一、? 結構組成

• 主體結構：與普通列管式換熱器類似，主要由殼體、管束、管板、封頭、折流板（或支撐板）等部分組成。

• 核心部件：

• 換熱管：采用石墨材料制成，通常為石墨管，具有良好的導熱性和耐腐蝕性。石墨管的規格（如直徑、長度）可根據換熱需求定制。

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• 管板：用于固定石墨管兩端，確保管程和殼程的流體隔離，一般采用石墨或其他耐腐蝕材料（如金屬襯里石墨）制作。

• 殼體：容納管束，提供殼程流體的流通空間，材質多為金屬（如碳鋼、不銹鋼），內部可能根據介質特性進行防腐處理（如襯膠、襯氟等）。

• 封頭：安裝在換熱器兩端，與管板配合形成管程流體的進出口，結構形式有橢圓形、球形等。

二、工作原理

• 換熱過程：兩種不同溫度的流體分別在管程和殼程內流動，通過石墨管的管壁進行熱量傳遞。

• 管程流體：通常為需要加熱或冷卻的介質，在石墨管內部流動。

• 殼程流體：另一種介質在管束外側的殼程內流動，與管程流體形成逆流、并流或錯流等流動方式，以提高換熱效率。

• 耐腐蝕機制：利用石墨材料對多種腐蝕性介質（如酸、堿、鹽溶液等）的耐蝕性，確保在強腐蝕環境下長期穩定運行。

三、特點

優勢

• 優異的耐腐蝕性：

• 石墨對大多數無機酸（如硫酸、鹽酸、硝酸等）、有機酸、鹽溶液及部分腐蝕性氣體（如氯氣、氯化氫等）具有良好的耐蝕性，尤其適合處理強腐蝕介質。

• 例如，在濕氯氣、鹽水、濃鹽酸等介質的換熱場景中，能有效抵抗介質的腐蝕，避免普通金屬換熱器出現的腐蝕泄漏問題。

• 良好的導熱性：石墨的導熱系數較高（約為 100-150 W/(m?K)），雖低于金屬（如銅、鋁），但在非金屬材料中屬于導熱性能較好的，能滿足多數中低溫換熱場景的需求。

• 耐高溫性：石墨具有較高的熔點（約 3652℃），在高溫環境下仍能保持穩定的物理化學性質，可用于高溫介質的換熱（需注意氧化性氣氛對石墨的影響）。

• 不易結垢：石墨表面光滑，流體流動時不易沉積雜質和結垢，可減少清洗維護頻率，延長設備使用壽命。

• 結構靈活：可根據換熱需求調整管束排列方式、管徑、管長等參數，適應不同的工況條件。

局限性

• 力學性能較差：石墨材質較脆，抗沖擊和抗振動能力弱，在安裝和使用過程中需避免劇烈碰撞和振動，以免造成石墨管破裂。

• 耐高壓性不足：通常適用于低壓或中壓工況（設計壓力一般不超過 1.0 MPa），高壓環境下可能因石墨管承受壓力過大而損壞。

• 成本較高：石墨材料加工難度大，且優質石墨原料價格較高，導致列管式石墨換熱器的初始投資成本高于普通金屬換熱器。

• 適用溫度范圍受限：在強氧化性介質（如濃硝酸、濃硫酸在高溫下）中，石墨可能發生氧化腐蝕，使用時需控制介質溫度和氧化性。

四、應用領域

• 化工行業：

• 用于冷卻或加熱各種腐蝕性介質，如硫酸、鹽酸、磷酸、醋酸、燒堿溶液等。

• 在氯堿工業中，可作為濕氯氣鹽水換熱器，處理濕氯氣和鹽水的換熱過程，抵抗氯氣和鹽水的腐蝕。

• 用于有機合成反應中的物料換熱，如苯酐、順酐生產過程中的介質冷卻。

• 石油化工：處理含酸、含硫等腐蝕性介質的換熱，如酸性氣體的冷卻、石油產品的酸洗過程換熱。

• 制藥行業：用于腐蝕性藥液的加熱、冷卻或冷凝，滿足制藥工藝對設備耐蝕性和清潔度的要求。

• 環保領域：處理工業廢水、廢氣中的腐蝕性介質，如含酸廢水的降溫處理、廢氣吸收過程中的熱量交換。

• 其他領域：在食品加工（如酸性食品原料換熱）、冶金（如酸洗工藝）等行業中也有應用。

五、選型與維護要點

選型注意事項

• 介質特性：明確介質的腐蝕性、溫度、壓力、流量等參數，確保石墨材料對介質的耐蝕性，同時根據壓力和溫度選擇合適的結構形式和密封方式。

• 換熱需求：計算所需的換熱面積，確定管束排列、管徑、管長等參數，確保換熱效率滿足工藝要求。

• 操作條件：考慮設備的安裝空間、操作壓力波動、溫度變化等因素，選擇具有足夠強度和穩定性的結構設計。

維護要點

• 避免機械損傷：安裝和檢修時輕拿輕放，防止石墨管受到撞擊或擠壓；運行過程中控制流體流速，避免因流速過高導致振動損壞。

• 定期檢查：檢查殼體、管板、封頭連接處的密封性能，防止介質泄漏；觀察石墨管是否有裂紋、破損等情況，可通過水壓試驗或氣密性試驗檢測設備的密封性。

• 清洗處理：若出現輕微結垢，可采用化學清洗（使用與介質兼容的清洗劑）或機械清洗（軟質工具），避免使用硬質工具刮擦石墨表面。

• 防止氧化：在氧化性介質環境中，控制介質溫度和氧含量，必要時采取惰性氣體保護措施，減緩石墨的氧化速度。

六、與其他換熱器的對比