專利名稱：翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器及其制備工藝。
背景技術(shù)：
目前，板翅式換熱器作為一種高效、緊湊、輕巧的換熱設(shè)備，已在石油化工、航空航天、電子、原子能、武器工業(yè)、冶金、動力工程和機(jī)械等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并在利用熱能、回收余熱、節(jié)約原料、降低成本以及一些特殊用途上取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。近年來，板翅式換熱器的設(shè)計(jì)理論、試驗(yàn)研究、制造工藝、開拓應(yīng)用的研究方興未艾，特別是一些新技術(shù)的滲透，使其應(yīng)用范圍更加廣泛，進(jìn)入了一個新的發(fā)展時期。
采用導(dǎo)熱高分子材料制備防腐換熱器是國內(nèi)外研究人員十分關(guān)注的課題，尤其采用聚四氟乙烯材料制備耐苛刻腐蝕介質(zhì)的高效換熱器是研究重大課題。盡管聚四氟乙烯材料有十分優(yōu)異的耐腐蝕性能，但聚四氟乙烯的熱導(dǎo)率低、力學(xué)性能差、加工非常困難等缺陷，使其在防腐換熱器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用方面受到極大的限制，目前只能制備一些管徑較小的管式換熱器，如果要開發(fā)和設(shè)計(jì)翅板結(jié)構(gòu)的高效換熱器，必須要解決聚四氟乙烯的力學(xué)性能、低熱導(dǎo)率、制備工藝和技術(shù)以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對上述不足之處提供一種翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器及其制備工藝，采用翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用翅板抽屜內(nèi)部流通腐蝕介質(zhì)，外部流通冷卻介質(zhì)，翅板結(jié)構(gòu)目的是增加換熱效率。
翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器及其制備工藝是采取以下方案實(shí)現(xiàn)翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器結(jié)構(gòu)由金屬外殼、高導(dǎo)熱氟塑料換熱器主體、兩個金屬—氟塑料復(fù)合封頭組成；高導(dǎo)熱氟塑料換熱器主體由若干個高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料抽屜和兩塊氟塑料支撐板組成，若干個高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料抽屜在兩塊氟塑料支撐板上，在高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料抽屜內(nèi)焊接有高熱導(dǎo)率的氟塑料翅板。金屬外殼上設(shè)置有冷卻水進(jìn)口接管、出口接管。兩個金屬—氟塑料復(fù)合封頭上設(shè)置有腐蝕介質(zhì)進(jìn)口接管、出口接管。這樣熱的腐蝕介質(zhì)由封頭進(jìn)入，通過各個抽屜內(nèi)部冷卻經(jīng)另一個封頭出去；冷卻水由金屬外殼的進(jìn)口接管進(jìn)入，流經(jīng)各抽屜的外部，對抽屜內(nèi)部的腐蝕介質(zhì)進(jìn)行冷卻，從金屬外殼的出口接管流出，實(shí)現(xiàn)換熱過程。
翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器的制備工藝過程盡管聚四氟乙烯材料屬于熱塑性塑料，但在熔融狀態(tài)下不具有流動性能，因此，聚四氟乙烯零件之間的密封連接常常采用焊接技術(shù)，聚四氟乙烯的焊接必須要有高的焊接溫度，而且焊接時要施加壓力，否則焊接性能不好，這也是翅板式聚四氟乙烯換熱器難以制作和設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題；翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器的制備工藝過程如下1.采用高熱導(dǎo)率、高強(qiáng)度聚四氟乙烯復(fù)合材料片材制成高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料矩形抽屜(匾型中空矩形管)；2.采用高熱導(dǎo)率聚四氟乙烯片材制成U形翅板；3.將U形翅板焊接在高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料矩形抽屜內(nèi)，焊接溫度為370～385℃，焊接壓力為2～4MPa，這樣不但增加高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料抽屜的換熱面積，而且提高了高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料抽屜的強(qiáng)度和剛度；4.制作兩塊氟塑料支撐板，在氟塑料支撐板上設(shè)置若干個矩形方孔，尺寸大小與高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料矩形抽屜的外形尺寸相配合；5.將各個高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料矩形抽屜的兩端分別對稱安裝在兩塊氟塑料支撐板的矩形孔內(nèi)；并采用焊接方法連接和密封，焊接溫度為350～370℃，焊接壓力為2～4MPa，這樣就制成高導(dǎo)熱氟塑料換熱器主體；6.將高導(dǎo)熱氟塑料換熱器主體安裝在換熱器的金屬外殼內(nèi)，并用橡膠密封圈進(jìn)行密封處理；7.制作兩個金屬—氟塑料復(fù)合封頭，在金屬封頭內(nèi)復(fù)合氟塑料內(nèi)襯；8.把兩個金屬—氟塑料復(fù)合封頭與換熱器的金屬外殼用螺釘緊固連接在一起，并在相應(yīng)部位用密封墊進(jìn)行密封處理，即制成翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器成品。
翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器及其制備工藝的設(shè)計(jì)和開發(fā)，具備了許多特點(diǎn)1.研制高熱導(dǎo)率、高力學(xué)性能的聚四氟乙烯復(fù)合材料替代普通聚四氟乙烯材料；純聚四氟乙烯材料的熱導(dǎo)率為0.22W/(m·K)，拉伸強(qiáng)度22MPa左右，而高熱導(dǎo)率、高力學(xué)性能的聚四氟乙烯復(fù)合材料的熱導(dǎo)率為1.2～1.5W/(m·K)，拉伸強(qiáng)度為60～80MPa，而且材料剛性和抗蠕變能力大大提高。
2.研究出制備翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器的制備加工工藝技術(shù)和焊接技術(shù)。其制備加工工藝設(shè)計(jì)合理，制備加工、組裝方便。
3.根據(jù)制備工藝和技術(shù)，設(shè)計(jì)出翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器的新結(jié)構(gòu)。其設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡單，裝配方便，防腐性能好，換熱效率高。
4.開發(fā)出制備翅板、抽屜和高導(dǎo)熱聚四氟乙烯換熱器主體成型的模具和設(shè)備。


以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1是翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器主視圖。
圖2是翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器左視圖。
具體實(shí)方式參照附圖1、2，翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器結(jié)構(gòu)由金屬外殼1、高導(dǎo)熱氟塑料換熱器主體4、兩個金屬—氟塑料復(fù)合封頭3組成；高導(dǎo)熱氟塑料換熱器主體4由若干個高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料抽屜6和兩塊氟塑料支撐板2組成，在兩塊氟塑料支撐板上設(shè)置若干個矩形方孔，尺寸大小與高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料矩形抽屜的外形尺寸相配合；若干個高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料抽屜6分別焊接在兩塊氟塑料支撐板2上的矩形方孔內(nèi)，在高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料抽屜6內(nèi)焊接有高熱導(dǎo)率的氟塑料翅板5。金屬外殼1上設(shè)置有冷卻水進(jìn)口接管9、出口接管10。金屬—氟塑料復(fù)合封頭3是在金屬封頭內(nèi)復(fù)合氟塑料內(nèi)襯。兩個金屬—氟塑料復(fù)合封頭3上設(shè)置有腐蝕介質(zhì)進(jìn)口接管7、出口接管8。這樣熱的腐蝕介質(zhì)由封頭進(jìn)入，通過各個高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料抽屜6內(nèi)部冷卻經(jīng)另一個封頭出去；冷卻水由金屬外殼的進(jìn)口接管9進(jìn)入，流經(jīng)各高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料抽屜6的外部，對高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料抽屜6內(nèi)部的腐蝕介質(zhì)進(jìn)行冷卻，從金屬外殼的出口接管10流出，實(shí)現(xiàn)換熱過程，換熱效率高。
翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器的制備工藝過程為了能實(shí)現(xiàn)換熱器主要零部件之間的焊接，對制作高導(dǎo)熱氟塑料換熱器主體4是有先后制備工藝要求，首先要制作若干個采用高熱導(dǎo)率、高強(qiáng)度聚四氟乙烯復(fù)合材料片材制成高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料矩形抽屜(匾型中空矩形管)6和采用高熱導(dǎo)率聚四氟乙烯片材制成U形翅板5，然后將高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料抽屜6和高熱導(dǎo)率的氟塑料翅板5進(jìn)行焊接；將焊有翅板的各個抽屜6和兩塊氟塑料支撐板2進(jìn)行焊接，這樣才能制作高導(dǎo)熱氟塑料換熱器主體4；把換熱器金屬外殼與高導(dǎo)熱氟塑料換熱器主體4安裝在一起，將高導(dǎo)熱氟塑料換熱器主體安裝在換熱器的金屬外殼內(nèi)，并進(jìn)行密封處理；制作兩個金屬—氟塑料復(fù)合封頭3，在金屬封頭內(nèi)復(fù)合氟塑料內(nèi)襯；安裝兩個金屬—氟塑料復(fù)合封頭3，把兩個金屬—氟塑料復(fù)合封頭3與換熱器的金屬外殼1用螺釘緊固連接在一起，并在相應(yīng)部位用密封墊進(jìn)行密封處理，即制成翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器成品。
為了提高聚四氟乙烯零部件之間的焊接質(zhì)量和縮短焊接時間、簡化焊接工藝，本技術(shù)采用改性可熔性氟材料作為焊接劑焊接溫度為350～370℃，焊接壓力為2～4MPa。抽屜材料采用高導(dǎo)熱高強(qiáng)度聚四氟乙烯復(fù)合材料，其熱導(dǎo)率為1.2～1.5W/(m·K)，拉伸強(qiáng)度為60～80MPa。
翅板材料采用高導(dǎo)熱聚四氟乙烯復(fù)合材料，熱導(dǎo)率為1.8～2.0W/(m·K)。
權(quán)利要求
1.一種翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器，其特征在于結(jié)構(gòu)由金屬外殼、高導(dǎo)熱氟塑料換熱器主體、兩個金屬一氟塑料復(fù)合封頭組成；高導(dǎo)熱氟塑料換熱器主體由若干個高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料抽屜和兩塊氟塑料支撐板組成，若干個高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料抽屜焊接在兩塊氟塑料支撐板上，在高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料抽屜內(nèi)焊接有高熱導(dǎo)率的氟塑料翅板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器，其特征在于金屬外殼上設(shè)置有冷卻水進(jìn)口接管、出口接管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器，其特征在于兩個金屬一氟塑料復(fù)合封頭上設(shè)置有腐蝕介質(zhì)進(jìn)口接管、出口接管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器，其特征在于在兩塊氟塑料支撐板上設(shè)置若干個矩形方孔，尺寸大小與高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料矩形抽屜的外形尺寸相配合。
5.權(quán)利要求1所述的翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器的制備工藝，其特征在于制備工藝過程如下(1)采用高熱導(dǎo)率、高強(qiáng)度聚四氟乙烯復(fù)合材料片材制成高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料矩形抽屜；(2)采用高熱導(dǎo)率聚四氟乙烯片材制成U形翅板；(3)將U形翅板焊接在高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料矩形抽屜內(nèi)，焊接溫度為370～385℃，焊接壓力為2～4Mpa；(4)制作兩塊氟塑料支撐板，在氟塑料支撐板上設(shè)置若干個矩形方孔，尺寸大小與高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料矩形抽屜的外形尺寸相配合；(5)將各個高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料矩形抽屜的兩端分別對稱安裝在兩塊氟塑料支撐板的矩形孔內(nèi)；并采用焊接方法連接和密封，焊接溫度為350～370℃，焊接壓力為2～4MPa，這樣就制成高導(dǎo)熱氟塑料換熱器主體；(6)將高導(dǎo)熱氟塑料換熱器主體安裝在換熱器的金屬外殼內(nèi)，并用橡膠密封圈進(jìn)行密封處理；(7)制作兩個金屬-氟塑料復(fù)合封頭，在金屬封頭內(nèi)復(fù)合氟塑料內(nèi)襯；(8)把兩個金屬-氟塑料復(fù)合封頭與換熱器的金屬外殼用螺釘緊固連接在一起，并在相應(yīng)部位用密封墊進(jìn)行密封處理，即制成翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器成品。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器的制備工藝，其特征在于抽屜材料采用高導(dǎo)熱高強(qiáng)度聚四氟乙烯復(fù)合材料，其熱導(dǎo)率為1.2～1.5W/(m·K)，拉伸強(qiáng)度為60～80MPa。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器的制備工藝，其特征在于翅板材料采用高導(dǎo)熱聚四氟乙烯復(fù)合材料，熱導(dǎo)率為1.8～2.0W/(m·K)。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器及其制備工藝。結(jié)構(gòu)由金屬外殼、高導(dǎo)熱氟塑料換熱器主體、兩個金屬―氟塑料復(fù)合封頭組成；高導(dǎo)熱氟塑料換熱器主體由若干個氟塑料復(fù)合材料抽屜和兩塊氟塑料支撐板組成，在抽屜內(nèi)焊接有氟塑料翅板。其制備工藝(1)制作高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料矩形抽屜；(2)制作U形翅板；(3)將U形翅板焊接在抽屜內(nèi)，(4)制作兩塊氟塑料支撐板，(5)將各個抽屜的安裝在兩塊氟塑料支撐板的矩形孔內(nèi)，制成高導(dǎo)熱氟塑料換熱器主體；(6)將高導(dǎo)熱氟塑料換熱器主體安裝在換熱器的金屬外殼內(nèi)；(7)制作兩個金屬―氟塑料復(fù)合封頭；(8)把兩個封頭與換熱器的金屬外殼連接在一起，即制成成品。
文檔編號B29K27/18GK1752709SQ200510094970
公開日2006年3月29日 申請日期2005年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月24日
發(fā)明者陶國良, 涂善東, 凌祥, 虞斌 申請人:南京工業(yè)大學(xué)