CN102620485A

CN102620485A - 污水等冷热源流体与制冷剂热交换用可拆卸的板式换热器

Info

Publication number: CN102620485A
Application number: CN2012101361440A
Authority: CN
Inventors: 王英慧; 林绍风
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-05-04
Filing date: 2012-05-04
Publication date: 2012-08-01

Abstract

本发明公开了一种污水等冷热源流体与制冷剂热交换用可拆卸的板式换热器，特点是，在换热器壳体内设有独立板片换热单元，板片换热单元内部密封设有制冷剂流道，相邻的板片换热单元之间为平行设置，且相互之间有间隔，与已有技术相比，本发明的板片换热单元相互独立，其间距可根据需要进行调整，保证换热效果为最佳，同时保证流体不发生堵塞，当某个板片换热单元损坏时，可及时进行修复或更换，板片换热单元的数量也可根据需要进行调整，以适应不同的工况条件。

Description

污水等冷热源流体与制冷剂热交换用可拆卸的板式换热器

技术领域

本发明涉及一种污水等冷热源流体与制冷剂热交换用可拆卸的板式换热器，属冷（热）源热交换系统技术。

背景技术

传统的板式换热器有三种结构形式：整体焊接式、半焊接式和可拆卸式。通常的，作为蒸气压缩式机组蒸发器、冷凝器所用的板式换热器（以下简称板换）为整体焊接和半焊接式；水-水、蒸气-水热交换用的板换，为垫片密封，板片可拆卸。它们各自的局限性为:

一、整体焊接（含全焊和整体钎焊）板换

1、板换内部一旦出现渗漏则无法修复，整个板换报废；

2、板片相互接触，板片之间流道很窄，当流体中有固体杂质时容易发生堵塞；

3、对于钎焊板换，其在真空钎焊炉中焊接，局限于钎焊炉尺寸，板片尺寸比较小，单片换热量比较小。

二、半焊接板换

板片两两焊接形成一个板片对，板片对与板片对之间加设垫片，然后通过紧固件和压紧板把它们压紧成一体。该结构靠相邻板片之间相互挤压来保证在带压工作时板换不变形。同整体焊接板换一样，该方式相邻的两个板片必须接触，依靠板片的波纹形成流道，流道分叉，故不适合含有固体杂质（如毛发、生活垃圾）的流体换热。

三、可拆卸式板换

对于加设垫片可拆卸板换，则因为每一张板片均采用垫片密封，局限于垫片所能承受的温度、压力以及垫片老化、垫片材质与制冷剂相容性等问题，采用垫片密封的板换不适合于作为制冷剂热交换用换热器。

此外,以上各种形式板片的形状均为波纹形（人字形波纹、球形波纹等），板片对单独承压能力差。

发明内容

本发明旨在克服已有技术存在的缺陷，提供一种可拆卸、更换维修方便、换热性能良好的污水等冷热源流体与制冷剂热交换用可拆卸的板式换热器。

本发明的技术方案为：一种污水等冷热源流体与制冷剂热交换用可拆卸的板式换热器，特点是，在换热器壳体内设有独立板片换热单元，板片换热单元内部密封设有制冷剂流道，相邻的板片换热单元之间为平行设置，且相互之间有间隔。

所述的板片换热单元可以是由每两个板片为一组，将其密封焊接成为一个整体，形成一个板片对，相互焊接的两板片之间（即板片对内部）形成制冷剂流道，一个板片对为一个独立的换热单元。各板片对平行放置，板片对之间间隔一定距离，冷（热）源流体按照要求以一定方向和速度在板片对之间流动。

所述的板片换热单元还可以是一个内部镂空、有制冷剂流道的整体成形的整张板片。

本发明与传统板换最大的不同点是相邻的两个板片换热单元互相不接触、流道不分叉，因此可通过含有固体杂质的流体（污水等）。

本发明的换热器整体为可拆结构，其优点是：

1、当某个板片换热单元出现泄漏或者变形时，可将换热器拆开，将损坏的板片换热单元修复或者更换即可；

2、板片换热单元相互独立，其间距可根据需要进行调整，保证换热流体的流速、压力损失、换热效果等为最佳；同时，根据流体中固体杂质的情况调整板片换热单元之间的间距，保证流体不发生堵塞；

3、当换热工况条件发生变化时，可调整板片换热单元数量，以适应不同工况条件换热需要。

下面结合附图及实施例对本发明进行详细地解释说明。

附图说明

图1-本发明的一种板片换热单元（板片对）的结构示意图；

图2-图1的A-A剖面图；

图3-图2的局部放大图；

图4-本发明的另一种板片换热单元（整体成形）的结构示意图；

图5-图4的B-B剖面图；

图6-图5的局部放大图；

图7-本发明换热器作蒸发器时的一种结构示意图；

图8-图7的C-C剖面图；

图9-本发明换热器作冷凝器时流向示意图；

图10-图9的D-D剖面图；

图11-本发明换热器一种单制冷系统、制冷系统多流程结构示意图；

图12-图11的E-E剖面图；

图13-本发明换热器一种多制冷系统、制冷系统单流程结构示意图；

图14-图13的F-F剖面图；

图15-本发明换热器一种壳体为圆筒形状的结构示意图；

图16-图15的G-G剖视图。

附图图面说明：

1-制冷剂液体干管,1’-制冷剂液体干管，2-板片换热单元的制冷剂液管接口，3-侧板，4-板片换热单元固定框架，5-板片换热单元的制冷剂气体接口，6-顶板，7-冷（热）源流体进口接管，8-冷（热）源流体出口接管，9-底板，10-板片换热单元，11-挡板，12-法兰，13-端盖，14-制冷剂气体干管,14’-制冷剂气体干管，15-板片换热单元，16-板片，17-制冷剂流道。

具体实施方式

为了方便后面的描述，我们将相互密封焊接的两个板片（即板片对）之间的空间、通道或者整体成形的板片内部的空间、通道称之为板片换热单元内部，简称内部；将板片换热单元与板片换热单元之间的空间、通道称之为板片换热单元外部，简称外部。本结构内部流动的为制冷剂（氟利昂、氨、二氧化碳、水等），外部流动的为冷（热）源流体（水、防冻液、污水、空气、蒸气、烟气等流体介质），制冷剂与冷（热）源流体通过板片换热单元进行热交换。

下面将板片换热单元方案和换热器方案分别进行说明。

板片换热单元方案：

实施例1，参见图1至图3，图示的是一种典型板片换热单元15（板片对）结构，由碳钢、合金钢、有色金属及其合金等材质做成的板片16通过冲压等方法加工出一定凹凸的形状，然后两个板片16叠放在一起，相互接触部位采用激光焊接、氩气保护电弧焊接、等离子电弧焊接、电阻焊接或者钎焊等方法整体密封联接成一个板片换热单元15——板片对。板片对内部形成制冷剂流道17，以保证内部的流体以一定速度、沿一定方向流动。板片对设有制冷剂进出口。

为了改善其承压能力、强化传热，板片对的内部制冷剂流道17可根据换热介质的特性和工作压力设计加工成不同形状，如截面为椭圆形流道、圆形流道、多边形流道、波纹形流道等，制冷剂在板片对内部流道流动。流道的内表面和板换外表面可根据需要做成光滑的或者带有螺纹、凹凸等肋化形状，以强化传热。图1所示的该板片对内部流道截面为圆形，板片对外表面为条形波纹形。

实施例2，参见图4至图6，板片换热单元15还可以是另外一种形式——整体成形的整张板片。该板片采用金属材料热熔后通过专门工艺将内部镂空形成制冷剂流道17，或者，金属材料熔化后在预制模具上整体浇注成形，内部也能形成完整的制冷剂流道17。同上所述，内部制冷剂流道截面的形状也可以是圆形、椭圆形等，流道的内表面和板换外表面也可根据需要做成光滑的或者带有螺纹、凹凸等肋化形状，以强化传热。

换热器方案：

本发明的换热器以板片换热单元为基本单元，根据换热需求设置多个平行放置的板片换热单元，各板片换热单元内部制冷剂侧采用并联、串联或者并联串联相结合的方式连接，形成所需的制冷剂流通面积和换热面积，板片换热单元外部则通过间隔一定距离放置以形成冷（热）源流体通道。

参见图7、图8所示，图示为板片换热单元水平放置、板片换热单元单列、多排的换热器示意。

结构说明；本换热器由板片换热单元10、壳体（包括端盖13、侧板3、顶板6、底板9）、冷（热）源流体进口接管7、冷（热）源流体出口接管8、挡板11、板片换热单元固定框架4构成。各板片换热单元以一定的间距放置，板片换热单元制冷剂液管接口2分别与制冷剂液体干管1连接，制冷剂气体接口5分别与制冷剂气体干管14连接。顶板6、底板9与侧板3通过螺栓或者焊接方式固定、密封，端盖13通过法兰12与分别顶板6、底板9、侧板3固定、密封。

该换热器既可作为蒸发器，也可作为冷凝器（或者热回收器）。工作时换热介质流向说明如下：

作蒸发器使用时换热流体流向说明：如图7、8所示，制冷剂从制冷剂液体干管1通过板片换热单元的制冷剂液管接口2分别进入各板片换热单元内部，在板片换热单元内部流动，通过板片与外部热源流体进行热交换，吸收热源流体的热量,热交换完毕制冷剂变成气体，然后从板片换热单元的制冷剂气体接口5出来，通过制冷剂气体干管14进入制冷机组吸气管路。热源流体则从冷（热）源流体进口接管7进入板片换热单元外部空间，在板片换热单元之间如图示方向流动，依次流经各个板片换热单元，降温后从冷（热）源流体出口接管8排出。根据需要，热源流体流向也可与图中相反。

作冷凝器（或者热回收器）使用时换热流体流向说明：参见图9、图10，作冷凝器（或者热回收器）使用时制冷剂流向与作蒸发器时的流向相反，冷（热）源流体流向不变。即：高温高压制冷剂气体从制冷剂气体干管14通过板片换热单元的制冷剂气体接口5分别进入各板片换热单元内部，在板片换热单元内流动，通过板片与外部冷源流体进行热交换,将热量释放给冷源流体,热交换完毕后制冷剂冷凝成液体,然后从板片换热单元的制冷剂液管接口2出来经制冷剂液体干管1进入制冷机组供液管路。冷源流体则从冷（热）源流体进口接管7进入板片换热单元外部空间，在板片换热单元之间如图示方向流动，依次流经各个板片换热单元，吸热升温后从冷（热）源流体出口接管8排出。同样，冷源流体流向也可与图中相反。

图7-图10所表示的为制冷剂单系统、单流程结构示意，为换热器最基本的结构形式。

根据热交换量和传热温差需要，可将换热器制冷剂做成多系统、多流程形式。

图11-图12所示为单制冷系统、制冷系统多流程形式。

图13-图14所示为多制冷系统、制冷系统单流程形式。

前面所述结构换热器均为单列板片换热单元结构形式，可将多个单列板片换热单元通过串联、并联或者串联、并联相结合的方式组合，做成热交换量更大的换热器。冷（热）源流体分别依次流过各外部通道，或者分为多路并联后分别依次流过各外部通道。

同样，组合使用的换热器既可作为蒸发器，也可作为冷凝器（或者热回收器）。

本发明可拆卸换热器的壳体除了为前面所述长方体形外, 也可做成圆筒形,如图15-图16所示,以承受更高压力。板片换热单元的排布根据流道布置、制冷系统回路数等因素确定。

采用本板片换热单元的换热器也可不设置专门的壳体。板片换热单元按照一定的方向、间距放置在冷（热）源流体的流道中，用于余（废）热回收或者冷却。如用于烟囱废热回收等。

图11-图16所示制冷剂侧流向为作蒸发器使用时制冷剂的流向，作冷凝器使用时制冷剂流向与之相反，不再单独说明。

典型应用：

采用该换热器作为蒸气压缩式制冷、热泵机组的蒸发器或者冷凝器（或者热回收器），制冷剂与清水、地下水、地表水、污水（城市污水、工业污水等）、工业余（废）热水、工艺冷却用流体等冷（热）源流体进行换热；

采用该换热器作为蒸气压缩式制冷、热泵机组的蒸发器或者冷凝器，制冷剂与烟气、各种尾气、空气、蒸气等气体换热；

采用该换热器作为液-液换热器，实现两种液体（如清水与清水、污水与清水、工业流体与冷却/加热液）进行换热；

采用该换热器作为气-液换热器，内部液体与外部气体，或者，内部气体与外部液体进行换热；

采用该换热器作为吸收式制冷机组、第一类吸收式热泵机组、第二类吸收式热泵机组的蒸发器、冷凝器、吸收器、发生器、溶液热交换器。

Claims

1.一种污水等冷热源流体与制冷剂热交换用可拆卸的板式换热器，其特征是，在换热器壳体内设有独立的板片换热单元，板片换热单元内部密封设有制冷剂流道，相邻的板片换热单元之间为平行设置，且相互设有间隔。

2.根据权利要求1所述的污水等冷热源流体与制冷剂热交换用可拆卸的板式换热器，其特征是，所述的板片换热单元是由两个板片密封焊接而成的板片对，两个相互焊接的板片之间形成制冷剂流道。

3.根据权利要求1所述的污水等冷热源流体与制冷剂热交换用可拆卸的板式换热器，其特征是，所述的板片换热单元是内部镂空、设有制冷剂流道的整张板片。