CN102353285B - 一种可拆式板壳式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可拆式板壳式换热器，所述壳体两端各设有一个管箱，管箱与壳体之间设有双管板，并通过法兰固定在一起，两侧管板之间设有由平行的板片组成的板束，板片的两端通过板管固定于两侧的双管板上，且板片与管箱相通，壳体上设有壳程进、出口，管箱上设有板程进、出口；板片包括流道腔体和板管，流道腔体的截面为扁圆形，其内为蜂窝结构，流道腔体两端焊接有与其相通的板管；所述板管插入管板的管孔，且板管外表面与管孔之间的密封由内外管板压紧密封圈来实现；板片包括长板片和短板片，使壳程形成多壳程结构；板片之间的流道通过拉杆隔开与支撑。本发明具有优越的换热性能，方便拆卸、清洗、更换、组装。

Description

一种可拆式板壳式换热器

技术领域

本发明属于热交换设备领域，涉及一种采用激光焊式蜂窝板片作为换热元件的可拆式板壳式换热器。

背景技术

换热器是国民经济和工业生产中应用十分广泛的热交换设备，其性能的优劣及强化传热效果的高低对过程工业节能降耗具有重要的影响。板壳式换热器作为一种新型高效的热交换设备，以换热板代替传统的换热管作为换热元件，具有板式换热器传热面积大，传热效率高、结构紧凑、重量轻的优点，同时又继承了管壳式换热器承高压及耐高温，密封性能好，安全可靠等优点。

由于板的制造工艺比圆管容易，成本较低，所以在中、低压力范围的应用中，板已呈现替代管的趋势，尤其是在需要采用不锈钢等贵重材料的场合。相对于传统的换热器，板壳式换热器具有效率更高、耗材更低，占用面积更少的优势，在热交换设备领域的应用中有宽广的发展空间。

由于板束制造工艺的局限以及板束结构越来越复杂，因此如何使结构复杂的板束与换热器更好地结合在一起，提高板壳式换热器的换热性能，成为了板壳式换热器制造的关键技术问题。现有的换热板束应用于板壳式换热器中，其介质进、出口结构复杂且加工制造困难，结构紧凑性差，密封性能不高。采用的换热板束均是由长宽一样的板片拼合而成，成型的板束为矩形形状，当置于圆形筒体内时，壳程会存在大量的空隙，介质直接从空隙中流过而得不到热交换，大大降低了板壳式换热器的热交换能力。另外，目前常用的板壳式换热器多采取全焊接形式进行安装，这种结构的换热板束与管板焊接后无法再分开，在换热板束结垢或堵塞时，清洗比较困难，而且难以恢复换热效果；在换热板束破损时，无法更换破损的换热板束，必须将两端管板和整套换热板束同时换掉。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，以激光焊式的蜂窝板片作为换热板束，利用蜂窝板片优越的制造工艺和换热性能，提供一种结构简单合理，传热效率高，耐压性能好，运行安全可靠且容易维修清洗的可拆式板壳式换热器。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种可拆式板壳式换热器，包括壳体、管箱、管板和安装在壳体内的换热板束，所述壳体两端各设有一个管箱，所述管箱与壳体之间设有管板，并通过法兰固定在一起，所述两侧管板之间设有由平行的板片组成的板束，板片的两端通过板管固定于两侧管板上，且板片与管箱相通，所述壳体上设有壳程进、出口接管，所述管箱上设有板程进、出口接管；其特征在于，所述板片包括流道腔体和板管，所述流道腔体的截面为扁圆形，所述流道腔体内为蜂窝结构，流道腔体两端焊接有与流道腔体相通的板管；所述板管插入管板的管孔且板管外表面与管孔之间密封；所述板片包括长板片和短板片，所述壳程进口与第一长板片之间以及相邻长板片之间间隔形成主流道，主流道内由短板片间隔形成分流道。所述长板片起壳程分程隔板的作用，改变壳程介质的流动方向，与短板片共同实现壳程多程流道空间。

优选地，所述长板片流道腔体一端与管板之间无缝相接，另一端与管板之间留有间隙，短板片两端与管板之间均留有间隙，所述长板片流道腔体的同一端为相接端与间隙端交错排列，所述流道腔体两侧边与壳体内壁相接。

优选地，所述板片等间距设置，每一主流道内短板片为2～10个。

优选地，所述板片之间的流道通过拉杆隔开与支撑，形成流道空间。所述拉杆一端利用螺纹连接固定在一侧管板上，拉杆另一端插入另一侧管板的未通拉杆孔中，所述两侧管板上的拉杆孔均为盲孔。拉杆起到隔开板片形成壳程流道空间，同时对板片起支撑作用。

优选地，所述管板的管孔处设置有密封环槽，在密封环槽内设置有“O”密封圈，密封圈套接于板片的板管上。

优选地，所述管板包括叠合在一起的内侧管板和外侧管板，所述密封环槽设于内外侧管板之间相对的管孔处，靠内外侧管板压紧密封圈，达到密封效果。

优选地，所述流道腔体是由两片不锈钢矩形板上下叠合，四周焊接，中间则进行点焊，膨压而成具有蜂窝结构的中空流道腔体。

本发明所述的蜂窝板片的最佳规格参数如下：

长板片的长度：根据所需工艺情况来定，可取300-3000mm

短板片的长度：比长板片的长度短100-200mm

板片的宽度：根据所需工艺情况来定，可取100至2000mm

板片的蜂窝高度：8至20mm

板片的蜂窝直径：6至15mm

板片的蜂窝间距：40至80mm

相邻板片的中心距离：1.5倍板片的蜂窝高度。

本发明的强化传热方法如下：

1、板内强化传热：

换热器内的板片呈特定形状分布的蜂窝迫使流体在板内的流动速度和流动方向不断改变，流体与蜂窝点不断相碰撞形成射流，产生的局部小漩涡不断破坏或减薄板内的滞流层，促使流动在较低的雷诺数下由层流向湍流过渡，使得流体流动容易形成紊流，从而增加对板内流体的扰流作用，起到了强化传热的效果。

2、板间强化传热：

长短板片的交错排列使壳体内形成多壳程流道空间，壳程流道变长，使流体流速加快，从而强化了壳程流体的传热。再加上板片特殊的蜂窝结构，板壁在蜂窝点处形成蜂窝状凹槽，壳程流体撞击凹槽壁面产生的小漩涡不断冲刷着边界层，减弱边界层的形成，起到了一定的强化传热效果。同时，相邻两块板片之间相对形成一个流动空间，壳程流体流进时速度增大，流出时速度降低，流速总是处于规律性的扰动状态，增大了热扩散率,推动了流体的混合，强化了传热。

本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：

（1）本发明采用宽度不一样的板片形成圆形形状的板束（见图2），不仅使传热面积增加，更使圆筒形壳体与管束之间的空隙大为减少，从而有效的防止了壳程流体的短路，使换热效果明显提高。

（2）长短板片的合理利用，实现了板壳式换热器的多壳程流动，壳程流速加大，减少了污垢沉积，提高了传热效率。另外，板片间不焊接，依靠拉杆的相隔与支撑，方便板片、拉杆的拆卸、清洗、更换和组装。

（3）换热面积大且板内形成了复杂紧凑的流道，流体于板内流动时流速增加并不断碰撞蜂窝点，促进扰流作用的产生，使热（冷）交换加速，增强了强化传热效果。本发明板片具有优越的制造工艺和换热性能，以蜂窝板片作为换热元件，大大增加板壳式换热器的换热性能。

（4）由于流道腔体采用蜂窝结构，板片具有较好的承受外压的能力；各块蜂窝板片拼合形成板束，板片之间不用焊接，靠双层管板保证管壳间的密封性能。换热器具有可拆性，可用于需要经常清洗的场合。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的A-A剖面图。

图3为图1所述板片的俯视图。

图4为图3的B-B剖面图。

图5为图1所述板束的侧视图。

图6为图1所述板束的排布示意图。

图7为图1所述管板处密封结构示意图。

图8为本发明拉杆位置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1所示，一种可拆式板壳式换热器，包括壳体、管箱、内侧管板6、外侧管板7和安装在壳体内的换热板束，所述壳体两端各设有一个管箱。所述内侧管板6和外侧管板7叠合在一起，设于管箱与壳体之间，并通过两法兰和螺栓固定在一起，两法兰之间装有密封垫片9。所述两侧管板之间设有由平行的板片5组成的板束，板片5等间距设置，其两端通过板管5-2固定于两侧管板上，且板片5与管箱相通，所述壳体上设有壳程进、出口接管，所述管箱上设有板程进、出口接管。如图2、3、4、5所示，所述板片5包括流道腔体5-1和板管5-2，所述流道腔体5-1的截面为扁圆形，所述流道腔体5-1内为蜂窝结构，流道腔体5-1两端焊接有与流道腔体相通的板管5-2；所述板管5-2插入内、外侧管板6、7的管孔，所述内外侧管板6、7上设有管孔，两板之间相对的管孔处设有密封环槽10，在密封环槽10内设置有密封圈11，密封圈11套接于板束的板管5-2上，靠内外侧管板6、7压紧密封圈11，达到密封效果，参见图7。

如图1和6所示，所述板片5包括长板片和短板片，所述壳程进口与第一长板片之间以及相邻长板片之间间隔形成主流道，主流道内由短板束间隔形成分流道，每一主流道内短板片为4个。具体安装方法为：长板片流道腔体一端与内侧管板6之间无缝相接，另一端与内侧管板6之间留有间隙，短板片两端与内侧管板6之间均留有间隙，所述长板片流道腔体的同一端为相接端与间隙端交错排列，所述流道腔体5-1两侧边与壳体内壁相接。所述长板片起壳程分程隔板的作用，改变壳程介质的流动方向，与短板片共同实现壳程多程流道空间。

如图8所示，所述板片5之间的流道通过拉杆12隔开与支撑，形成流道空间。所述拉杆12利用螺纹连接固定在管板上面的拉杆孔维持自身的固定，同时对板片5起支撑作用。

所述流道腔体5-1是由两片不锈钢矩形板上下叠合，四周利用激光焊接，中间则进行点焊，膨压而成具有蜂窝结构的中空流道腔体。

板片5的参数如下：

长板片的长度：1000mm

短板片的长度：800mm

板片的宽度：随壳体的直径而定（300-1000mm）

板片的蜂窝高度：12mm

板片的蜂窝直径：10mm

板片的蜂窝间距：60mm

相邻板片的中心距离：18mm。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可拆式板壳式换热器，包括壳体、管箱、管板和安装在壳体内的换热板束，所述壳体两端各设有一个管箱，所述管箱与壳体之间设有管板，并通过法兰固定在一起，所述两侧管板之间设有由平行的板片组成的板束，板片的两端通过板管固定于两侧管板上，且板片与管箱相通，所述壳体上设有壳程进、出口接管，所述管箱上设有板程进、出口接管；其特征在于，所述板片包括流道腔体和板管，所述流道腔体的截面为扁圆形，所述流道腔体内为蜂窝结构，流道腔体两端焊接有与流道腔体相通的板管；所述板管插入管板的管孔且板管外表面与管孔之间密封；所述板片包括长板片和短板片，所述壳程进口与第一长板片之间以及相邻长板片之间间隔形成主流道，主流道内由短板片间隔形成分流道。

2.根据权利要求1所述的可拆式板壳式换热器，其特征在于，长板片流道腔体一端与管板之间无缝相接，另一端与管板之间留有间隙，短板片两端与管板之间均留有间隙，在壳体的同一端各长板片流道腔体设置成相接端与间隙端交错排列，所述流道腔体两侧边与壳体内壁相接。

3.根据权利要求2所述的可拆式板壳式换热器，其特征在于，所述板片等间距设置，每一主流道内短板片为2～10个。

4.根据权利要求1或2或3所述的可拆式板壳式换热器，其特征在于，所述板片之间的流道通过拉杆隔开与支撑。

5.根据权利要求4所述的可拆式板壳式换热器，其特征在于，所述拉杆一端利用螺纹连接固定在一侧管板上，另一端搁置在另一侧管板的拉杆孔里。

6.根据权利要求5所述的可拆式板壳式换热器，其特征在于，两侧管板上的拉杆孔均为盲孔。

7.根据权利要求6所述的可拆式板壳式换热器，其特征在于，所述管板的管孔处设置有密封环槽，在密封环槽内设置有密封圈，密封圈套接于板束的板管上。

8.根据权利要求7所述的可拆式板壳式换热器，其特征在于，所述管板包括叠合在一起的内侧管板和外侧管板，所述密封环槽设于内外侧管板之间相对的管孔处，靠内外侧管板压紧密封圈。

9.根据权利要求8所述的可拆式板壳式换热器，其特征在于，所述流道腔体是由两片不锈钢矩形板上下叠合，四周焊接，中间则进行点焊，膨压而成具有蜂窝结构的中空流道腔体。

10.根据权利要求9所述的可拆式板壳式换热器，其特征在于，所述板片的参数如下：

长板片的长度：300-3000mm

短板片的长度：比长板片的长度短100-200mm

板片的宽度：100至2000mm

板片的蜂窝高度：8至20mm

板片的蜂窝直径：6至15mm

板片的蜂窝间距：40至80mm

相邻板片的中心距离：1.5倍板片的蜂窝高度。

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