CN106123669B - 构成能集成到热交换器的复合材料制热交换器模块的块件 - Google Patents
构成能集成到热交换器的复合材料制热交换器模块的块件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106123669B CN106123669B CN201610299203.4A CN201610299203A CN106123669B CN 106123669 B CN106123669 B CN 106123669B CN 201610299203 A CN201610299203 A CN 201610299203A CN 106123669 B CN106123669 B CN 106123669B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tube
- metal mesh
- block
- end part
- sleeve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
- F28F19/02—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
- F28F19/04—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings of rubber; of plastics material; of varnish
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/06—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
- F28F21/062—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material the heat-exchange apparatus employing tubular conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
- F28F9/16—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2225/00—Reinforcing means
- F28F2225/04—Reinforcing means for conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2255/00—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes
- F28F2255/06—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes composite, e.g. polymers with fillers or fibres
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
本发明涉及一种构成能集成到热交换器的复合材料制热交换器模块的块件(10),其包括至少一个管(12)和一个板(20),所述管带有金属网管套(16)和由树脂构成的内部覆层(18),所述板包括至少一个被管(12)穿过的开孔(26)。板(20)包括至少部分地覆盖其轴向外表面(22)的金属网片层(28),每个管(12)的管套(16)和板(20)的金属网片层(28)彼此相互焊接,并且由树脂构成的覆层(32)覆盖金属网片层(28)和管(12)的管套(16)与板(20)的金属网片层(28)之间的焊接处(30),以与管(12)的内部覆层(18)一起形成连续的覆体。
Description
技术领域
本发明涉及热交换器、更具体地由浸渍有树脂的元件构成的热交换器的领域。
背景技术
传统地,这些元件由浸渍石墨制成。浸渍石墨(其包括碳和碳-石墨混合物)实际上相对地能够抵抗高温和腐蚀性物质。浸渍石墨还具有良好的导热性(在径向传播方向上为25至50W/mK)。
由浸渍石墨制成的元件由此传统地被用于制造化学设备,例如热交换器、柱、容器或反应器。
特别地,所有基于由浸渍石墨制成的元件制造的热交换器可以总体上分为两类:
管式热交换器;
(圆柱形或立方形)块式热交换器。
热交换器是一种允许使热能通过交换表面从处于温度T1的第一流体向处于温度T2(T2低于T1)的第二流体传递的设备。由此产生热流,而两股流体不相混合。
管式热交换器一般包括由复合材料或浸渍石墨制成的管的集束,其中所述管被布置在被称为罩子(“calandre”)的外罩的内部。(例如处于T1的)第一流体在管内流动并且(例如处于T2的)另一流体在围绕管的罩子内流动。一般在罩子中添加挡板以促进紊流和改善热量向管外部(或内部)的传递。这些管被管状板维持成集束,这些管状板在罩子的入口和出口处被这些管穿过。
块式热交换器传统地包括至少一个由导热材料制成的块件(bloc),该块件开设有多个通道,两种温度分别为T1和T2的流体不相混合地在所述多个通道中流动。块件一般由石墨材料制成,可以向该石墨材料添加聚合物以改善交换器的机械特性。块件被布置在实现两种液体在通道中的分布的结构中。块式热交换器可以是圆柱形或立方形的。块式热交换器可以由单一块件或多个块件构成,所述多个块件以密封的方式和使得两道流体无障碍地从一个块件流动到另一块件的方式彼此连接。该类型热交换器的一个有意义之处在于其模块化能力:在发生泄漏的情况下能够容易地更换块件。
由浸渍石墨制成的管或块件的制造需要用能够产生和承受高压的设备并因此需要大量的能量(必须在制造工艺期间达到2300℃的温度)。此外,加热会产生大量的有毒废料。由于由浸渍石墨制成的元件的每个制造商还具有其自己的工艺,因此从一个供应商到另一供应商,由浸渍石墨制成的元件的特性和微结构会改变。而且,由于树脂向石墨中的穿入是以可变的比率实现的,因此同一浸渍石墨元件会例如在其长度上具有不均一的机械和热特性。由此导致由浸渍石墨制成的元件的一大缺陷:其高度的脆弱性,尤其是在振动应力、冲击和高温差下。实际上,其不均一性导致不均匀膨胀,不均匀膨胀会导致开裂。
这要求制造商设计的由浸渍石墨制成的元件在两道流体之间具有至少为5mm的壁(或连接)厚度以在180℃抵抗8bar的压强。这同时负面地影响管集束或通道集束的密度、要使用的石墨质量和两个液体之间的热量传递。
自2000年代起,一种基于混合到(酚树脂或呋喃树脂)树脂溶液的石墨粉末来制造由浸渍石墨制成的管的方法解决了某些工艺缺陷。然而,这些管具有高树脂成分,这显著地减小了其导热性(在径向传播方向上为10至16W/mK)。此外,这些管的机械强度在150℃以上快速地减小,并且抗腐蚀性会比由传统浸渍工艺制造的由浸渍石墨制成的元件更差。
文档US 4 474 233试图通过用增强碳纤维制造管集束来解决这些缺陷。这些管对内部压强的抵抗性由此增强,但是这些管对于热冲击和机械冲击仍是非常敏感的。
石墨材料的另一缺陷在于其不能够被焊接。因此,同一设备的各个由石墨材料制成的元件之间的连接借助于由石墨粉末和聚合物树脂的混合物构成的粘合剂来实现。这些粘合的区域经常构成限制腐蚀性流体的使用和降低设备整体机械强度的薄弱点。当所需的交换器集束的管的长度高于石墨管生产能力时,必须通过使用该同一粘合剂来接合管。
发明内容
本发明的目的在于通过提供一种构成由复合材料制成的能够集成到热交换器的热交换器模块的块件来解决这些缺陷,该块件包括:
-管,该管包括金属网管套和由热固性或热塑性树脂构成的内部覆层,
-端部部件,该端部部件包括维持板,该维持板具有轴向外表面、轴向内表面、以及被管穿过的开孔,
该块件的特征在于:
-每个管的金属网管套和端部部件沿着连接区域相连,并且
-由热固性或热塑性树脂构成的外部覆层覆盖端部部件的轴向外表面、以及管的金属网管套与端部部件之间的连接区域,以与管的内部覆层一起构成连续的覆体(nappe)。
由此,通过使用不多的原材料就获得块件,该块件包括机械强度高于石墨管或复合材料管的机械强度并因此能够在不损坏的情况下承受多个热循环的管,且这些管是密封的并能够抵抗侵蚀和腐蚀。
符合本发明的构成由复合材料制成的能够集成到热交换器的热交换器模块的块件还可以包括以下特征中单独或组合地采用的一个或多个:
-可以通过金属网带的卷绕来形成管套。
-管的管套的金属网可以由碳钢或具有抗腐蚀性质的材料(例如不锈钢、锆、钛、镍合金)制成。
-管的管套的金属网可以包括具有0.05至5mm的长度的网眼。
-管套可以具有0.8毫米、理想地1毫米的厚度。
-管套的孔隙度可以等于在管厚度中在体积上占10%、理想地20%;孔的尺寸可以最小为25微米,最大为2毫米。
-管套的比表面可以包括在5m2/m2至250m2/m2之间(管的厚度中的内表面与打开并摊平的管的内或外表面之比),理想地对于与热固性树脂关联的管套为15m2/m2,对于与热塑性树脂(例如呋喃树脂)关联的管套为80m2/m2。
-端部部件可以包括金属网片层,该片层至少部分地覆盖维持板的轴向外表面,并且由热固性或热塑性树脂构成的外部覆层覆盖该金属网片层。
-维持板可以由碳钢或不锈钢制成。
-端部部件的金属网片层可以由碳钢或具有抗腐蚀性质的材料(例如不锈钢、锆、钛或镍合金)制成。
-端部部件的金属网片层可以包括具有0.05至5mm的长度的网眼。
-管的金属网管套和端部部件的金属网片层可以沿着连接区域彼此相互焊接。
-维持板可以由浸渍石墨或纤维增强塑料(FRP)制成,并且每个管的金属网管套和端部部件通过粘合(cimentage)或胶合(collage)沿着连接区域相连。
-端部部件与管的金属网管套之间的连接区域可以径向地沿着开孔的壁布置并轴向地位于开孔中。如此实现的管套与网片层之间的机械连接由此更容易地承受由在块件中运动的液体施加的轴向应力。
-维持板的开孔可以是阶梯式的孔,该孔的轴向外直径大于轴向内直径。
-维持板的开孔可以是反向阶梯式的孔,该孔的轴向外直径小于轴向内直径。
-端部部件与穿过孔的管的管套之间的连接区域位于孔的具有更大直径的轴向部分中。
-热固性或热塑性树脂可以包括填充有碳化硅、石墨、石英、碳的粉末。填料(charge)的添加允许例如改善导热性、抗磨损性或抗腐蚀性。可以使用不同填料的混合物。
-每个管的管套都可以沿着第二连接区域被焊接到第二端部部件。
-端部部件的维持板可以与围绕构成热交换器模块的块件的罩子的结构一体成型。
-端部部件的维持板可以独立于罩子的结构,并且端部部件的维持板与罩子之间的连接借助于被压在端部部件的维持板和/或罩子的端部盖件和/或罩子的凸缘(bride)之间的密封件来实现。
-端部部件的维持板可以通过焊接被连接到罩子的结构。
本发明的主题还在于一种用于制造构成能够集成到热交换器的由复合材料制成的热交换器模块的块件的方法,其中:
-围绕空心芯轴卷绕金属网带;
-将金属网带的边缘彼此相互焊接以形成包括扩口的第一端部的网管套;
-在芯轴中引入液态热固性或热塑性树脂,以覆盖网管套的内壁并形成管,以获得包括金属网管套和由热固性或热塑性树脂构成的内部覆层的管;
-包括维持板的端部部件和管的金属网管套沿着连接区域相连,其中该维持板具有:
-轴向外表面,
-轴向内表面,以及
-至少一个被管穿过的开孔;并且
-端部部件的轴向外表面、以及管与端部部件之间的连接区域被由热固性或热塑性树脂制成的外部覆层覆盖,以与管的内部覆层一起形成连续的覆体。
符合本发明的用于制造由复合材料制成的能够集成到热交换器的热交换器模块的块件的方法还可以包括这样的步骤,在这些步骤中:
-端部部件的维持板可以至少部分地在其轴向外表面上被金属网片层覆盖,该金属网片层和管与端部部件之间的连接区域可以被由热固性或热塑性树脂构成的外部覆层覆盖,以与管的内部覆层一起形成连续的覆体。
-可以将第二端部部件和管的金属网管套沿着第二连接区域彼此相连,该第二端部部件包括第二维持板,该第二维持板具有第二轴向外表面、被管穿过的第二开孔,
-第二端部部件的第二轴向外表面和管与第二端部部件之间的第二连接区域可以被由热固性或热塑性树脂构成的第二外部覆层覆盖,以与管的内部覆层一起形成连续的覆体。
-将多个网管套在围绕空心芯轴卷绕之前相互叠置和/或钎焊(brasées)。这允许赋予管套多孔结构,该结构能够实现与内部覆层的优化机械连接。网眼的大小、其结构、叠置的管套的数量和钎焊工艺(procédéde brasage)都是允许赋予金属管合适结构的参数。
-可以通过金属粉末烧结来实现管。这允许管保持多孔结构。烧结温度、粉末的粒级及其构成都是确定管的最终结构和孔隙度的参数。
附图说明
阅读示例性地提供并绝无任何限制性的附图,将更好地理解本发明,在这些附图中:
图1是一个符合本发明的构成热交换器模块的块件的纵向剖面;
图2是图1的放大图,该图示出了管与端部板之间的焊接区域;
图3是一个示意图,示出了该符合本发明的构成热交换器模块的块件的制造方法的一个步骤;
图4是图3的剖视放大图,该图示出了符合本发明的内部树脂层的沉积;
图5是符合本发明的第二实施例的、与图2类似的视图;
图6是一个热交换器的纵向剖视图,包括符合本发明的构成热交换器模块的块件的。
具体实施方式
现在参照图1。作为例子描述的构成热交换器模块的块件10包括多个(尤其是3个)用于使处于温度T1的第一液体流动的管12。为了能够将该块件10集成到功能性热交换器,管12必须与用于使处于第二温度T2的第二液体流动的孔腔(lumière)14密封地隔离。因此,每个管12都包括金属网管套16和由带有或不带有填料的热固性或热塑性材料制成的内部覆层18,该内部覆层既确保管12的密封性又保护金属网管套16免受可能的腐蚀性液体(例如酸)的破坏性影响。
该热固性或热塑性树脂包括能够被混合到树脂中的例如碳化硅、石墨、碳或石英的混合物。该类型的树脂能改善管的抗侵蚀性和抗腐蚀性并允许良好的导热性。
还可以使用其他塑料材料,例如聚丙烯(PP)、全氟烷氧基树脂(PFA)、乙烯三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)或聚乙烯(PE)。
制造构成热交换器模块的块件10的优点在于能够具有尺寸相同(一般具有短的长度,例如500cm)的模块,这些模块能够相互叠置并能够与由整块石墨(graphite massif)制成的块件互换。
为了形成易于使用的块件10,存在多个可能性。根据第一实施例,管12被插入两个维持板20之间,这两个维持板每个都包括:
-轴向外表面22,
-轴向内表面24,
-每个都被管12穿过的开孔26。
这些板20例如由碳钢或不锈钢制成。
管12和两个维持板20布置成使得每个管12的端部都与每个维持板20的轴向外表面22平齐。
为了确保维持板20与管12之间的接合,每个维持板20都包括覆盖其轴向外表面22以构成端部部件29的金属网片层28。
端部部件29的金属网片层28本身也开设有与维持板20的开孔26重合的开孔。
在所述例子中,每个管12的金属网管套16和每个端部部件29的金属网片层28沿着每个开孔26处的连接区域30相互焊接在一起。
每个管12的管套16的金属网和端部部件29的金属网片层28由碳钢或具有抗腐蚀性质的材料(例如不锈钢、锆、钛或镍合金)制成。
每个管12的金属网管套16与每个端部部件29的金属网片层28之间的连接区域30例如通过在维持板20上的缝焊来实现。
如在图2中可见,布置在每个维持板20中的每个开孔26都是阶梯式的孔,其轴向外直径34大于轴向内直径36。因此,每个孔26都具有肩部38。
由于每个管12的端部都与每个板20的径向外表面22平齐,因此每个维持板20的金属网片层28与每个管12的管套16之间的连接区域30径向地沿着每个开孔26的壁胶合,轴向地位于每个开孔26中,在肩部38前方。由此,端部部件29与穿过孔26的管12的管套16之间的连接区域30位于开孔26的具有更大直径的轴向部分中。
由于管12在轴向上受到高压(由液体的通过所造成),连接区域30在径向平面中的定位能够降低管12从维持板20上脱开的风险。
因此,每个维持板20的金属网片层28与每个穿过阶梯式孔26的管12的管套16之间的每个连接区域30径向地沿着孔26的壁布置,并轴向地位于维持板20的外端部22与孔26的肩部38之间。这导致每个管12的端部扩大。该扩大能够使得维持板20与管12之间的连接更牢固。这涉及“胀管”效应。
本身已知地,管在板中“胀管”的原理是允许产生管的径向扩张以导致管的塑性变形。残余应力由此体现为管-板接触压强,其结果是获得管与板之间的高强度机械连接。
如也在图2中可见地,维持板20的金属网片层28、以及每个管12的每个管套16与每个维持板20的金属网片层28之间的连接区域30还覆盖有由带有或不带有填料的热固性或热塑性树脂制成的外部覆层32。该外部覆层32覆盖金属网片层28和连接区域30,以与每个管12的内部覆层18一起构成连续的覆体。
外部覆层32的带有或不带有填料的热固性或热塑性树脂可以包括能够被混合到呋喃树脂的由碳化硅、石墨、碳或石英构成的混合物。
还可以使用其他塑料材料,例如聚丙烯(PP)、全氟烷氧基(PFA)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)或聚乙烯(PE)。
每个管12的管套16的金属网和每个维持板20的金属网片层28的金属网都例如由碳钢或不锈钢制成。这例如是在卷绕(以构成管12)之前彼此钎焊在一起的网。这能够在改善导热性的同时加强管12。管套16的网的结构还会影响管12的热膨胀,并且可以允许追求一种结构,该结构尽可能地接近内部覆层18和外部覆层32的热固性或热塑性树脂的热膨胀,以允许管套16与内部覆层18和外部覆层32之间有良好的连接,并能够改善块件10的寿命。管套16的网和板20的金属网片层28的网包括长度为0.05至5mm的网眼。由此,能阻止粘性过高的树脂在注射树脂时穿过网。网式结构确保了与固化后的树脂的强机械连接。
根据一种用于制造构成由复合材料制成的能够集成到热交换器的热交换器模块的块件10的方法来制造作为例子描述的块件10,在该方法中,围绕空心芯轴40卷绕一条或多条金属网带39以形成管12。
实际上,如在图3和图4中可见,通过叠置并通过卷绕各条金属网带39来获得管12。叠置的带的数量可以达到3条。这些带可以在围绕空心芯轴40卷绕之前相互钎焊。对于改善制造的管12的机械特征,钎焊(brasage)是优选的。
金属网带或钎焊的金属网带39的边缘沿着焊接线42以连续的方式彼此相互焊接,以形成管12的网管套16。
网管套16可以在其径向外表面上涂有具有良好导热性的金属(例如铜、铝、锌、镁)。该操作可以通过将管12浸没到熔融的所选择的金属浴中来实现。
网管套16还可以被插入到径向外金属管中,该径向外金属管构成加强套以加强对管12的内部压强的抵抗性。
在芯轴40(其连接到挤出机43)中引入液态热固性或热塑性树脂,以覆盖金属网管套16的内壁并形成包括金属网管套16和由热固性或热塑性树脂构成的内部覆层18的管12。与该引入粘性状态的树脂同时地,可以在树脂上施加压力以优化其与管套的多孔结构的连接。可以例如通过一工具的机械作用来实现该压力,该工具挤压树脂并将该树脂推到管的厚度中。
分开地,包括:
-轴向外表面22,
-轴向内表面24,
-至少一个开孔26,
的维持板20至少部分地在其轴向外表面22上被网片层28覆盖,以形成端部部件29。
网片层28通过焊接、优选地通过缝焊固定在维持板20上。
管12被引入到开孔26中,并且每个管12的第一端部与金属网片层28沿着连接区域30彼此相互焊接,然后金属网片层28、以及每个管12与金属网片层28之间的连接区域30被由热固性或热塑性树脂构成的外部覆层32覆盖,以与每个管12的内部覆层18一起形成连续的覆体。
优选地通过组装多个经由钎焊而组装在一起的金属网片层来实现网片层28。这允许机械地加强金属网片层28的结构,同时确保该结构的孔隙度,该孔隙度能够确保与内部覆层18的塑料树脂和外部覆层的熔融金属的强机械连接。
为了形成易于使用的块件10,块件10的制造方法最后包括数个步骤,在这些步骤期间:
-每个管12的第二端部和第二金属网片层28彼此相互焊接,方式与每个管12的第一端部和第一维持板20之间的焊接方式相同,其中第二金属网片层28覆盖第二端部部件29的第二维持板20,该第二维持板也包括:
-轴向外表面22,
-轴向内表面24,
-至少一个被管12穿过的开孔26;
-第二金属网片层28、以及管12与金属网片层28之间的连接区域30也被由热固性或热塑性树脂构成的外部覆层32覆盖,以与管12的内部覆层18一起形成连续的覆体。
为了确保针对罩子44中的腐蚀性流体的密封性,可以在构成模块的块件10的每个端部部件29上添加密封件45(在图6中可见)。该密封件45然后被压缩以避免任何流体泄漏。
以下参照图5描述本发明的第二实施例。在该图5中,与前述附图的元件相似的元件用相同的附图标记来表示。
图5示出了一个不同的实施例,其中唯一的不同之处在于每个布置在维持板20中的开孔26是反向阶梯式的孔,其轴向外直径34小于轴向内直径36。每个孔也具有肩部38。
与前述实施例同样地,端部部件29与穿过反向阶梯式的孔26的管12的管套16之间的连接区域30位于孔26的具有更大直径的轴向部分中。
该反向阶梯式孔允许加强构成模块的块件10的抗压强度,而不使管12与端部部件29间的连接区域30极端受力。
现在参照图6。在该图中,构成热交换器模块的块件10的三个管12被直接连接到维持板20:实际上,端部部件29不包括覆盖维持板20的金属网片层28。块件10集成到整体呈圆柱形的罩子44。在孔腔14中集成了挡板46以促进流体流动中的紊流并改善向管12外部的热量传递。
在图6中,端部部件29的维持板20通过焊接连接到罩子44的结构。要指出的是,可替代地,端部的维持板20可以与罩子44的结构一体成型或完全独立于罩子44的结构,没有任何类型的连接。
从图6可以观察到树脂覆层18和32良好地构成连续覆体,完美地使管12的内部与孔腔14隔离。
处于温度T1的腐蚀性液体47通过设置在输配盖件50中的入口48进入构成热交换器的块件10,其中所述输配盖件被固定在罩子44的第一端部上。因此,腐蚀性液体47在管12内部流动并通过设置在第二收集盖件52中的出口51离开块件10,其中所述第二收集盖件被固定在罩子44的第二端部上。
处于温度T2的水53通过设置在罩子44的第二端部中的入口54进入块件10,并通过设置在罩子44的第一端部中的出口56离开该块件。水53在管12之间在孔腔14中流动。
本发明不限于所说明的实施例,其他实施例对于本领域的技术人员是明显的。特别地,可以不将金属网片层28焊接到管12的管套16,而是可能地螺固或粘合金属网片层或使用密封件。
还可以使用包括例如由浸渍石墨或纤维增强塑料(FRP)制成的维持板20的端部部件29。因此,每个管12的金属网管套16和端部部件29沿着连接区域30通过能抵抗腐蚀的粘合或胶合来彼此相连。
一个重要之处在于要注意到,在所述例子中,仅每个管12的内表面覆盖有树脂18,但是就构成用于允许两道腐蚀性流体之间的热量交换的由复合材料制成的热交换器模块的块件10而言,每个管12的外表面也可以覆盖有热塑性或热固性树脂覆层18。
每个管12还可以在外部被构成加强套的金属管加强。
在所述实施例中,空心芯轴40具有圆的截面,形成具有圆截面的管12。然而,可以借助于合适的空心芯轴40实现具有矩形、椭圆形、或螺旋形截面的管12,以改善热交换的性能。
Claims (23)
1.一种构成由复合材料制成的能够集成到热交换器的热交换器模块的块件(10),包括:
-管(12),该管包括金属网管套(16)和由热固性或热塑性树脂构成的内部覆层(18);
-第一端部部件,该第一端部部件包括第一维持板,该第一维持板具有第一轴向外表面、轴向内表面(24)、以及被所述管(12)穿过的第一开孔,
其特征在于,
-每个管(12)的金属网管套(16)和所述第一端部部件沿着第一连接区域彼此相连;并且
-由热固性或热塑性树脂构成的第一外部覆层覆盖所述第一端部部件的第一维持板的第一轴向外表面、以及所述管(12)的金属网管套(16)与所述第一端部部件之间的第一连接区域,以与所述管(12)的内部覆层(18)一起形成连续的覆体。
2.如权利要求1所述的块件(10),其中,所述金属网管套(16)通过金属网带的卷绕来形成。
3.如上述权利要求中任一项所述的块件(10),其中,所述金属网管套(16)通过多个彼此叠置和/或彼此钎焊的网管套来实现。
4.如权利要求1或2所述的块件(10),其中,所述管(12)的金属网管套(16)的金属网由碳钢或具有抗腐蚀性质的材料制成。
5.如权利要求1或2所述的块件(10),其中,所述管(12)的金属网管套(16)的金属网由不锈钢、锆、钛或镍合金制成。
6.如权利要求1或2所述的块件(10),其中,所述管(12)的金属网管套(16)的金属网包括具有0.05至5mm长度的网眼。
7.如权利要求1或2所述的块件(10),其中,所述第一端部部件包括至少部分地覆盖所述第一维持板的第一轴向外表面的金属网片层(28),并且所述由热固性或热塑性树脂构成的第一外部覆层覆盖所述金属网片层(28)。
8.如权利要求7所述的块件(10),其中,所述第一端部部件的金属网片层(28)由碳钢或具有抗腐蚀性的材料制成。
9.如权利要求7所述的块件(10),其中,所述第一端部部件的金属网片层(28)由不锈钢、锆、钛或镍合金制成。
10.如权利要求6所述的块件(10),其中,所述第一端部部件的金属网片层(28)包括具有0.05至5mm长度的网眼。
11.如权利要求6所述的块件(10),其中,所述管(12)的金属网管套(16)和所述第一端部部件的金属网片层(28)沿着所述第一连接区域彼此相互焊接。
12.如权利要求1或2所述的块件(10),其中所述第一维持板由碳钢或不锈钢制成。
13.如权利要求1或2所述的块件(10),其中:
-所述第一维持板由浸渍石墨或纤维增强塑料(FRP)制成;并且
-每个管(12)的金属网管套(16)和所述第一端部部件通过粘合或胶合沿着所述第一连接区域彼此相连。
14.如权利要求1或2所述的块件(10),其中,所述第一端部部件与所述管(12)的金属网管套(16)之间的第一连接区域径向地沿着所述第一开孔的壁布置并且轴向地位于所述第一开孔中。
15.如权利要求1或2所述的块件(10),其中,所述第一维持板(20)的第一开孔为阶梯式的孔,该阶梯式的孔的轴向外直径(34)大于轴向内直径(36)。
16.如权利要求1或2所述的块件(10),其中,所述第一维持板(20)的第一开孔为反向阶梯式的孔,该反向阶梯式的孔的轴向外直径(34)小于轴向内直径(36)。
17.如权利要求14所述的块件(10),其中,所述第一端部部件与穿过所述第一开孔的管(12)的金属网管套(16)之间的第一连接区域位于所述第一开孔的具有更大直径的轴向部分中。
18.如权利要求1或2所述的块件(10),其中,所述热固性或热塑性树脂包括碳、石墨、石英、碳化硅的粉末。
19.如权利要求1或2所述的块件(10),其中,每个管(12)的金属网管套(16)沿着第二连接区域被焊接到第二端部部件。
20.一种用于制造如上述权利要求中任一项所述的构成由复合材料制成的能够集成到热交换器的热交换器模块的块件(10)的方法,其中:
-围绕空心芯轴(40)卷绕金属网带(39);
-将所述金属网带(39)的边缘彼此相互焊接,以形成包括第一端部的金属网管套(16);
-在所述空心芯轴(40)中引入液态热固性或热塑性树脂,以使所述金属网管套(16)的内壁覆盖有该树脂并形成管(12),以实现包括金属网管套(16)和由热固性或热塑性树脂构成的内部覆层(18)的管(12);
-第一端部部件和所述管(12)的金属网管套(16)沿着第一连接区域彼此相连,所述第一端部部件包括第一维持板,该第一维持板具有:
-第一轴向外表面,
-轴向内表面(24),和
-至少一个被所述管(12)穿过的第一开孔;并且
-所述第一端部部件的第一轴向外表面、以及所述管(12)与所述第一端部部件之间的第一连接区域被由热固性或热塑性树脂构成的第一外部覆层覆盖,以与所述管(12)的内部覆层(18)一起形成连续的覆体。
21.如权利要求20所述的方法,其中:
-所述第一端部部件的第一维持板至少部分地在其第一轴向外表面上覆盖有金属网片层(28);
-所述金属网片层(28)和所述管(12)与所述第一端部部件之间的第一连接区域被由热固性或热塑性树脂构成的第一外部覆层覆盖,以与所述管(12)的内部覆层(18)一起形成连续的覆体。
22.一种用于制造如权利要求19所述的构成由复合材料制成的能够集成到热交换器的热交换器模块的块件(10)的方法,其中:
-将第二端部部件与所述管(12)的金属网管套(16)沿着第二连接区域彼此相连,该第二端部部件包括第二维持板,该第二维持板具有第二轴向外表面和被所述管(12)穿过的第二开孔;
-所述第二端部部件的第二轴向外表面和所述管(12)与所述第二端部部件之间的第二连接区域被由热固性或热塑性树脂构成的第二外部覆层覆盖,以与所述管(12)的内部覆层(18)一起形成连续的覆体。
23.一种用于制造如权利要求19所述的构成由复合材料制成的能够集成到热交换器的热交换器模块的块件(10)的方法,其中将多个金属网管套(16)在其围绕空心芯轴(40)卷绕之前相互叠置和/或钎焊。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1554072A FR3035957B1 (fr) | 2015-05-06 | 2015-05-06 | Bloc formant module echangeur de chaleur ameliore en materiau composite apte a etre integre a un echangeur de chaleur |
FR1554072 | 2015-05-06 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106123669A CN106123669A (zh) | 2016-11-16 |
CN106123669B true CN106123669B (zh) | 2020-01-17 |
Family
ID=54186057
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610299203.4A Active CN106123669B (zh) | 2015-05-06 | 2016-05-06 | 构成能集成到热交换器的复合材料制热交换器模块的块件 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106123669B (zh) |
FR (1) | FR3035957B1 (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3091581B1 (fr) * | 2019-01-04 | 2021-01-29 | Christian Hug | Plaques en matériau composite formant échangeur de chaleur |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2600235A1 (de) * | 1975-12-08 | 1977-06-16 | Bbc Brown Boveri & Cie | Verfahren zur verhinderung von rohrendenbeschaedigungen und/oder zur ausbesserung von beschaedigten rohrenden |
US4474233A (en) * | 1981-04-24 | 1984-10-02 | Sigri Elektrographit Gmbh | Tube bundle heat exchanger |
CN1316624A (zh) * | 2000-03-29 | 2001-10-10 | Sgl阿科泰克有限公司 | 多管束热交换器 |
CN1849344A (zh) * | 2003-07-24 | 2006-10-18 | 拜尔技术服务有限责任公司 | 从高粘性介质中去除挥发性物质的方法和设备 |
JP2007163115A (ja) * | 2005-12-12 | 2007-06-28 | Taizo Nagaoka | 熱交換器 |
CN202582331U (zh) * | 2012-04-18 | 2012-12-05 | 南京斯迈柯特种金属装备股份有限公司 | 一种耐腐蚀钛u型管换热器管板结构 |
CN103038598A (zh) * | 2010-06-30 | 2013-04-10 | 西格里碳素欧洲公司 | 用于热交换器的热交换元件、用于制造用于热交换器的热交换元件的方法、热交换器和用于热交换器的改装方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3489209A (en) * | 1968-12-23 | 1970-01-13 | Herbert G Johnson | Heat exchanger having plastic and metal components |
US3724537A (en) * | 1971-09-28 | 1973-04-03 | H Johnson | Heat exchanger with backed thin tubes |
CN1078802A (zh) * | 1993-03-19 | 1993-11-24 | 张留刚 | 聚四氟乙烯金属复合换热器 |
CN1297133A (zh) * | 2000-11-30 | 2001-05-30 | 赵永镐 | 新型聚四氟乙烯管壳式换热器 |
DE10359911B3 (de) * | 2003-12-18 | 2005-02-24 | Plasticon Germany Gmbh | Rohrdurchführung |
-
2015
- 2015-05-06 FR FR1554072A patent/FR3035957B1/fr active Active
-
2016
- 2016-05-06 CN CN201610299203.4A patent/CN106123669B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2600235A1 (de) * | 1975-12-08 | 1977-06-16 | Bbc Brown Boveri & Cie | Verfahren zur verhinderung von rohrendenbeschaedigungen und/oder zur ausbesserung von beschaedigten rohrenden |
US4474233A (en) * | 1981-04-24 | 1984-10-02 | Sigri Elektrographit Gmbh | Tube bundle heat exchanger |
CN1316624A (zh) * | 2000-03-29 | 2001-10-10 | Sgl阿科泰克有限公司 | 多管束热交换器 |
CN1849344A (zh) * | 2003-07-24 | 2006-10-18 | 拜尔技术服务有限责任公司 | 从高粘性介质中去除挥发性物质的方法和设备 |
JP2007163115A (ja) * | 2005-12-12 | 2007-06-28 | Taizo Nagaoka | 熱交換器 |
CN103038598A (zh) * | 2010-06-30 | 2013-04-10 | 西格里碳素欧洲公司 | 用于热交换器的热交换元件、用于制造用于热交换器的热交换元件的方法、热交换器和用于热交换器的改装方法 |
CN202582331U (zh) * | 2012-04-18 | 2012-12-05 | 南京斯迈柯特种金属装备股份有限公司 | 一种耐腐蚀钛u型管换热器管板结构 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR3035957A1 (fr) | 2016-11-11 |
CN106123669A (zh) | 2016-11-16 |
FR3035957B1 (fr) | 2017-06-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9429365B2 (en) | Heat exchanger tube sheet, a heat exchanger and a method of manufacturing a heat exchanger tube sheet | |
US3989280A (en) | Pipe joint | |
US4193180A (en) | Method of forming a heat exchanger | |
US4474233A (en) | Tube bundle heat exchanger | |
CN101680601A (zh) | 氢储藏罐 | |
US20050087537A1 (en) | High pressure container and manufacture thereof | |
WO1994013992A1 (en) | Pipe construction | |
CN101893463B (zh) | 电磁流量计 | |
CN106123669B (zh) | 构成能集成到热交换器的复合材料制热交换器模块的块件 | |
MXPA05000636A (es) | Conjunto de elementos cruzados y metodo para construirlos. | |
JP2009288026A (ja) | 電磁流量計 | |
US11135688B2 (en) | Method for producing a microchannel bundle heat exchanger | |
JP5577218B2 (ja) | フィルタ部材が一体化された管継手の製造方法 | |
CN102564207A (zh) | 隔热耐腐蚀复合管板及其与换热管的连接结构 | |
US9133860B2 (en) | Pressure vessel | |
JP3556278B2 (ja) | コンポジットホース | |
ES2326287T3 (es) | Transmisor de calor de lamina para fluidos. | |
US4893674A (en) | Method of producing a tubular distributor of a heat exchanger from juxtaposed porous strips of material | |
CN116963891A (zh) | Iv型压力容器的凸台-衬套结构 | |
KR101377913B1 (ko) | 나선형 열 교환기 | |
US4961464A (en) | Mass and/or heat exchanger with thermal expansion relief | |
JP4703383B2 (ja) | フィンチューブ | |
KR101925679B1 (ko) | 와이어 감은 압력 용기 | |
CN209213215U (zh) | 一种增强聚乙烯压力管及压力管线 | |
EP4185830A1 (en) | Corrosion resistant heat exchanger and tube sheet therefor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |