[发明专利]换热元件及包括其的换热器

说明书

本申请公开了一种换热元件，包括：传热芯组件，由金属材料制成，具有扁平外形，并形成沿其扁平外形伸展的方向延伸的至少一个流体介质通道；外框架，具有平行于所述传热芯组件的扁平外形伸展的方向的两个面板，并将所述传热芯组件包围在所述两个面板之间，所述面板由耐烟气露点腐蚀的材料制成；和热界面材料层，由热界面材料构成，填充在所述外框架内，形成为所述面板与所述传热芯组件之间的热界面。本发明还公开了一种包括所述换热元件的换热器。本发明的换热元件及包括其的换热器适应性强，应用范围广，成本低廉，具有较强的承压能力，消除由不同的材料制造的组件之间的结合界面之间的应力，因而不会产生破坏，可靠性高。

技术领域

本发明涉及炼油、化工等行业换热器领域，具体地，涉及一种换热元件。本发明还涉及使用该换热元件的换热器。

背景技术

诸如陶瓷、玻璃、石墨、塑料等之类的非金属材料，能耐酸、碱、盐、有机溶剂和很多其他化学药品。例如，玻璃能抵抗大多数酸腐蚀，聚四氟乙烯塑料能耐大多数腐蚀介质侵蚀。然而，多数非金属材料存在机械性能差的问题，如强度低、塑性韧性差、加工成型困难等，以及存在导热性能低、成本高等缺点。因此，非金属材料独立作为换热元件材料的应用范围较窄。

金属材料具有良好的机械性能和导热性能，是主流的换热元件材料，但其常受限于耐腐蚀性不足而导致应用受限，或成本居高不下。

由于非金属材料和金属材料的热膨胀系数相差较大，将两种材料复合起来组成一种耐酸腐蚀，可以承受高压的换热元件难度很大，工作条件下，在紧密结合的金属材料和非金属材料复合的界面位置会产生巨大的热应力，导致非金属材料失效，从而破坏复合材料所组成的换热元件。因此，需要一种新型的耐腐蚀复合换热元件，结合非金属材料和金属材料的优点，并具有结构的稳定性和可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种换热元件，其将金属材料传热芯组件和不同材料制成的耐腐蚀材料组件结合起来组成换热元件，可有效吸两种不同材料的组件之间的热变形不一致在结合面和端部产生的形变应力，具有耐腐蚀，承压能力强，结构紧凑，传热系数高等优点。

根据本发明的一个方面，提供一种换热元件，包括：

传热芯组件，由金属材料制成，具有扁平外形，并形成沿其扁平外形伸展的方向延伸的至少一个流体介质通道；

外框架，具有平行于所述传热芯组件的扁平外形伸展的方向的两个面板，并将所述传热芯组件包围在所述两个面板之间，所述面板由耐烟气露点腐蚀的材料制成；和

热界面材料层，由热界面材料构成，填充在所述外框架内，形成为所述面板与所述传热芯组件之间的热界面。

本发明通过在金属传热芯组件和耐腐蚀外框架之间设置能够允许金属传热芯组件和耐腐蚀外框架之间相互滑移且不脱离接触的热界面材料层，能够在防护金属传热芯组件被流体介质腐蚀的同时，避免金属传热芯组件和耐腐蚀外框架之间由于热膨胀系数不同造成的相互之间的热应力及变形。

优选地，所述至少一个流体介质通道包括并排布置的多个流体介质通道。

优选地，所述传热芯组件包括并排布置的不止一个换热管和连接在所述换热管端部的弯管，所述换热管通过所述弯管彼此串联连接。

优选地，所述传热芯组件包括并排布置的不止一个换热管和连接在所述换热管两端的两个总管，所述总管的轴向垂直于所述换热管的轴向并与每一个所述换热管连通，使得所述换热管并联连接。

优选地，所述换热管的面对所述面板的侧部设置有金属翅片，所述金属翅片平行于所述面板。

优选地，相邻的所述换热管之间设置有形变补偿器，所述形变补偿器由弹性材料形成并具有密闭弹性腔体结构。

优选地，所述传热芯组件包括传热芯体和埋设在传热芯体中的、并排布置的多个内置管体，所述内置管体与所述传热芯体由不同的金属材料制成。