不透性石墨具有耐腐蚀性好,热导率高,使用温度较高等优点。但因所采用的石墨原材料(颗粒度、浸渍剂,石墨化程度等)不同影响了石墨换热器的使用寿命和安全性。
1.1 颗粒大小
构成石墨母材的颗粒度越大,则材料体积密度越小,机械强度愈低。颗粒间的孔洞越大,钻削孔时可能暴露更多通孔,孔隙率增高。为达到使用要求的致密性则浸渍剂的数量就会增多,影响浸渍质量和不透性石墨的导热性。密度大,则机械强度越大。所以,选用体积密度高(细颗粒、B级)的母材进行浸渍热处理,所加工生产的石墨换热器质量稳定性和安全性高,使用效果好。
1.2 浸渍剂
浸渍剂在石墨母材中填充空隙,浸渍剂种类的不同,将直接影响不透性石墨的耐腐蚀性。浸入量不同,则影响不透性石墨使用温度和耐蚀程度。浸渍真空度大,加压压力高,可减少浸渍次数,换热效果亦优于传统浸渍工艺(三遍浸渍、三遍热处理)。
因浸渍树脂的耐腐蚀性能远低于石墨本身的耐蚀性,所以浸入量越多,耐腐蚀越差,耐温差急性更差,因此一般要求浸入量不得超过10%。酚醛树脂浸渍不透性石墨可满足该类设备使用要求。不透性石墨材料经180∽300℃中温处理,可以增大浸渍树脂稳定性,延长设备使用寿命。
1.3 石墨化程度
石墨材料一般可分为半石墨化电极(再生电极)和石墨化电极两大类。再生电极热导率低于石墨化电极,不宜用作导热材料。石墨化电极热导率λ=100∽130w/m·k或更高,耐温差急变性能优于再生电极。石墨化程度直接影响了石墨换热器的换热效果,国外全部为细颗粒化工专用石墨化材料。我国新颁布的国家标准《石墨制压力容器》推荐使用接近国外标准的B级石墨材料。
1.4 酚醛石墨压型管
国内普遍采用。但酚醛石墨压型管热导率低(λ=31.4∽40.7w/m·k),热膨胀系数高,300℃中温处理压型管为8.15×10-61/℃(151℃),由此构成的管壳式换热器的许用温度一般在130或150℃以下。