氟塑料低温换热器是以小直径氟塑料软管作为换热管束的换热器。常用的氟塑料有聚四氟乙烯(PTFE,F4),聚四氟代乙丙烯(PEP,F46)和可熔性聚四氟乙烯(PFA)。其是一种可以在较高工作温度和压力条件下仍具有耐强腐蚀性的换热器。由于氟塑料与金属材料在物化性质的差异,逐渐被节能领域所重视及应用。通过不断完善,氟塑料换热器将得到越来越广泛的应用。
氟塑料的物理化学特性
氟塑料的分子结构特点决定了其良好的耐热性和耐寒性,其长期使用温度范围较宽,可达-192~260,短期可在300下使用,在-100以下仍柔软,在250高温条件下经240h老化后,其力学性能基本不变。氟塑料属化学惰性材料,除高温下的元素氟、熔融态碱金属、三氟化氯、六氟化铀、全氟煤油外,几乎可以在所有的介质中工作。此外,氟塑料是已知固体材料中表面自由能最低的材料之一,几乎所有材料不能粘附在其表面,因此氟塑料用作换热器时管壁表面基本不结垢。同时,由于其表面分子对其它分子吸引力小,因而摩擦系数非常小(静、动摩擦系数与钢的比值均为0.04),对流体产生的流动摩擦阻力也较小。
与从传热系数的计算公式可以看出:当不考虑管壁污垢的影响时,管壁热阻就决定了传热系数的极限,即不论采取何种办法来强化管壁两侧流体的对流换热,其传热系数最终由管壁厚度决定。氟塑料的导热系数比金属小几十倍,导热热阻大是氟塑料的主要缺陷。因此氟塑料低温换热器在设计上采用薄壁小直径管,在制作工艺上采用了大量小直径管密集排列技术,克服了氟塑料导热系数低的缺点,使得氟塑料换热器在高腐蚀环境下取代金属换热器成为现实。虽然金属换热器的初始换热系数比氟塑料换热器的传热系数大,但金属换热器随着使用时间的延续,其换热管束的圬垢层厚度逐渐增加使传热系数下降,氟塑料换热管壁光滑不易结垢,工作时在流体温度变化的作用下换热管束沿轴向、径向方向伸缩。有利于除去污垢提高换热。在运行一段时间后,二者传热系数差值缩小,从长期来看,氟塑料换热器具有较强的竞争力。
结构型式
氟塑料低温换热器的主要部分由许多小直径薄壁的氟塑料传热软管组成的管束。常用的管子规格有多种﹐壁厚约为1mm。每个管束包含有上千根管子﹐管子采用悬吊结构,中间设多个隔板隔开。根据换热面积不同,可以设置一个或多个管束。管束支撑构件采用不锈钢喷涂聚四氟乙烯防腐,紧固件采用不锈钢防腐螺栓,换热器壳体内壁采用氟塑料板内衬防腐。
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