[發明專利]具有改進的防污性能的殼管式換熱器

無效

• 申請號: 201280058344.7
• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN104067082A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: T·斯文森
• 申請（專利權）人: 阿爾法拉瓦爾股份有限公司
• 主分類號: F28D7/16
• 分類號: F28D7/16;F28F19/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;嚴志軍

技術領域

本發明大體上涉及殼管式換熱器(shell and tube heat exchanger)，其允許不同溫度的兩種流體之間的傳熱用于各種目的。特別地，本發明涉及殼管式換熱器，其被涂覆用于改進防污性能，并且在一些實施例中具有預定的結構特性，用于確保在使用時涂層保持在殼管式換熱器上。

背景技術

在許多工業過程中傳熱設備的污染是個問題。為了使設備的日常工作中能保持令人滿意的性能，對其清潔以移除在傳熱表面上的沉積物的累積是必要的。沉積物例如從設備中的流體、微生物生長和/或垃圾產生。

殼管式換熱器可隨著時間受到污染，其導致減弱的傳熱和增加的壓降，并因此導致換熱器的整體降低的性能。取決于例如使用的流體，換熱器可能受到嚴重污染并難于清潔，因此為了恢復換熱器的性能，在經過一個相當時期需要強烈的洗滌劑和/或強力的機械清潔。清潔既消耗時間又成本高。另外，在所述清潔期間，殼管式換熱器所關聯的過程可能必須關閉。

殼管式換熱器由具有高表面自由能的金屬制成，這導致大多數流體容易浸潤表面。

另外，當制造換熱器表面時，金屬的成型操作增加了表面粗糙度，這通常與污染沉積物的較快的累積相關。

GB2428604公開了在殼管式換熱器上提供涂層以減少污染。

US20080073063公開了一種殼管式換熱器，其涂有低表面能材料，以減少污染。

為了保證換熱器操作更長的時間，需要尋找新的途徑以確保換熱器及其表面的較少污染。同時，縮短涉及殼管式換熱器的過程的關閉時間是所需的。

目前已知的防污涂層所面臨的問題是，在使用磨蝕的換熱介質的應用中涂層的差的耐磨性，該磨蝕的換熱介質例如沙子或其他顆粒材料，其同換熱流體一起進入殼管式換熱器。此外，由于在高壓下的應用中作用于殼管式換熱器的扭矩和張力，可能發生涂層裂縫。

發明內容

本發明的一個目的是提供用于殼管式換熱器的改進表面，當在殼管式換熱器中使用時，其使表面的污染減少。另一個目的是使殼管式換熱器的表面具有防污性能，其在磨蝕環境下耐磨，并具有抵抗裂紋形成的高耐磨性。

這個目的通過如下的殼管式換熱器實現，其包括殼體，具有附連至殼體的第一端的進口端帽，其中出口端帽附連至殼體的第二端，管束容納在殼體內，所述管束包括多個平行間隔的管，其從管束的第一端到第二端橫貫殼體的內部，其中多個擋板設置在殼體內，從而支撐管束的平行間隔的管。殼管式換熱器具有包括硅氧化物SiO_x的涂層，其具有O/Si＞1的原子比，碳含量≥10原子％，以及大約1-30μm的涂層厚度，該涂層由溶膠-凝膠(sol-gel)法制成，并且施加至殼管式換熱器表面的至少一部分。

根據本發明的另一方面，殼管式換熱器上的所述涂層的層厚為5-30μm，優選地2-20μm。

根據本發明的再一方面，包括硅氧化物SiO_x的涂層具有O/Si≥1.5-3，優選地O/Si≥2-2.5的原子比。

根據本發明的又一方面，成分具有碳含量≥20-60原子％，優選地≥30-40原子％。

該殼管式換熱器的優點在于，顯著地減少表面的污染。通過將包括具有有機硅化合物的溶膠-凝膠材料的涂層成分施加至殼管式換熱器表面，表面自由能和粗糙度都降低了，從而導致殼管式換熱器表面的污染減少和便利清潔。而且，本發明的涂覆有溶膠-凝膠的殼管式換熱器表面展示了優越的耐磨性，并具有柔性，其減少了在涂層中產生裂縫的風險。此外，通過根據本發明的殼管式換熱器，能夠減小換熱器的整體尺寸，并保持殼管式換熱器的傳熱能力。

附圖說明

本發明的進一步的目的、特征和優點將參照所附的示意圖由本發明的不同實施例的以下詳細描述而顯現，其中

圖1是根據本發明的殼管式換熱器的示意圖；

圖2是根據本發明的具有防污涂層的殼管式換熱器的表面的示意截面圖。

具體實施方式

圖1是根據本發明的優選實施例設置的殼管式換熱器1的側視圖。殼管式換熱器1包括殼體2，其具有附連至殼體2的第一端4的進口端帽3。出口端帽5附連至殼體2的第二端6。

殼體2的被剖開的部分揭露了容納于殼體2內的管束7。管束7包括多個平行間隔的管8，其從管束的第一端到第二端橫貫殼體2的內部。多個擋板11設置在殼體2內并支撐管束7的平行間隔的管8。