氟塑膠熱交換器

鄭州工業大學研製的以小直徑氟塑膠軟管作為傳熱組件的熱交換器﹐又稱撓性管熱交換器。常用的氟塑膠有聚四氟乙烯（F4）、聚全氟代乙丙烯（F46）和可熔性聚四氟乙烯（PFA）。氟塑膠熱交換器主要用於工作壓力為0.2~0.4MPa﹑工作溫度在200℃以下的各種強腐蝕性介質的換熱﹐如硫酸﹑腐蝕性極強的氯化物溶液﹑醋酸和苛性介質的冷卻或加熱。
氟塑膠熱交換器的結構有管殼式熱交換器和沉浸式熱交換器兩種型式。它們的主要部分都是由許多小直徑薄壁的氟塑膠傳熱軟管組成的管束(見右下圖)。常用的管子規格有多種﹐外徑×壁厚分別為3～6mm×0.3～0.6mm。管束包含有60～5000根管子﹐兩端各用聚四氟乙烯卷帶互相隔開。管束插在一環中﹐焊成整體蜂窩狀管板。氟塑膠熱交換器的其它部件與常見的﹑用金屬管作為傳熱組件的管殼式熱交換器和沉浸式熱交換器略同。

氟塑膠熱交換器管板焊接示意圖

氟塑膠的化學性能極穩定﹐抗蝕性能尤好。氟塑膠管壁表面光滑﹐並且有適度的撓性﹐使用時微有振動﹐故不易結垢。氟塑膠熱交換器體積小﹐結構緊湊﹐設備單位體積內傳熱面積為金屬管的管殼式熱交換器的4倍多。撓性的氟塑膠管能在流體的衝擊和振動中安全工作﹐管束可按需要製成各種特殊形狀。氟塑膠的導熱係數低﹐力學性能較金屬差﹐不耐高溫。採用小直徑﹑薄管壁﹐雖對導熱係數和力學性能有所補償﹐但仍只能用於較低壓力和較低溫度的場合。
氟塑膠及氟塑膠換熱器的優點
1．1氟塑膠屬於化學惰性材料，除了能與熔融的鹼金屬和強的氟化介質及高溫的氫氧化鈉反應外，基本對所有常用的化學品和溶劑都呈惰性，幾乎能在任何介質中工作。因此．採用以氟塑膠為主要材料製成的氟塑膠換熱器也具有良好的化學穩定性和優異的耐腐蝕性能。
1．2氟塑膠材料本身表面張力低而不易黏附、質地柔軟、熱膨脹係數較大、很低的摩擦係數而有自潔效果，經測試採用氟塑膠材料製成的單根管子的抗彎曲疲勞性和耐衝擊強度性指標高。人們將若干根氟塑膠管子與氟塑膠管板(或與折流板、隔板、定位止推環)經特殊的工藝加工形成換熱元件，成為氟塑膠換熱器最重要的組成部分。換熱元件採用非剛性固定在殼體或器壁上．因此具有較大的撓曲性。工作時管壁兩側流體流動的速度使得呈撓曲性的換熱元件激烈抖動．同時工作溫度的變化也使得換熱元件沿軸向和徑向方向伸縮，結果是將管壁表面沉積形成的污物、垢層或消除或減少，增加了流體湍動．進而提高傳熱係數。
1．3氟塑膠換熱器體積小結構十分緊湊。其單位體積的換熱面積大於金屬及其它非金屬換熱器的換熱面積，相同換熱面積的氟塑膠換熱器重量遠輕於金屬及其它非金屬換熱器的重量。
鄭州工業大學研製開發的氟塑膠熱交換器生產製作已越來越成熟，且廣泛套用於化工、醫藥、酸洗等腐蝕性行業。