1.本发明涉及热交换器技术领域，具体而言，涉及一体式碳化硅陶瓷热交换器及其制造方法。背景技术：2.热交换器是将热流体的热量传递给冷流体的设备，又称换热器，在石油、化工、冶金、电力、食品、制药等领域的具有广泛的应用，也在热能回收再利用领域中占有重要地位。3.目前，热交换器大多数为金属材质，采用铸造和焊接等工艺加工制造而成。在实际工况和使用过程中，金属材质热交换器存在众多问题和缺陷。例如：不耐受高温，高温工况下强度降低，易变形；不耐受腐蚀和物料冲刷，易锈蚀老化；金属材质密度大，导致热交换器的自重大，需要高强度支撑；热交换效率需要提高；使用寿命短，更换频繁等。4.碳化硅陶瓷是导热性能非常好的耐腐蚀材料，其高温力学性能优异，强度高，耐冲蚀，并且密度约为铸铁的一半，可以用作热交换器的主要材质。已经有众多专利涉及到碳化硅陶瓷材质的热交换器。但是，由于碳化硅陶瓷难以成形和加工，所以大都采用板式(如专利文献cnb板式换热器、其制造方法和应用；cna板式碳化硅换热器)、套管式(如专利文献cnb一种碳化硅换热器的制造方法、cna碳化硅套管换热器)和列管式(如专利文献cnb一种碳化硅陶瓷换热器；cnb一种耐压差高温陶瓷换热器)等比较简单的结构和形式。这些简单的结构和形式只能使热交换器在有限的空间内让两种相互分开流动的介质之间通过较少的换热面积进行热量传输。因此，这些结构和形式的碳化硅陶瓷热交换器的换热效率受到换热面积小的限制。5.同时，也因为成形和加工困难，碳化硅陶瓷热交换器很难像金属热交换器那样实现一体式设计和制造，而是分为换热芯、外壳、堵盘(如专利文献cna碳化硅换热器管板以及碳化硅换热器)和密封结构(件)(如专利文献cnu一种用于碳化硅陶瓷换热器的密封件)等主要结构和部件，并分别设计、制造和组装。这样的分体式热交换器很难确保其密封性能。虽然有密封结构，但通常采用四氟材质，仅可耐受1mpa以下压力和200℃以下的使用温度。并且四氟材质的热膨胀系数远大于碳化硅陶瓷，容易因冷热不均导致热交换器各部件膨胀程度不同，*终使密封失效。虽然有专利提出了整体密封的碳化硅换热器(专利cnb整体密封的碳化硅换热器)，将热交换器设计压力提高至1.6mpa、设计温度提高至300℃，但其实质仍然是分体式设计和制造，仍然保留了盲板(堵盘)和密封件结构，仅是对换热芯采用了一体结构。对于温度更高或压力更高的使用需求，现有的碳化硅陶瓷热交换器将无法满足。技术实现要素：6.针对目前金属铸件热交换器及碳化硅陶瓷热交换器存在的诸多问题和不足，本发明提出了一种无密封结构的耐高温、耐腐蚀、热交换效率高的一体式碳化硅陶瓷热交换器的制造方法。7.为解决上述问题，本发明提供的一体式碳化硅陶瓷热交换器的制造方法，包括以下步骤：8.s1、建模：根据碳化硅陶瓷热交换器结构和功能设计、绘制工程图纸并构建三维模型；9.s2、混合浆料制备：称量碳化硅粉体、粘结剂、固化剂、碳源、助剂及溶剂各种原材料，并将原材料投入混料机中混合均匀，得到混合浆料或混合粉料；10.s3、坯体制造：将步骤s1所述三维模型输入增材制造设备中，将步骤s2所述混合浆料或混合粉料装入增材制造设备料斗中，采用增材制造技术制造碳化硅陶瓷热交换器坯体；11.s4、坯体预处理：将步骤s3所述碳化硅陶瓷热交换器坯体清理干净，采用烘制工艺和预烧工艺对碳化硅陶瓷热交换器坯体进行预处理，得到预烧体；12.s5、烧结：将步骤s4所述预烧体置于真空炉或气氛炉中，经过高温烧结处理得到碳化硅陶瓷热交换器。13.与现有技术相比，本发明提供的一体式碳化硅陶瓷热交换器的制造方法通过采用增材制造(3d打印)技术可以直接打印并成型结构复杂、形状特殊的一体式碳化硅陶瓷热交换器，该热交换器不需要封头、密封件和密封垫片等密封结构，可以避免因密封件性能不足而导致的热交换器耐热性不高、密封失效和泄露等问题，也可以避免其它热交换器拼接或钎焊处的缺陷。因此，通过本发明公开的碳化硅陶瓷热交换器的制造方法可以在有限的空间内实现热交换器尽可能多的换热面积，可以使热媒介与冷媒介通过间隔壁更充分地热传输，大幅度提高热交换效率。同时，本发明公开的碳化硅陶瓷热交换器的制造方法可以从三维空间上实现碳化硅陶瓷热交换器的一体化制造，省去模具制造和陶瓷机械加工等许多复杂的工序，缩短制造周期、降低材料开发和制造成本。采用所述制造方法制造的碳化硅陶瓷热交换器的密度为2.70-3.10g·cm-3，可有效降低碳化硅陶瓷热交换器的自重；碳化硅陶瓷热交换器致密度≥99％，保证碳化硅陶瓷热交换器不漏气、不渗漏；碳化硅陶瓷热交换器的热导率≥100w/(m·k)，可大幅度提高碳化硅陶瓷热交换器的换热效率；碳化硅陶瓷热交换器的三点抗弯强度≥200mpa、弹性模量≥250gpa、维氏硬度hv0.5≥2000，有利于碳化硅陶瓷热交换器承受一定的压力和重量。14.进一步地，所述步骤s2中，包括以下质量份的原料：碳化硅粉体35-95份，粘结剂1-30份，固化剂1-5份，碳源0-40份；助剂0-10份，其余为溶剂，所述原料总量为100份。通过进一步控制碳化硅陶瓷热交换器的原料组成配比，一方面利于碳化硅陶瓷热交换器的增材制造，另一方面控制*终碳化硅陶瓷热交换器的材料组成。15.进一步地，所述步骤s2中，碳化硅粉体的粒径为0.05-350μm。通过进一步优化碳化硅粉体的粒径，可进一步提高碳化硅陶瓷热交换器的致密度和热交换器坯体的强度。16.进一步地，所述粘结剂选自环氧树脂、酚醛树脂、酚醛环氧树脂、呋喃树脂、脲醛树脂、聚氨酯、多硫醇、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯或聚乙烯醇缩丁醛中的一种或多种；所述固化剂选自水溶性溶胶、酸类、胺类、酸酐类或酯类固化剂的一种或多种；所述碳源选自石墨类、无定形碳、纤维、多糖的一种或多种；所述助剂选自烧结助剂、消泡剂、分散剂、光引发剂、光敏剂、稀释剂的一种或多种；所述溶剂选自水、甲醇、乙醇、丙酮、乙二醇、二甲苯、乙酸乙酯、石油醚等的一种或多种。选择粘结剂、固化剂、助剂和溶剂将与其坯体制造工艺相适应，提供粘接粉料、强度支撑、快速固化和防止变形等作用，且所采用的粘结剂、固化剂、助剂和溶剂，属商业原材料，通用易得，既能保证碳化硅陶瓷热交换器较低的原料成本，又有助于碳化硅陶瓷热交换器的制造和性能能提高；所采用的碳源，确保碳化硅陶瓷热交换器性能的同时，可有效降低热交换器的比重，提高热交换器的韧性。17.进一步地，步骤s4所述烘制工艺具体包括：将碳化硅陶瓷热交换器坯体转移至烘箱内，以0.2-15℃/min的升温速度至80-250℃，并保温0.5-10h。采用与所采用的溶剂的挥发性能相应的参数烘制，去除碳化硅陶瓷热交换器坯体中的溶剂，加强坯体固化和稳定性；18.进一步地，步骤s4所述预烧工艺具体包括：将烘制后的碳化硅陶瓷热交换器的坯体转移至预烧炉内，在ar气氛下、n2气氛下或真空环境下，以0.2-15℃/min的升温速度至650-1100℃，并保温0.5-10h。在特定气氛下预烧，将有利于去除坯体中的非必要成份，提高坯体的纯度。19.进一步地，步骤s5中所述高温烧结处理为常压烧结工艺、反应烧结工艺或热压烧结工艺中的一种；所述常压烧结工艺具体包括：将碳化硅陶瓷热交换器预烧体置于ar气氛中、n2气氛中或真空环境中，以0.2-15℃/min的升温速度至1700-2200℃，保温0.5-10h；所述反应烧结工艺具体包括：将碳化硅陶瓷热交换器预烧体用金属硅颗粒包埋，并置于ar气氛中、n2气氛中或真空环境中，以0.2-15℃/min的升温速度至1400-1800℃，保温0.5-10h；所述热压烧结工艺具体包括：将碳化硅陶瓷热交换器预烧体负载2-50mpa压力，并置于ar气氛中、n2气氛中或真空环境中，以0.2-15℃/min的升温速度至1700-2000℃，保温0.5-10h。20.本发明还提供了由上述方法制造的一种一体式碳化硅陶瓷热交换器。采用上述方法制造的热交换器结构组成简单，不需要封头、密封件和密封垫片等密封结构，不需要外壳，不需要盖板，没有缝隙，没有拼接，没有钎焊，可以避免因密封件性能不足而导致的热交换器耐热性不高、密封失效和泄露等问题，也可以避免其它热交换器拼接或钎焊处的缺陷。21.进一步地，所述一体式碳化硅陶瓷热交换器包括管体，所述管体设有螺旋形的冷媒介通道和螺旋形的热媒介通道，在所述管体内所述冷媒介通道和所述热媒介通道之间由间隔壁隔开，所述管体的一端设有冷媒介进口和热媒介出口，所述管体的另一端设有冷媒介出口和热媒介进口，所述冷媒介进口和所述冷媒介出口与所述冷媒介通道连通，所述热媒介进口和所述热媒介出口与所述热媒介通道连通。一体式碳化硅陶瓷热交换器，为仅具有媒介通道和间隔壁少量结构的一体化整体式的碳化硅陶瓷材质的热交换器。并且由于本明中的热交换器没有密封结构、拼接和钎焊缝隙，可以使热交换器承受更高的压力，包括水压和气压，当使用高压水通入换热器时，可加快冷媒的流量，可进一步提高热交换器的热交换效率。本发明公开的热交换器采用碳化硅陶瓷材质，其自重轻、热导率高、耐冲刷、耐腐蚀、高温力学性能优异，并结合本发明所述热交换器一体式的结构特点，可以使热交换器的使用温度提高至1350℃以上，可以提高热交换效率并大幅度扩展热交换器的许可使用温度范围，可以使热交换器在极端苛刻的环境下使用并相应延长其使用寿命，尤其会在高温烟气余热回收、腐蚀性化学流体能量回收等领域发挥重要作用。22.进一步地，所述一体式碳化硅陶瓷热交换器，包括外壁，所述外壁的内部设有多根换热管，所述换热管的内部空间构成热介质通道，所述外壁与所述换热管之间的空间构成冷介质通道，所述外壁相对的两侧分别设有冷介质进口和冷介质出口，所述冷介质进口和所述冷介质出口与所述冷介质通道连通，所述冷介质进口位置低于所述冷介质出口的位置，所述外壁的底部设有热介质进口，所述外壁的顶部设有热介质出口，所述热介质进口和所述热介质出口与所述热介质通道连通。外壁、换热管、热媒介通道和冷媒介通道为由3d打印制造的一体成型的整体器件，因此外壁、换热管、热媒介通道和冷媒介通道之间不需要密封件，也没有连接缝隙。23.综上所述，本发明公开的一体式碳化硅陶瓷热交换器，其整体性能优异，热交换效率高，可高温高压使用，寿命长，综合经济效益好，有巨大的应用前景。同时，本发明公开的一体式碳化硅陶瓷热交换器的制造方法，是一种简便高效的制造方法，可以制造出高性能碳化硅陶瓷热交换器，适合工业化生产，具有广阔的市场应用前景。附图说明24.图1为本发明实施例1中热交换器的上下二等轴测结构示意图；25.图2为本发明实施例1中热交换器的x-y平面截面示意图；26.图3为本发明实施例1中热交换器的x-z平面截面示意图；27.图4为本发明实施例2中热交换器的上下二等轴测结构示意图；28.图5为本发明实施例2中热交换器的x-y平面截面示意图；29.图6为本发明实施例2中热交换器的x-z平面截面示意图。30.附图标记31.11-管体，12-冷媒介通道，13-热媒介通道，14-间隔壁，15-冷媒介进口，16-热媒介出口，17-冷媒介出口，18-热媒介进口，21-外壁，22-换热管，23-热介质通道，24-冷介质通道，25-冷介质进口，26-冷介质出口，27-热介质进口，28-热介质出口。具体实施方式32.为使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例及实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和给出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计，并且在此处实施例中描述和给出的数值范围和方法可以以各种不同的配置来设计和实施。33.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。34.实施例135.本实施例提供了一种一体式碳化硅陶瓷热交换器的制造方法，包括以下步骤：36.s1、根据本实施例中的一体式碳化硅陶瓷热交换器，绘制工程图纸，采用计算机辅助构建三维模型；37.s2、称量平均粒径约为3μm的碳化硅粉体74份、酚醛环氧树脂2份、聚氨酯3份、酸类固化剂1份、水溶性溶胶2份、消泡剂1份、光引发剂2份、光敏剂1份、稀释剂1份、烧结助剂1份及溶剂12份，将称量好的原材料投入搅拌机种混合均匀，得到混合浆料；38.s3、将步骤s1中设计并构建好的热交换器三维模型输入浆料立体光刻技术3d打印设备中，将混合均匀的浆料状碳化硅陶瓷热交换器原料装入设备料斗中，采用浆料立体光刻技术3d打印制备碳化硅陶瓷热交换器坯体；39.s4、将碳化硅陶瓷热交换器坯体清理干净并转移至烘箱内，以0.5℃/min的升温速度至150℃烘制3h；将烘制好的坯体转移至预烧炉内，在ar气氛下，以10℃/min的升温速度至550℃保温1h，再以2℃/min的升温速度至1000℃保温1h，得到预烧体；40.s5、将预烧体置于ar气氛炉中，以10℃/min的升温速度至1100℃，保温2h，再以4℃/min的升温速度至2100℃，保温4h，得到碳化硅陶瓷热交换器。41.本实施例还提供了采用上述方法制造的一体式碳化硅陶瓷热交换器，如图1、图2和图3所示，包括管体11，所述管体11设有螺旋形的冷媒介通道12和螺旋形的热媒介通道13，在所述管体11内所述冷媒介通道12和所述热媒介通道13之间由间隔壁14隔开，所述管体11的一端设有冷媒介进口15和热媒介出口16，所述管体11的另一端设有冷媒介出口17和热媒介进口18，所述冷媒介进口15和所述冷媒介出口17与所述冷媒介通道12连通，所述热媒介进口18和所述热媒介出口16与所述热媒介通道13连通。管体11、热媒介通道13和冷媒介通道12为由3d打印制造的一体成型的整体器件，管体11、热媒介通道13和冷媒介通道12之间不需要密封件，也没有连接缝隙。42.与现有技术相比，本实施例提供的一体式碳化硅陶瓷热交换器，为仅具有媒介通道和间隔壁14少量结构的一体化整体式的碳化硅陶瓷材质的热交换器。该热交换器结构组成简单，不需要封头、密封件和密封垫片等密封结构，不需要外壳，不需要盖板，没有缝隙，没有拼接，没有钎焊，可以避免因密封件性能不足而导致的热交换器耐热性不高、密封失效和泄露等问题，也可以避免其它热交换器拼接或钎焊处的缺陷；并且由于本明中的热交换器没有密封结构、拼接和钎焊缝隙，可以使热交换器承受更高的压力，包括水压和气压，当使用高压水通入换热器时，可加快冷媒的流量，可进一步提高热交换器的热交换效率。43.如图1和图2所示，本实施例提供的一体式碳化硅陶瓷热交换器中的进热媒介通道13和冷媒介通道12相互并行盘绕，且热媒介通道13和冷媒介通道12共用中间相接触的间隔壁14，可提高热媒介和冷媒介的有效接触，有利于提高热媒介和冷媒介之间的热量传输；通过让热媒介通道13和冷媒介通道12相互盘绕，可进一步提高热媒介和冷媒介有效接触面积，有利于提高热交换器的热交换效率；热媒介进口18设置在热媒介通道13的下部，热媒介出口16设置在热媒介通道13的上部，冷媒介进口15设置在冷媒介通道12的上部，冷媒介出口17设置在冷媒介通道12的下部。本实施例中的一体式碳化硅陶瓷热交换器的密度为2.70g·cm-3、致密度为99.1％、热导率为110w/(m·k)、三点抗弯强度为205mpa、弹性模量为255gpa、维氏硬度hv0.5为2050、可在1350℃温度下长时间使用。44.实施例245.本实施例提供了另一种一体式碳化硅陶瓷热交换器的制造方法，包括以下步骤：46.s1、根据本实施例公开的一体式碳化硅陶瓷热交换器设计、绘制工程图纸，采用计算机辅助构建三维模型；47.s2、称量平均粒径约为200μm的碳化硅粉体35份、酚醛树脂20份、环氧树脂6份、胺类固化剂3份、脂类固化剂2份、石墨类碳源30份、烧结助剂2份及溶剂2份，将称量好的原材料投入球磨机中混合均匀，破碎过筛，得到混合粉料；48.s3、将步骤s1中设计并构建好的热交换器三维模型输入选域激光烧结技术3d打印设备中，将步骤s2中混合粉料装入设备料斗中，采用选域激光烧结技术3d打印制备碳化硅陶瓷热交换器坯体；49.s4、将碳化硅陶瓷热交换器坯体清理干净并转移至烘箱内，以5℃/min的升温速度至120℃保温1h，再以1℃/min的升温速度至180℃烘制2h；将烘制好的坯体转移至预烧炉内，在n2气氛下，以3℃/min的升温速度至750℃保温5h，得到预烧体；50.s5、将预烧体置于真空炉中，并用金属硅颗粒包埋，以10℃/min的升温速度至1200℃，保温2h，再以2℃/min的升温速度至1530℃保温3h，得到碳化硅陶瓷热交换器。51.采用上述方法制造的一体式碳化硅陶瓷热交换器，如图3、图4和图5所示，包括外壁21，所述外壁21的内部设有多根换热管22，所述换热管22的内部空间构成热介质通道23，所述外壁21与所述换热管22之间的空间构成冷介质通道24，所述外壁21相对的两侧分别设有冷介质进口25和冷介质出口26，所述冷介质进口25和所述冷介质出口26与所述冷介质通道24连通，所述冷介质进口25位置低于所述冷介质出口26的位置，所述外壁21的底部设有热介质进口27，所述外壁21的顶部设有热介质出口28，所述热介质进口27和所述热介质出口28与所述热介质通道23连通。52.外壁21、换热管22、热媒介通道13和冷媒介通道12为由3d打印制造的一体成型的整体器件，因此外壁21、换热管22、热媒介通道13和冷媒介通道12之间不需要密封件，也没有连接缝隙。本实施例中的一体式碳化硅陶瓷热交换器中碳化硅晶相占质量分数的84.8％，游离硅相占质量分数的14.9％，游离碳相占质量分数的0.2％，其它物相占质量分数的0.1％。碳化硅陶瓷热交换器的密度为3.01g·cm-3、致密度为99.5％、热导率为108w/(m·k)、三点抗弯强度为277mpa、弹性模量为312gpa、维氏硬度hv0.5为2100，可在1350℃温度下长时间使用。53.实施例354.本实施例提供了另一种一体式碳化硅陶瓷热交换器的制造方法，包括以下步骤：55.s1、根据实际需求设计热交换器，绘制工程图纸，采用计算机辅助构建三维模型；56.s2、称量平均粒径约为0.5μm的碳化硅粉体18份、平均粒径约为20μm的碳化硅粉体25份、平均粒径约为200μm的碳化硅粉体30份、聚乙烯醇8份、呋喃树脂3份、胺类固化剂2份、多糖1份、消泡剂1份、烧结助剂1份、稀释剂1份及溶剂10份，将称量好的原材料投入搅拌机种混合均匀，得到浆料状碳化硅陶瓷热交换器混合浆料；57.s3、将步骤s1设计并构建好的热交换器三维模型输入浆料挤出技术3d打印设备中，将步骤s2中混合浆料装入设备料斗中，采用浆料挤出技术3d打印制备碳化硅陶瓷热交换器坯体；58.s4、将步骤s3中碳化硅陶瓷热交换器坯体清理干净并转移至烘箱内，以2℃/min的升温速度至135℃烘制5h；将烘制好的坯体转移至预烧炉内，在真空环境下，以5℃/min的升温速度至500℃保温2h，再以1℃/min的升温速度至860℃保温3h，得到预烧体；59.s5、将步骤s4中预烧体置于真空炉中，并加载50mpa压力，以5℃/min的升温速度至1800℃，保温2h，得到碳化硅陶瓷热交换器。60.实施例461.本实施例提供了另一种一体式碳化硅陶瓷热交换器的制造方法，包括以下步骤：62.s1、根据实际需求设计热交换器，绘制工程图纸，采用计算机辅助构建三维模型；63.s2、称量平均粒径约为2μm的碳化硅粉体45份、平均粒径约为75μm的碳化硅粉体24份、聚乙烯醇5份、脲醛树脂6份、酸酐类固化剂4份、消泡剂1份、烧结助剂1份、分散剂1份、稀释剂2份及溶剂11份，将称量好的原材料投入搅拌机种混合均匀，喷雾造粒，得到粉料状碳化硅陶瓷热交换器的混合粉料；64.s3、将步骤s1设计并构建好的热交换器三维模型输入粉料激光固化技术3d打印设备中，将步骤s2中混合均匀的碳化硅陶瓷热交换器的混合粉料装入设备料斗中，采用粉料激光固化技3d打印制备碳化硅陶瓷热交换器的坯体；65.s4、将碳化硅陶瓷热交换器坯体清理干净并转移至烘箱内，以8℃/min的升温速度至90℃保温3h，再以2℃/min的升温速度至200℃烘制4h；将烘制好的坯体转移至预烧炉内，在ar气氛下，以6℃/min的升温速度至640℃保温2h，再以0.5℃/min的升温速度至780℃保温3h，得到预烧体；66.s5、将预烧体置于ar气氛炉中，并用金属硅颗粒包埋，以5℃/min的升温速度至1480℃，保温3h，得到碳化硅陶瓷热交换器。67.虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

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