一種具有內插支撐物的板式換熱器制造技術

本發明專利技術涉及一種具有內插支撐物的板式換熱器，包括板式換熱單元、板間支撐物、殼體、封頭、隔離柵以及側接口，所述板式換熱單元由若干個相互平行的板片組成，該板片將所述殼體內空間分隔為兩個互不連通的流道。與現有的波紋板片不同，所述板片并不直接接觸，而是通過所述板間支撐物形成支撐并平衡兩側壓力。所述板間支撐物呈帶有螺旋扭帶結構的整體板狀，設置在所述板片之間，優選設置在所述板片壓力較低的一側或兩側。所述螺旋扭帶結構對流體進行擾動以促進傳熱的進行。本發明專利技術具有承受高壓和高壓差，可靠性提高，清洗維護方便，制造成本降低等優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種工業換熱設備，尤其是涉及一種板式換熱器。
技術介紹
板式換熱器自從1878年問世，近幾十年發展尤為迅速，已廣泛應用于食品、制藥、化工、冶金、電力等各個行業。板式換熱器通常采用奇偶板片波紋方向相反的金屬薄板進行堆疊，并在兩端壓緊形成換熱流道。與傳統的管殼式換熱器相比，板式換熱器具有結構緊湊、傳熱平均溫差大、低流速下傳熱效率高、安裝維護方便等優點，尤其適合于低品位熱能的回收、高粘度流體換熱。但同時也存在以下問題：一、難以承受高壓和高壓差，受密封墊圈耐壓限制，可拆卸式板式換熱器使用壓力一般不高于2.0MPa，芬蘭VAHTERUS和中國甘肅藍科石化等開發的全焊式板片，置于圓柱殼體內形成板殼式換熱器，耐壓可達8.0MPa，但焊接范圍大，同時也失去了易于清洗維護的優點，使用領域受到限制。二、對污垢敏感，由于相鄰板片的波峰接觸形成支撐，板間距較小，因而結垢易使流阻增大或流道堵塞，造成換熱效率下降或頻繁拆解清洗，因而不適用于帶有固體顆粒或纖維的流體(如污水、煙氣)或換熱過程易發生結晶的溶液。三、不適用于高流速場合(如氣體換熱)。由于流道過于狹窄，氣體流動阻力很高，因而板式換熱器在氣體換熱(如煙氣余熱回收、壓縮機段間冷卻器)等場合較少應用。四、不適用于表面蒸發場合(如蒸發式冷凝器)。表面蒸發場合要求液膜能夠在表面充分鋪展，而波紋形成的凹凸不平的表面阻礙了液膜的鋪展?，F有技術中公開了一項專利技術申請(申請號201010184715.9)：公開了一種板殼式換熱器。包括殼體、板束、板束管箱、介質進出口接管，采用全焊式六邊形波紋板片作為傳熱元件。板片與板片之間通過焊接方式組成板束，板束安裝在圓筒形殼體內，提高了承壓能力，但焊接范圍大，不便拆解，只適用于清潔流體?，F有技術中公開了一項專利技術申請(申請號201110244041.1)：該裝置涉及一種換熱器，它包括殼體、置于殼體內的板式芯體和設于殼體或芯體上的介質進、出口，板芯是由若干個由換熱板片疊裝成的單元體組裝而成的，單元體內及單元體與單元體之間皆為介質的流通通道，其特點是，在介質的流通通道內裝有一層或多層傳導金屬板。與本專利不同在于其金屬板的作用是擴展換熱面積，不具有支撐和擾流作用。另外公開了一項專利技術申請(申請號201210258496.3)：該裝置公開了一種板式換熱器，該換熱器包括換熱板、外殼和密封墊、端蓋、密封條，換熱板和外殼形成兩個相互獨立的截面為楔形交錯的流道。通過板片壓制的凸點作為支撐，流體在楔形流道內不易分布均勻，且承受壓差能力較弱。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種可承受高壓和高壓差，適用領域更廣，便于清洗維護，表面平整，制造、安裝、維護方便的板式換熱器。本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現：一種板式換熱器，包括板式換熱單元、板間支撐物、殼體、封頭、隔離柵以及側接口，所述板式換熱單元由若干個相互平行的板片組成，并與隔離柵一起將所述殼體內空間分隔為兩個互不連通的流道。與現有的波紋板片不同，所述板片并不直接接觸，而是通過所述板間支撐物形成支撐并平衡兩側壓力。其中，板式換熱單元的結構型式包括兩種：一、由整張金屬板片經往復折板形成：即所述板式換熱單元由一整張金屬平板經過往復折板形成一系列平行板狀結構；本方案中，采用反復折板形式的板式換熱單元，其整體成型結構使板間無需焊接和密封，只需對兩端進行密封，提高了密封可靠性。二、由獨立矩形板腔堆疊而成：即所述板式換熱單元由若干互不相連的獨立矩形板腔堆疊組成；折板或堆疊后形成的換熱單元截面與殼體內壁截面相吻合，其截面形狀為矩形或圓形。所述板間支撐物呈帶有螺旋扭帶結構的整體板狀，設置在所述板片之間，優選設置在所述板片壓力較低的一側或兩側。其作用是：一、支撐換熱面，平衡兩側壓差；二、對流體進行擾動以促進傳熱的進行；三、通過與板片的接觸并壓緊以減小接觸熱阻，將熱從板片傳導到螺旋扭曲帶，增大傳熱面積。板間支撐物的成型方法有如下兩種：一、所述板間支撐物由螺旋扭曲帶拼接而成，該螺旋扭曲帶的寬度與所述板片間距相等以形成支撐；組成同一板間支撐物的螺旋扭曲帶具有相同的厚度、寬度、扭距，長度等于或小于板式換熱單元長度。拼接方式為焊接、粘接、卡槽連接等。相鄰兩螺旋扭曲帶的扭轉方向可以是相同的，也可以是相反的，但優選相反的。根據應用場合和成型方式不同，螺旋扭曲帶的排布方式又分為以下幾種方式：(1)連續螺旋扭曲帶板：由相互平行的不間斷連續螺旋扭曲帶拼接而成，螺旋軸向與流體流動方向一致。其特點是支撐強度好，擾流效果好，但流動阻力較大；(2)間斷螺旋扭曲帶板：由相互平行且在螺旋軸向上具有一定間距的螺旋扭曲帶拼接而成，其特點是支撐強度和擾流效果較(1)弱，但流動阻力較小。(3)菱形排布扭曲帶板：螺旋扭曲帶交叉排列且軸向與流體流動方向呈一定夾角，扭曲帶之間的連接方式為卡槽連接。其特點是支撐強度和擾流效果較(2)更弱，但流動阻力更小。二、所述板間支撐物由整塊板材經切割成為具有整體框架和若干伸出部的平板，并將所述伸出部扭轉大于或等于90度的角度，使其呈螺旋扭帶結構，相鄰兩螺旋扭曲帶的扭轉方向可以是相同的，也可以是相反的，但優選相反的，所述伸出部的寬度與所述板片間距相等以形成支撐。其特點是，整體成型，不需焊接，擾流效果好，但在同等幾何尺寸條件下，支撐強度較情形一為弱。板間支撐物與板式換熱單元的裝配方式：板間支撐物置于換熱單元的平行的相鄰板片之間，無固定連接，通過兩側壓差和預緊力使板片與板間支撐物接觸且在工作中無相對移動。板間支撐物安裝在流道中壓力較低的一側以平衡壓差，起到支撐作用；或在兩側均有加入支撐物，起到強化傳熱作用。殼體：為使換熱單元具有一定的承壓能力，將換熱單元置于一剛性殼體內。根據所受壓力范圍不同，殼體分為以下幾種：一、一體化殼體：流道內壓力與環境壓力之差在10kPa以下：對于連續折板形成的板式換熱單元，可不另設殼體，將形成板式換熱單元的金屬板延伸使其覆蓋換熱單元側壁，與另一端板片焊接或粘接密封，形成一體化殼體，并在壁面開孔形成流體的進出口。二、對于流道內壓力與環境壓力之差大于10kPa板式換熱單元，又分為如下幾種情形：(1)矩形板框殼體：截面為矩形的板式換熱單元，包括連續折板形成的板式換熱單元和獨立矩形板腔堆疊形成的板式換熱單元，由四塊與板式換熱單元貼合的矩形板或板框包圍形成殼體，在壁面上開孔形成流體進出口。相對的兩板壁通過螺栓連接，通過收緊螺栓使板壁與板式換熱單元緊密接觸并壓緊，形成預緊力。(2)截面為圓形的板式換熱單元，殼體結構分為兩種情況：(a)雙半圓殼體：不具有內殼體，殼體為兩個帶直邊的半圓柱殼體構成，直邊上開有螺栓孔，通過螺栓與板式換熱單元邊緣壓緊形成密封并連接為一個完整的圓柱殼體。殼體壁上開孔并連接接口管道形成進出口。(b)Ω形殼體：具有內殼體，即將情形一所述的具有截面為圓形的一體化殼體的板式換熱單元置入一厚壁的圓柱形殼體內，且在側開口兩側具有環繞內殼體的密封圈，以保證裝配時該處內殼體與外殼體之間是緊密接觸的。殼體沿圓柱長度方向分開并連接有直邊，其截面形狀類似字母“Ω”，直邊上開有螺栓孔，裝配時先將板式換熱單元置入殼體內，然后通過螺栓將對應的兩直邊收緊，使殼體與板式換熱單元緊密接觸。內殼體上本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有內插支撐物的板式換熱器，包括板式換熱單元、板間支撐物、殼體、封頭、隔離柵以及側接口，其特征在于：所述板式換熱單元由若干個相互平行的板片組成，該板片將所述殼體內空間分隔為兩個互不連通的流道；所述板間支撐物呈帶有螺旋扭帶結構的整體板狀，設置在所述板片之間。

【技術特征摘要】
1.一種具有內插支撐物的板式換熱器，包括板式換熱單元、板間支撐物、殼體、封頭、隔離柵以及側接口，其特征在于：所述板式換熱單元由若干個相互平行的板片組成，該板片將所述殼體內空間分隔為兩個互不連通的流道；所述板間支撐物呈帶有螺旋扭帶結構的整體板狀，設置在所述板片之間。2.根據權利要求1所述的一種具有內插支撐物的板式換熱器，其特征在于：所述板式換熱單元由一整張金屬平板經過往復折板形成一系列平行板狀結構；或者由若干互不相連的獨立矩形板腔堆疊組成；折板或堆疊后形成的板式換熱單元截面與殼體內壁截面相吻合，其截面形狀為矩形或圓形。3.根據權利要求1所述的一種具有內插支撐物的板式換熱器，其特征在于：所述板間支撐物由螺旋扭曲帶拼接而成，該螺旋扭曲帶的寬度與所述板片間距相等以形成支撐；或者，所述板間支撐物由整塊板材經切割成為具有整體框架和若干伸出部的平板，并將所述伸出部扭轉大于或等于90度的角度，使其呈螺旋扭帶結構，所述伸出部的寬度與所述板...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曾力丁，軒福貞，涂善東，
申請(專利權)人：華東理工大學，
類型：發明
國別省市：上海;31