原理：流动特性与压降控制

1. 壳程流体分布不均会导致局部传热效率下降（如 “死体积” 区域），可通过合理设计入口结构、折流板间距和数量改善。

• 管程流体若存在偏流，会造成部分管道过载、部分闲置，影响整体性能。

三、材料科学原理：石墨的特性与适配性

1. 耐腐蚀性

• 灰分含量高的石墨易被氧化，需选用高纯度石墨（纯度＞99%）。

• 熔融碱、强氧化性酸（如浓硝酸）可能腐蚀石墨，需谨慎选型。

• 石墨的化学惰性使其适用于强腐蚀环境（如酸性气体冷凝），但需注意：

2. 力学性能

• 石墨的抗压强度较高（100~300 MPa），但抗折强度较低（10~30 MPa），需避免设备受冲击或振动导致开裂。

• 温度变化会引起石墨热膨胀（线膨胀系数约 1~2×10⁻⁶/℃），若设计中未考虑热补偿（如膨胀节），可能因热应力导致泄漏。

3. 渗透性

• 石墨的多孔结构可能导致介质渗透，需通过树脂浸渍（如酚醛树脂）填充孔隙，提高致密性（渗透率＜10⁻⁷ cm/s）。

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四、操作条件与工艺参数

1. 温度与压力

• 石墨管程设计压力一般≤0.6 MPa，壳程≤0.3 MPa（取决于结构强度），超压可能导致管束变形或连接处泄漏。

• 石墨的耐温性通常为 - 200~170℃（树脂浸渍型），超过此范围可能导致树脂碳化或材料脆化。

• 冷却介质温度过低可能引起壳程气体冷凝液结晶（如硫酸雾冷凝后结晶），堵塞通道。

• 操作温度：

• 操作压力：

2. 介质特性

• 气体中若含颗粒杂质（如粉尘、铁锈），可能磨损石墨管壁或堵塞通道，需设置预过滤装置。

• 高黏度冷凝液（如重油）流动阻力大，需降低壳程流速或增大管径。

3. 污垢热阻

• 长期运行后，石墨壁面可能形成污垢层（如水垢、聚合物），其热阻远高于石墨（水垢热阻约 1~5 m²・K/W），需定期清洗（如化学清洗、机械刮除）。

五、结构设计原理：优化传热与流动

1. 管束布置

• 采用同心圆排列或正方形排列：前者传热面积大，后者便于机械清洗。

• 管间距影响壳程流速和压降：间距过小易导致流动死区，过大则降低传热效率。

2. 折流板与支撑板

• 折流板引导壳程流体横向冲刷管束，增强湍流程度（提高$h$），但间距过密会增加压降。

• 支撑板防止管束振动，需根据跨度和流体流速计算间距（跨度一般≤3 m）。

3. 进出口结构

• 采用渐扩 / 渐缩管减少流体冲击损失，壳程入口设置防冲挡板避免高速气流冲刷石墨管。