CN101464105A - 一种非焊接板式换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及换热器技术，具体涉及一种非焊接板式换热器，由若干上下90°交错放置的换热板片1构成多个流体通道，所述多个流体通道中其相邻的流体通道开口互错90°，分别构成热流体通道、冷流体通道；所述换热板片1其对称的两边具有向上的直角折边，另相对应的两边具有两次直角折边，构成“L”形折边，上下相邻两换热板片成90°交错放置，即上部换热板片其向下“L”形折边对应放置在下部换热板片的向上直角折边之间，下部换热板片所具有的向上90°折边对上部换热板片的“L”形折边起限位作用；在下部换热板片与上部换热板片之间具有密封垫片5，在两相邻换热板片之间设置有弹性密封压条3，在上下换热板片构成的通道之间设置有支撑条2。
Description
技术领域
本发明涉及换热器技术，具体涉及一种非焊接板式换热器，用于炼油、化工、电力、能源等行业高效传热。
背景技术
板式换热器是一种高效而紧凑的换热设备，具有传热系数高、压力损失小、结构紧凑、维修方便等诸多优点，并且随着结构的改进和大型化制造技术的提高，板式换热器的应用日益受到人们的重视。但是传统的散装式板式换热器(可拆卸式板式换热器)，由于本身结构的局限性，使用压力不超过2.5MPa，使用温度不超过250℃，最大组装面积2000m2，另外还存在橡胶密封垫在高温下容易失效的缺陷以及在某些特定介质中的应用问题一直未能解决。后来，为了提高板式换热器的使用温度和压力，扩大其使用范围，国内外陆续开发、制造并使用了多种焊接板式换热器，其适用温度为-200～900℃，压力变化范围为真空～6.0MPa，传热效果较好，但是其固有不足及局限性也非常明显：由于板片之间采用焊接连接。(1)制造工艺复杂，难度高。特别是焊接工艺，由于板片只有0.4～1.2mm，采用氩弧焊或等离子焊、激光焊接才能满足要求。(2)焊接工作量大，制造成本高。(3)由于板片之间采用焊接连接，焊缝较多，焊接应力大，在特定环境易发生应力腐蚀开裂。因此，开发一种成本低廉，制造工艺简单，性能优越，适用范围大的新型板式换热器显的非常有现实意义。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明公开了一种非焊接板式换热器，该设备具有结构简单紧凑、加工制作简便、造价低、易实现批量生产、密封严密、传热效率高，适用范围广，压降小等优点，能有效解决现有传热设备中制造工艺复杂、结构复杂、价格高、压降大、传热效率差等技术难题。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
所述一种非焊接板式换热器主要部件之一为换热板片，所述换热板片采用矩形金属板片，其对称的两边具有向上的直角折边，另相对应的两边具有两次直角折边，构成“L”形折边，“L”形折边两端有45°切角，即该对应的两边具有向下再向外的两次直角折边，向外的直角折边两端45°切角。
所述换热板片装配时，上下相邻两换热板片成90°交错放置，即上部换热板片其向下“L”形折边对应放置在下部换热板片的向上直角折边之间，下部换热板片所具有向上90°折边对上部换热板片的“L”形折边起限位作用。在下部换热板片与上部换热板片之间具有密封条，即在下部换热板片具有向上直角折边的两边端部与上部换热板片的“L”形折边接触面之间放置密封条。
在两相邻换热板片之间设置有弹性压条，所述弹性压条为波纹状的金属板条；所述弹性压条放置于卡槽中，所述卡槽为一槽钢状金属构件；再将其整体安装在上下两换热板片之间，所述弹性压条其波高为相邻两换热板片之间距，卡槽的下底面位于下换热板片“L”形折边上，位于卡槽中的弹性压条其上端面弹性顶触在上层换热板片的下表面；在上下换热板片构成的通道之间设置有支撑体，其形状可为矩形或“S”形，其高度为通道上下间距，其作用主要是限制两换热板片构成的通道间距，增强通道刚度。
由上述换热板片多个上下叠加组成若干相邻互错90°的密封流体通道，流道的四角安装有立柱，上、下有盖板、底板，盖板与底板将板片压紧达到密封后与立柱相连接；相邻互错90°的密封流体通道，分别为热流体流道和冷流体流道，热、冷流体流道进、出口分别安装有法兰。
所述四角的立柱与换热板片之间形成一个空腔，在空腔内灌入具有密封性能的浇注材料，所述浇注材料可以是纤维浇注料或有机硅密封胶或环氧树脂胶，从而达到柱角的密封，防止热、冷流体短路。
本发明由于采用了如上所述技术方案，具有如下有益效果：
1、制造方便，造价低廉：由于非焊接高温板式换热器的密封，不靠焊接或传统的垫片密封来实现，而是靠其特有自调整弹性密封单元达到目的，所以其焊接工作量非常小，装配简便，易实现大批量生产，造价非常低廉。
2、非焊接式板片块，可在刚性框架内自由涨缩，减小热应力破坏，提高设备使用寿命，实现长周期运行。
3、密封严密：由于采用特殊密封结构，密封压条、卡槽和性能优越的密封垫片组合，形成一个适应性强的自调整弹性密封单元，可使密封结构能适应操作工况剧变的场合，而达到严密不漏。
4、独特的肋条和通道结构可保持板片间隙完整，减少阻塞，积垢。
5、结构简单紧凑，节省金属：与管束式相比，单位体积能提供的传热面积要大1.7～5.5倍。非焊接高温板式换热器板片厚度为0.4～1.2mm，又不需要又厚又重的管板。因此比管束式可节省金属50％～80％。
6、传热性能好：通过试验，在同样流速的条件下其传热系数为管壳式换热器的1.2～1.5倍。
7、压降小：压降小可使泵或风机动力消耗减少，通过试验和计算在同样长度的流道，非焊接高温板式换热器的压降仅为管束式的2/5～3/5，这样可以降低操作费用。
8、适用范围广：适用温度为-200～900℃，压力变化范围为真空～2.5MPa.通过采用不同金属材料可适应大多数介质。
附图说明
图1为本发明板式换热器的结构示意图。
图2是图1的A向视图。
图3是图1的B-B剖视图。
图4是图2的C-C剖视图。
图5是换热板片装配示意图。
图6是换热板片的结构示意图。
图7是弹性压条结构示意图。
在图中：1、换热板片，2、支撑体，3、弹性压条，4、卡槽，5、密封垫片，6、立柱，7、热流体进口法兰，8、热流体出口法兰，9、冷流体出口法兰，10、冷流体进口法兰，11、上盖板，12、下盖板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
实施例1：一种非焊接板式换热器，由若干上下交错放置的换热板片1构成多个流体通道，所述多个流体通道中其相邻的流体通道开口互错90°，分别构成热流体通道、冷流体通道；热流体通道具有热流体进口法兰7和热流体出口法兰8，冷流体通道具有冷流体进口法兰9和冷流体出口法兰10；所述换热板片1采用矩形不锈钢板片制成。所述上述部件位于由上盖板11、下盖板12和立柱6组焊成的框架内。在所述相邻上、下换热板片1的折边翼片之间放置密封垫片5，密封垫片5为柔性石墨板；在两相邻换热板片之间设置有弹性压条3，所述弹性压条为波纹状的金属板条；所述弹性压条3放置于卡槽4中，所述卡槽4为一槽钢状金属构件；再将其整体安装在上下两换热板片之间，所述弹性压条其波高为相邻两换热板片之间距，卡槽的下底面位于下换热板片“L”形折边上，位于卡槽中的弹性压条其上端面弹性顶触在上层换热板片的下表面。在所述上下相邻的换热板片1之间设置有支撑体2，所述支撑体2可为一金属板条，用于限制换热板片间通道高度，增强通道刚度，支撑体两端置于弹性压条3的“U”形槽内。
由上述换热板片多个上下叠加组成若干相邻互错90°的密封流体通道，流道的四角安装有立柱6，上、下有盖板11、底板12，盖板11与底板12将板片压紧达到密封后与立柱6相连接；在换热板片的上下部安装上盖板11和下盖板12时，需要借助机械、液压等装置产生一定位移和压紧力，从而使弹性压条3压紧换热板片间的密封垫片5达到密封效果，实现传热。
在四角的立柱6与换热板片1之间形成一个空腔，换热板片1两端作切角处理，既减少了流体流动的滞留区，又延长了阻止流体泄漏的距离，在空腔内灌入具有密封性能的浇注材料，所述浇注材料可以是纤维浇注料或有机硅密封胶或环氧树脂，从而达到柱角的密封，防止热、冷流体短路。
使用时，热流体通过热流体进口法兰7、热流体通道、热流体出口法兰8，冷流体通过冷流体进口法兰9、冷流体通道、冷流体出口法兰10，进行对流传热，实现能量交换。在传热过程中，随着冷热流体的热量交换。热量交换时，冷、热流道的温度会发生相应变化，导致产生不同的热胀冷缩，由于置于冷、热流道的弹性压条与其所处位置部件在同一温度场，温差很小，热膨胀系数相近，热应力较小，另外弹性压条3呈多个“U”形波结构，在达到密封性能的同时，可以吸收其他部件产生的热膨胀变形，从而适应温度工况的变化，减小热应力破坏。而板片之间为非焊接连接，故其可在刚性框架内自由胀缩，减小热应力破坏，提高设备使用寿命。
实施例2：
所述换热板片1采用矩形铝板制成。
所述相邻上、下换热板片1的折边翼片之间放置的密封垫片5为陶瓷纤维密封垫片。
其余技术方案内容同实施例1。
实施例3：
所述换热板片1为采用在金属板片表面涂搪一层搪瓷的结构，从而达到防腐目的。
所述换热板片1也可为板面加工有波纹的金属板片，从而达到提高传热效率的目的。
在所述换热板片之间设置数根扰流元件，从而达到提高传热效率的目的。所述扰流元件为交叉锯齿带、麻花铁。
其余技术方案内容同实施例1。
Claims (9)
1、一种非焊接板式换热器，由若干上下90°交错放置的换热板片(1)构成多个流体通道，所述多个流体通道中其相邻的流体通道开口互错90°，分别构成热流体通道、冷流体通道；热流体通道和冷流体通道具有进口法兰和出口法兰；其特征是：所述换热板片(1)采用矩形金属板片，其对称的两边具有向上的直角折边，另相对应的两边具有两次直角折边，构成“L”形折边，即具有向下再向外的两次直角折边；所述换热板片装配时，上下相邻两换热板片成90°交错放置，即上部换热板片其两个向下“L”形折边对应放置在下部换热板片的两个向上直角折边之间，下部换热板片所具有的两个向上90°折边对上部换热板片的“L”形折边起限位作用；在下部换热板片与上部换热板片之间具有密封垫片(5)，即在下部换热板片具有向上直角折边的两边端部与上部换热板片的“L”形折边接触面之间放置密封垫片(5)；在两相邻换热板片之间设置有弹性压条(3)，所述弹性压条(3)为波纹状金属板条；所述弹性压条(3)放置于卡槽(4)中，所述卡槽(4)为一槽钢状金属构件；再将其整体安装在两换热板片之间，所述弹性压条(3)其波高为相邻两换热板片之间距，即卡槽的下底面位于下换热板片“L”形折边上，位于卡槽中的弹性压条其上端面弹性顶触在上层换热板片的下表面；在上下换热板片构成的通道之间设置有支撑体(2)，其高度为通道上下间距，其作用主要是限制两换热板片构成的通道间距，增强通道刚度。
2、按照权利要求1所述的一种非焊接板式换热器，其特征是：所述多个换热板片上下叠加组成的密封流体通道，其四角安装有立柱(6)，由上、下部的盖板(11)、底板(12)将换热板片压紧达到密封后与立柱(6)相连接。
3、按照权利要求2所述的一种非焊接板式换热器，其特征是：所述流体通道四角的立柱(6)与换热板片(1)之间形成一个空腔，在空腔内灌入具有密封性能的浇注材料。
4、按照权利要求1所述的一种非焊接板式换热器，其特征是：所述换热板片(1)其“L”形折边两端有45°切角，即“L”形折边其向外的直角折边两端有45°切角。
5、按照权利要求1所述的一种非焊接板式换热器，其特征是：所述密封垫片(5)是柔性石墨复合垫或陶瓷纤维垫片。
6、按照权利要求3所述的一种非焊接板式换热器，其特征是：所述流体通道四角的立柱(6)与换热板片(1)之间空腔内灌入的浇注材料为纤维浇注料或有机硅密封胶或环氧树脂。
7、按照权利要求1所述的一种非焊接板式换热器，其特征是：所述上下换热板片构成的流体通道之间设置的支撑体(2)其形状为矩形或“S”形。
8、按照权利要求1或7所述的一种非焊接板式换热器，其特征是：所述支撑体(2)两端置于弹性压条(3)的“U”形槽内。
9、按照权利要求1所述的一种非焊接板式换热器，其特征是：所述换热板片之间设置有若干扰流元件。
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