概述不透性石墨制换热设备主要有列管式、块孔式、板室式、喷淋式、插入式及夹套冷却等几种形式，并以前三种形式为主。石墨设备的传热系数K值一般通过实测求出，某些设备的K值可参考表17-32的数值。块孔式热交换器K值还与液体折流次数有关，改进结构可以提高传热效率。用炭化石墨制作换热器，管内外*高使用压力为0.3MPa。浮头、管板用酚醛树脂浸渍、粘接时，使用温度为-30?130°C；如用呋喃树脂浸渍和粘接，使用温度为-30?150°C。

　　浮头列管式石墨换热器有很多优点，它与板室式、孔块式石墨热交换器相比，结构简单，制造方便，石墨材料利用率高，成本低，换热面积较大，流体阻力小，通用性强，可做冷却器、冷凝器、加热器和蒸发器。其缺点是耐压、耐温性能较块孔式热交换器低，故不宜用于有强烈冲击、振动及易产生水锤的情况下使用。浮头列管式石墨热交换器按安装位置可分为立式和卧式两种，按流程可分为单程或双程两种。一般推荐使用立式单程流程，换热面积较大时，应考虑用双程流程。浮头列管式石墨换热设备分为I型与II型。I型不带气液分离器，U型带气液分离器。作冷凝器时应选用II型。浮动端管板的密封在直径小于500mm时，可用橡胶。形圈密封，一般用盘更密封。目前一般大量生产的是用φ22mm/φ32mm管径的石墨管组装的列管式石墨换热器（GH型列管式换热器），也生产由φ36mm/φ50mm的石墨管组装的列管式石墨换热器，*大规格换热器的换热面积已达400m2/台。若因检修更换等需要，也生产一些老系列的列管式换热器。浮头列管式石墨热交换器浮头列管式石墨热交换器的外形结构如图17-6所示。浮头列管式石墨热交换器系列参数参见表17-33。

　　GH型浮头列管式石墨换热器GH型浮头列管式石墨换热器的结构如图17-7所示。

　　浮头列管式石墨交换器的结构浮头列管式石墨热交换器由壳体（钢制）和石墨管束及上下封头（盖板）组成，管束固定在浸渍石墨管板和浮头上，浮头在壳体中可因温度变化，随管束的伸长或收缩而自由浮动，以免因石墨材质和钢壳线膨胀系数不同而引起的拉应力使管子断裂。常用的结构形式有两种，I型与II型，如图17-7所示。管与管板结构浮头列管热交换器所用的压型管必须固化完全，不得有3mm以上的挠曲变形，管长误差不得超过±0.5mm,管子试压应达到1MPa水压不漏。管和管板采用埋入式锥体胶接结构，如图17-8所示。实践证明这种结构气密性强，质量可靠，组装施工速度快，有利于管板的强度。胶入深度和锥形尺寸的决定要保证胶接处有足够的胶接强度，能够抵抗操作负荷下的重力作用。因此，胶入深度取得长对受力有好处，但由于管板、管材，胶合剂的线膨胀系数不同，胶入深度太深，使变形压力增大，反而有害无益，工程上通常采用50?70mm,胶缝厚度为0.25~0.50mm,图17-8所示第二种粘接结构较好。管端锥度的大小要保证管子加工部位在加工过程中不受损伤，同时也要考虑加工后锥体部分应具有足够的强度，能够经受住水压试验。锥头壁厚不应小于2mm。管子锥形尺寸及胶入管板深度如表17-34所示。两端锥度可利用普通车床加工。

　　除采用埋入式锥体胶接结构外，还有管端不加工，直接将管子伸岀管板粘接，管板用40mm厚玻璃钢板，当使用温大低于60℃,且在温度变化不大时尚可采用。如温度变化使用这种结构，会使石墨根部产生应力集中造成断裂。管在管板上的排列管在管板上按六边形排列（图17-9）。对于φ22mm/32mm和φ36mm/50mm管子，在管板上相邻两管中心距离取39.59mm。管间距太大，从受力情况分析并无好处，反而造成设备体积庞大，材料消耗多，结构不紧凑，对传热不利。

　　挡板挡板，也称为隔板、折流板。挡板的作用是安装时定位用，阻止加热管的弯曲变形（柔性下垂），防止流体短路，以免降低传热效果，用蒸汽加热时对加热管还起缓振作用。挡板为圆缺形，孔的排列与管板一致，孔径比管外径大2mm左右，对于φ22mm/32mm管釆用孔径34mm。挡板宽度一般取管板直径的0.6~0.8倍。挡板之间的距离与管板直径有关，一般取管板直径的2/3左右。挡板结构如图17-10所示。

　　挡板与壳体的单面间隙取5mm,挡板边缘应恰好取一排孔的中心线部位，以利于组装。挡板与石墨管之间的固定，用半环形石墨管和胶合剂粘接。固定φ22mm/32mm管时，可用φ36mm/50mm石墨管锯成两半。换热器直径小于1m时，挡板厚度可取20?30mm左右，直径大小1m时，可取30?40mm厚。挡板可用浸渍石材料制作，使用温度在60摄氏度以下时也可用硬聚氯乙烯、玻璃或其他非金属制作。辅助管板辅助管板的作用是便于施工组装，其直径、厚度与挡板一样，但没有弓形缺口。有的单位组装时不加辅助板。填料箱设计浮头列管热交换器填料箱结构时，除保证应具有好的密封性能外，还要考虑便于更换填料、安装管束和加工制造，同时也要保证在工作时能自由伸缩。目前填料箱结构型式较多，一般推荐选用图17-11的结构。

　　填料箱的深度取决于操作压力、流体的相态和管板直径。按一般经验，当操作压力在0.5MPa以下时，料箱深度和直径的关系如表17-35所示。

　　填料箱的宽度应考虑检修与更换操作方便，一般取较大的宽度（直径或边长）。常用填料的直径或边长为16mm、19mm、20mm。石棉绳浸白铅油可作冷却器的填料，石棉绳浸二硫化钼可作加热器的填料。此外还可采用矩形截面的石墨石棉填料。管板结构浮动管板和固定管板的结构如图17-12和图17-13所示。管板结构的关键尺寸是管板的插入锥度与管端锥度，以保证粘接严密和受力均匀。浮动管板活套法兰处凸缘度为10°?15°左右，过去个别厂曾用45°，使用过程中常发现浮动法兰连接处断裂。也有在制造固定管板、浮动管板时，在管板管孔处倒出圆角，以便于管子组装。浮动管板、固定管板与盖的密封位置可增设水线，使密封严密，延长使用寿命。浮头管板的厚度计算后，还应考虑填料箱及下封头连接尺寸。

　　壳体壳体结构能够影响传热效果。由于隔板、管板与壳体之间的间隙很小，所以钢壳的椭圆度应在要求范围内，否则会造成组装困难，或使管束受扭应力作用，影响使用寿命。用海水等介质作冷却剂时，应考虑海水对碳钢的腐蚀，可在钢壳内涂刷7?10道过氯乙烯涂料或其他耐腐蚀涂料。壳体任意截面上内径的*大偏差应符合以下要求（表17-36）：筒体长度偏差每米不大于1mm，其总值不大于±5mm。筒体轴向弯曲度不大于筒体长度的1/2000,且不大于3mm。筒体端面法兰斜度，应小于筒体直径的1/1000 表17-36壳体内径公差（mm）单块管板列管式石墨换热器这种热交换器是列管式热交换器的一种，其结构如图17-14所示，它由蒸汽分配室、加热室、冷凝液排除室及溶液加板为不透性石墨制作，与蒸汽接触部分用碳钢制作。管与管板的连接采用嵌入式，如图17-15所示。削孔深度为50mm,锥度为1：10,用酚醛石墨胶合剂粘接。钢管插入石墨管中，为了保证两管间的距离，在钢管末端焊上互为120℃的3个销钉，如图17-16所示。这种结构没有热补偿装置，石墨管一端与固定管板胶接，另一端可以自由伸长，由于加热而引起的膨胀应力可以完全消除，结构比较优越。因为只有一块管板，可节省石墨材料，易制造加工，价格低廉，拆卸方便。这种热交换器传热形式良好，适用于蒸发和加热过程。浮头列管式石墨热交换器的新发展目前国内浮头列管式石墨热交换器的许用温度低，尤其作加热器时不够理想（因而主要用于冷却和冷凝），*近国内有的生产厂家试制成功新型列管式石墨换热器，可用作加热器、再沸器、蒸发器（包括升膜蒸发）。这种新型石墨换热器的技术性能如下。

　　设计许用温度：加热-20-150°C（蒸发）；冷却-20~165°C。可在150℃蒸汽加热条件下正常使用。已在草酸、稀硫酸、古尤酸等的加热浓缩（包括升膜蒸发）中使用，其热蒸气一般在0.3-0.35MPa（表压），也曾在表压0.45MPa蒸汽中短期正常使用。目前已用φ22mm/32mm及φ36mm/50mm规格的石墨管制作成10m2 20m2、60m2的加热器,供用户试用，运转正常。

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