CN101551212A - 板式交换器中输入流匀化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于板式交换器(3)进口处的材料流的匀化装置，包括适于布置在所述板式交换器(3)的输入腔(2)中、优选地靠着所述交换器的板束(4)的格栅(1)，所述格栅包括在其整个表面上均匀分布的优选为圆形的穿孔(5)，这些穿孔使得材料流能均匀分布在交换器板束(4)的进口表面(Se)上。

Description

板式交换器中输入流匀化装置
技术领域
本发明涉及用于流体热处理的热交换系统的设计和制造的领域，特别是用于处理非均质流体的板式交换器的领域。
本发明更具体地涉及这种板式交换器中所述流体的输入流的匀化装置。
背景技术
在上述领域中，带焊接板的热交换器的使用者已经注意到，对于某些流体、特别是非均质流体例如气-液混合物或液-固混合物的处理，产出很低且最主要地是造成交换器板束的迅速和永久性磨损，从而导致频繁停产以便维修或更换交换器，并因此导致大量额外的生产成本。
申请人研究了特别是在用于冷却矿浆的湿法冶金领域中遇到的这些现象，以理解其原因。研究结果表明，磨损和低产出现象主要是由于交换器输入腔位置处的要被处理的流体束(fluid veins)的分布差，特别是在处理粘性和/或非均质产品的情况下，材料局部集中在交换器的板束的输入表面上，导致负荷(charge)大量损失，并使这些局部区域中的板束过早磨损。还应注意，流体束在垂直于交换腔进口方向上的入射角对于能够迅速达到大尺寸范围的局部腐蚀区域的迅速发展非常重要。
发明内容
本发明的目的是解决与板式交换器进口处流体分布差有关的这些问题，特别是在非均质流体处理的范围内，流体分布差本身能由板束上游的管道和/或输入元件的管嘴的不好的布置造成。
本发明的另一目的在于寻求一种经济且操作、使用简单的解决上述问题的方法。
本发明的另一目的在于寻求一种不需对现有板式交换器进行任何改造或只需进行非常小的改造的解决上述问题的方法。
因此，本发明的不同目的通过一种用于板式交换器进口处的材料流、特别是流体束的匀化装置实现，所述装置设计成和适配成布置在所述板式交换器的输入腔中，且基本靠着所述交换器的板束。该装置包括厚度足以承受材料流压力的板，所述板包括优选为圆形的孔眼，这些孔眼均匀分布在所述板的整个表面上，并在板式交换器的板束的进口表面上产生均匀且平行分布的流体束。
这种匀化装置的优点在于，当被引入板式交换器的输入腔中时，将流体束朝向板式交换器的板束再加速、再混合、分布和引导。通过在板式交换器的进口处引入本发明的装置，可将流体束对交换器板束进口的正面(right)的冲击角减至最小。
因此，流过该装置的穿孔的流体在流出所述穿孔时和因此在交换器板束进口处具有均匀、平行的流率。
此外，要处理的流体不再有集中于板束表面的少数部位的危险，也不再有猛烈冲击后者的危险，而是由于匀化装置中精心布置的穿孔而在整个截面中均匀分布。
最初的试验表明，当在交换器输入腔中引入本发明的装置时，负荷损失和板束位置处的磨损现象减少。
根据本发明的装置的第一优选特征，孔眼总面积占穿孔板的总面积的35％-45％，优选基本为40％。
另外，根据本发明的另一优选特征，穿孔板的孔眼的直径为20-30mm，优选基本等于25mm。
根据本发明，孔眼按三角形构型(pitch)设置在板表面上是有利的。
在一优选实施例中，本发明的装置的穿孔板由金属制成，并通过材料成型在或者固定在板式交换器输入腔的进口框架中的一加强楔框上。
本发明的装置的穿孔金属板优选地在背面上通过至少相对于该装置的一个中间横向平面对称定位的刚性元件加强。在该实施例中，固定在穿孔板上的加强框和刚性元件优选地也由相同的模制或锻造金属件形成，并例如由钢制成。在一种变型中，刚性元件和加强框也可由机械焊接的(mécano-souder/mecano-welded)金属板制成。
附图说明
从下面参照附图的说明中将能显见许多其它特征，这些附图以非限制性示例的方式示出了本发明的装置的优选实施例，其中：
图1示出了本发明的匀化装置的透视图；
图2示出了图1的装置的后视图；
图3示出了沿图2中轴线III-III的剖视图；
图4示出了一种板式交换器，其中所述交换器输入腔中的本发明图1的匀化装置以分解视图示出；
图5与图4类似，其中该板式交换器的输入腔中的本发明的匀化装置处于使用位置；
图6与图4和图5类似，其中，交换器在使用状态下闭合，交换器的输入和输出腔与交换器的进口和出口管嘴相通。
具体实施方式
本发明提出了一种带焊接板的交换器的输入腔中流体流的匀化装置。
这种匀化装置1在图1-3中详细示出，并设计成用于结合在板式交换器3的输入腔2中，如图4-6所示。如图4-6所示的板式交换器从现有技术中已知，下面将不再详细说明其具体结构。
本发明的匀化装置1包括一类穿孔有孔眼5的格栅，所述孔眼优选为圆形的，并在格栅1的整个表面上均匀分布。
所述格栅有利地由其中穿有孔眼5的金属板6制成，所述孔眼5在被称为前面的第一面6a上和被称为背面的第二面6b上终止于金属板的两侧。
金属板6是实心的，具有也为金属质的周围加强框7，该加强框通过焊接附装于板6的未穿孔侧上，或者必要时用材料与所述板一起形成——例如在所述板中形成穿孔5之前在所述板的模制和/或锻造过程中形成。
作为加强框7的补足物，格栅1还包括至少两个靠着板6的背面6b布置的刚性元件9，所述刚性元件相对于一中间平面Pm对称，并在其端部位置与加强框7联结/连成一体。与格栅1的加强框7相同，这些刚性元件9的作用是加强穿孔金属板6，以防止在板式交换器3中在本发明的装置1的使用范围内该金属板在流体F造成的压力下变形，这将在下文中说明。
格栅1的孔眼5或穿孔的直径优选为20-30mm，优选基本等于25mm，并按三角形构型在板6的表面上均匀形成和分布，根据本发明，穿孔5的总面积占装置1的金属板6的总面积的40％左右。
本发明的匀化装置1的板6、加强框7和刚性元件9的尺寸和厚度选择和适配成部分对应于板式交换器3的输入腔2的尺寸，匀化装置1设计成如图4-6所示集成在输入腔2中，但也能够承受通过泵送入输入腔2中的要被处理的流体的压力，即使匀化装置1的所有孔眼5都被阻塞时也是如此。
如图4-6所示，匀化流装置1设计成在交换器板束4的进口位置处插入板式交换器3的输入腔2中，位于界定板束4的进口表面Se的输入腔的框架8中。现在位于交换器输入腔的框架8中的装置1使得在压力下经交换器进口管嘴Te进入输入腔2的要被处理的流体流F能被匀化。
如图中所示，加强框7可配有设置在其各侧面上的槽口10，以与形成为附装在输入腔框架8上的滑楔11协作，以便使匀化装置1靠着交换器板束4的进口表面Se正确楔入，从而匀化装置1完全覆盖该进口表面Se。
装置1在框架8中布置成使得，进入输入腔2中的流体F首先遇到板6的前面6a，装置1的背面6b面对交换器的板束4的进口表面Se。因此，装置1的加强框7和刚性元件9可实现其对板6进行加强和加固的功能，所述板6承受进入输入腔2中以通过板式交换器3的流体的压力，该压力当前可在5-20bar之间。
一旦其在板式交换器3的输入腔中如前所述地就位，那么，本发明的匀化装置1将由于其均匀设置在板6的整个表面上的孔眼5迫使流体F(无论是同质的还是非均质的)混合后经过孔口5，以继续朝向交换器板束4行进，以经过后者并被冷却或加热。
装置1的孔眼5使得处理的流体能均匀分布在装置1的板6的整个表面上，并因此均匀分布在交换器的板束4的整个进口表面Se上，这减少了交换器进口管嘴中的负荷损失，匀化并重新引导经过孔眼5的流体流去往交换器板束。
应注意，孔眼5的尺寸标准和其在板6上的累积面积的尺寸标准在本发明的范围内有特别的重要性；事实上，低于上面指定的值，孔眼5的直径过度减小，这造成交换器中处理的流体负荷损失，而超出这些值会得到对交换器输入腔中的流体更大的匀化效果。这同样适用于孔眼5相对于板6的总面积的累积面积。
本发明的匀化装置因此改善了交换器3的产出，同时减少了交换器板束4的进口处的磨损现象——该现象先前是由于材料局部集中在板束进口表面Se的板束的某些区域中。
本发明的匀化装置1因此能改善已知的板式交换器的性能，特别是在用于处理非均质流体例如液/气或液/固混合物如矿泥或其它流体的应用范围内，这些非均质流体迄今为止会对板式交换器造成显著磨损。
本发明不限于所述和示出的实施例，在不偏离其范围的情况下可做出多种改变。

Claims (8)

1.一种用于板式交换器(3)进口处的材料流的匀化装置(1)，所述装置适于布置在所述板式交换器(3)的输入腔(2)中，基本在所述交换器的板束(4)的整个表面上靠着所述板束，并包括穿有孔眼(5)的板(6)，所述孔眼优选为圆形的，均匀分布在所述板(6)的整个表面上，并能使材料流均匀分布在交换器的板束(4)的整个进口表面(Se)上。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述板(6)的孔眼(5)的总面积占格栅的总面积的35％-45％，优选基本为40％。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述板(6)的孔眼(5)的直径为20-30mm，优选基本等于25mm。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述孔眼(5)按三角形构型布置在板(6)的表面上。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述穿孔板(6)由金属制成，并用材料形成在或固定在一加强框(7)上。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述穿孔板(6)在一面(6b)、所述背面上被刚性元件(9)加强，所述刚性元件相对于所述装置的至少一个中间横向平面(Pm)对称定位。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述加强框(7)和刚性元件(9)由相同的模制或锻造金属件形成。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的装置，其特征在于，所述穿孔板、加强框和刚性元件由钢制成。
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