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碳化硅换热器:由碳化硅陶瓷材料制成的热交换器

更新时间:2025-02-19 点击次数:1705
  碳化硅换热器是基于第三代半导体材料——碳化硅(SiC)研发的高效传热设备,专为高温、高压、强腐蚀工况设计。其采用SiC陶瓷基体与微通道结构复合技术,突破传统金属换热器的性能极限,在热效率、耐久性和轻量化方面实现显著提升,适用于半导体制造、氢能源、航空航天等领域。
 
  其结构主要包括换热管束和外壳。换热管束由多个碳化硅管组成,这些管道通常具有多孔结构,可以增加换热面积,提高换热效率。外壳则起到支撑管束和保护换热器的作用。
 
  碳化硅换热器性能特点:
 
  1、耐腐蚀
 
  碳化硅的耐腐蚀性好。几乎对所有化学物质呈现惰性,使碳化硅成为理想的处理腐蚀性介质的材料。与石墨不同,碳化硅不含粘合剂,不会溶解在腐蚀性溶剂中。
 
  2、耐结垢
 
  与金属和石墨换热器相比,碳化硅的不沾属性可以最小化结垢倾向,降低结垢对于换热效率的影响。
 
  3、耐高温/抗热震
 
  无压烧结碳化硅,即使在超过1900摄氏度的气体中,热膨胀形变依然很小,能够稳定工作。由于其较高的导热系数和极低的热膨胀系数,可以适应热循环中的快速冷热交替,因此无压烧结碳化硅有非常强的抗热震能力。
 
  4、硬度高/易清洗
 
  无压烧结碳化硅是高硬度的换热管材质之一,它的密度超过98%的理论值,是不透并且不含任何浸渍剂。同时,这样极限的硬度,也意味着在高纯度应用中不会有任何的污染。事实上,每一根换热管出厂前都经过186Bar的压力测试因此,换热管不光可以用化学方法清洗也可以使用机械方法清洗,甚至直接用喷砂清洗。
 
  5、导热好
 
  碳化硅的导热性非常好,导热系数为125.6w/mK,接近于不透性石墨。和其他耐腐蚀材料对比,碳化硅的导热系数相当于钽的2倍,不锈钢的5倍,哈氏合金的10倍,玻璃的15倍,是耐腐蚀材质中导热系数高的。
 
  6、耐高温/抗热震
 
  无压烧结碳化硅,即使在超过1900摄氏度的气体中,热膨胀形变依然很小,能够稳定工作。由于其高导热系数和极低的热膨胀系数,可以适应热循环中的快速冷热交替,因此无压烧结碳化硅有非常强的抗热震能力。
 
  7、硬度高/易清洗
 
  无压烧结碳化硅是硬度最高的换热管材质之一,它的密度超过98%的理论值,是不透并且不含任何浸渍剂。同时,这样极限的硬度,也意味着在高纯度应用中不会有任何的污染。事实上,每一根换热管出厂前都经过186Bar的压力测试因此,换热管不光可以用化学方法清洗也可以使用机械方法清洗,甚至直接用喷砂清洗。
 
  典型应用场景:
 
  1. 半导体制造
 
  晶圆清洗系统:实现300℃清洗液与冷却水的快速热交换。
 
  光刻机温控:±0.1℃精密控温,满足EUV光刻工艺要求。
 
  2. 氢能源系统
 
  燃料电池堆散热:耐受-40℃冷启动与800℃峰值温度。
 
  氢液化装置:多级换热效率>95%,功耗降低20%。
 
  3. 航空航天
 
  火箭发动机推力室冷却:瞬态散热能力提升300%。
 
  卫星热控系统:轻量化设计满足发射载荷限制。
 
  4. 工业节能改造
 
  高温余热回收:回收炼钢炉、玻璃窑炉废热,热效率>85%。
 
  蒸汽冷凝系统:传热系数提升至传统管壳式的5倍。
 
碳化硅换热器-1
碳化硅换热器-2

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