Графітові теплообмінники

Ці теплообмінники складають окрему групу. Висока корозійна стійкість та значна теплопровідність роблять графітові теплообмінники незамінними у деяких виробництвах.

В ряді хімічних виробництв існують складні установки, конструктивно повністю виконані з неметалевих матеріалів. Це забезпечує значну економію дорогих кольорових металів і спеціальних легованих сплавів, таких як хастелой або мельхіор.

Тому застосування неметалевих матеріалів диктується перш за все економічними показниками. Проте неметалеві конструкційні матеріали мають деякі недоліки. Перш за все це низька теплопровідність і невисока термічна стійкість.

З усіх відомих неметалевих хімічно стійких матеріалів як неорганічного, так і органічного походження, лише графітові матеріали не мають наведених вище недоліків.

Графітові матеріали – це матеріали, які одержані шляхом насичення графіту різними смолами.

Ці матеріали інертні під дією більшості агресивних середовищ. Їх руйнують тільки сильні окиснювачі і гарячі луги.

З графітових матеріалів виготовляють різні апарати, труби, насоси та інші вироби. Застосування графіту внаслідок високої теплопровідності і гарної механічної оброблюваності особливо ефективно при конструюванні теплообмінної апаратури.

При конструюванні теплообмінної апаратури з графіту необхідно керуватися наступними принципами:

· графітовий матеріал у конструкціях повинен робити лише на стискання;

· спрямування теплового потоку повинно співпадати з направленням великих вісей кристалів графіту;

· застосування довгих труб небажано.

 

Промисловістю випускають блочні, кожухотрубчасті, зрошувальні графітові теплообмінники, а також занурені теплообмінні елементи.

 

Блочний графітовий теплообмінник представляє собою один або декілька прямокутних або циліндричних блоків, які мають дві системи перпендикулярних отворів, які не перехрещуються. Вони створюють перекрестнотечійну схему руху теплоносіїв. Кожна система отворів має графітові кришки для підведення і відведення робочого середовища. На кришки накладають металеві плити і систему стягують болтами, створюючі в графіті найменші небезпечні напруження стискання.

Загальний блок теплообмінника (рис. 28а) складається з декількох прямокутних елементів (кубів), з’єднаних разом по вертикалі. В кожному кубі просвердлені вертикальні канали для проходу агресивного середовища, і горизонтальні канали для охолоджуючого або нагріваючого теплоносія. Окремі блоки можуть з’єднуватися між собою на прокладках або склеюватися замазкою.

 

Рис. 28 – Графітові теплообмінники

а) блочний графітовий теплообмінник; б) кожухотрубчастий графітовий теплообмінник з сальниковим компенсатором на металевому корпусі

 

Часто блочні прямокутно-вертикальні теплообмінні апарати виконуються багатоходовими (рис. 29):

 

 

 

Рис. 29 – Схема руху потоків через

багатоходовий графітовий теплообмінник

 

Кожухотрубчастий графітовий теплообмінник (рис. 28,б) складається з труб, трубних дошок і кришок з графіту, а також металевого кожуха з сальниковим ущільненням для компенсації температурних подовжень. Труби приклеєні до дошок замазкою «Армазіт». Ущільнюючі прокладки виготовлені з фторопласту.

Зібраний з графітових труб теплообмінник затягується разом шпильками, які проходять через металеві кришки, встановлені по обидві боки (зверху та знизу) теплообмінника.

При виготовленні зануреного графітового теплообмінника складається блок з графітових труб або пластин, який стягується металевим каркасом, і за цю стяжку опускається в середину середовища, яке повинно бути нагріто.