CN103191624A - 一种蒸发式板型内冷却器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种蒸发式板型冷却器，其包括位于设备壳体内部的换热区，所述换热区由多组平行设置的换热板对组成，所述换热板对的板面与所述设备壳体的轴线平行，所述换热板对内部形成第二介质通道，所述换热板对之间形成第一介质通道，所述换热板对由通过若干承压管连接的平行的两个换热板组成，所述承压管以所述换热板中心为圆心，呈同心圆排列；以及位于设备壳体外部的夹套壳体，所述夹套壳体与设置于所述设备壳体内部的所述第二介质通道连通，所述夹套壳体的侧壁设置第二介质入口及第二介质出口。该冷却器解决了现有洗涤塔的冷却器换热效率低，结构复杂、易结垢、压降较大的问题。

Description

一种蒸发式板型内冷却器

技术领域

本设计发明属于热交换设备领域，特别涉及一种蒸发式板型内冷却器。

背景技术

洗涤塔作为一种新型气体净化处理设备，广泛应用于工业废气净化、除尘等方面的前处理，其由塔体、塔板、再沸器和冷凝器组成。起初，洗涤塔内部设置的冷却器为侧向插入式U型管束式冷却器，如图1所示，其由多组换热管束5，通过管束连接口6从侧向插入设备壳体7内，第二介质通过管箱8进出管束，设备壳体内为需要冷却的高温第一介质。由于U型换热管束在设备内分布不均匀，介质在反应器内传热不均匀，需要冷却器占用的空间较大。并且，其结构不利于蒸发，蒸发管易被固体颗粒堵死；另外，设备筒体的温度很难控制，易结垢，且结垢后不易清洗。

目前，较常见的冷却器为列管式冷却器。如图2所示，由多组管排1整体置于设备壳体2内换热，管排由支管3和总管4焊接而成，管内介质为第二介质，设备壳体内介质为需要冷却的高温第一介质。但是，这种列管式冷却器的管程阻力大，其能量消耗较高，换热效率不高；另外，其结构复杂，制造成本较高，管道泄漏时，检查维修都较为困难；并且，设备结垢和结晶会造成堵塞，管间不易清洗。换热管间堵塞，换热效率下降，温度控制难度加大，造成更易结晶的恶性循环，最终设备换热失效。

近年来，板式换热器以其简单结构，较高的换热效率等优势逐渐被换热领域的技术人员所青睐，但是，由于板式换热器的承压能力较差，热膨胀系数较高，其通常应用于承压0.5Mpa以下，温度为100℃以下的场合。如中国专利文件CN201225852Y即公开了一种宽通道板式换热器，其包括由平板式换热片焊接形成的具有板间流道和管间流道的换热芯体，在板间流道和管间流道设置强化换热元件或定距柱。其中，定距柱用于固定两板片之间距离，强化换热元件用于增强两流道内流体扰动，提高传热效率。通过设置定距柱和强化换热元件在一定程度上提高了板式换热器的承压能力，但是由于其应用场合对换热板的承压能力要求较低，定距柱及强化换热元件的结构及排布方式没有限定。而中国专利文件CN201397069Y公开了定距柱呈矩形排布的方式。但是，这种方式对于板型较小的换热片来说是有效的，而洗涤塔通常直径较大，而被冷却介质纵向流动，因此需要换热器在纵向和横向的尺寸较大，需要板式换热器的换热片尺寸较大，上述普通板式换热器的承压性无法达到要求。因此，目前尚未将板式换热器应用于洗涤塔的冷却器中。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有洗涤塔的冷却器换热效率低，结构复杂、易结垢、压降较大的问题，进而提供一种承压能力好，换热效率高、污垢较少并且压降较小的蒸发式板型内冷却器。

为解决上述技术问题，本发明的蒸发式板型内冷却器，其包括：位于设备壳体内部的换热区，所述换热区由多组平行设置的换热板对组成，所述换热板对的板面与所述设备壳体的轴线平行，所述换热板对内部形成第二介质通道，所述换热板对之间形成第一介质通道，所述换热板对由通过若干承压管连接的平行的两个换热板组成，所述承压管以所述换热板中心为圆心，呈同心圆排列；以及位于设备壳体外部的夹套壳体，所述夹套壳体与设置于所述设备壳体内部的所述第二介质通道连通，所述夹套壳体的侧壁设置第二介质入口及第二介质出口。

上述蒸发式板型内冷却器中，接近所述换热板中心设置的所述承压管的密度高于设置于换热板外侧的承压管的密度。

上述蒸发式板型内冷却器中，以所述换热板中心为圆心，相同辐射半径的所述承压管之间距离相同。

上述蒸发式板型内冷却器中，所述换热板对之间设置用于限定所述换热板对之间距离的限位结构。

上述蒸发式板型内冷却器中，所述承压管的直径小于组成所述换热板对的两个所述换热板之间的距离。

上述蒸发式板型内冷却器中，所述换热板为波纹板。

优选的，所述换热板上成型有按顺序排列的若干半球形凹槽，两个所述换热板组成所述换热板对时，其中个所述换热板的所述半球形凹槽对应另一个所述换热板的平面部分。

优选的所述换热板上成型若干贯通板面并互相平行的半圆形长条凹槽。

上述蒸发式板型内冷却器中，所述夹套壳体的所述第二介质入口处设置环管式分布器，所述环管式分布器上开设有连通所述设备壳体内所述第二介质通道的分布孔。

上述蒸发式板型内冷却器中，所述承压管的直径为30-200mm，所述换热板的板厚为1-15mm，所述承压管与所述换热板焊接连接。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）本发明的应用于洗涤塔上的冷却器选用了板式换热器作为换热元件，其换热面积较大，在相同的生产能力情况下，蒸发效率增加。换热板内有大的通道截面，整个冷却器内外系统流通阻力小。总传热系数较高，并可在温差小的状态下运行。同时，相对管式结构的换热器，换热板上结垢质地疏松，由于蒸汽波动引起板片的微量变形以及液膜的冲刷作用，表面结垢或结晶会自行脱落，具有自清洁功能。这种自清洁功能能够提高传热系数，延长设备的运行周期。并且，该板式换热器由多组平行设置的换热板对组成，换热板对通过若干承压管连接的两个换热板组成，承压管以换热板中心为圆心，呈同心圆排列；这种排布方式相对于矩形排列或三角形排列方式可以使换热板的承载强度大大提高。本发明使用夹套壳体，增加了换热面积，且设备壳体的温度得到控制，进而减少因温度的原因在设备壳体上结垢或结晶的现象。波纹板内有大的通道截面，整个冷却器内外系统流通阻力小，减少了泵的能量消耗。

（2）进一步地，设置于换热板中心的承压管的密度高于设置于换热板外侧的承压管的密度，这样对于较大的换热板，可以通过增加板片中部的承压管个数用来提高承压能力较为薄弱的板片中间部分的承压能力。并且，为了保证换热板的承压能力均匀，相同辐射半径的所述承压管之间距离相同。

（3）进一步地，本发明通过对换热板的波纹板设置，增强了板片的刚度，并且波纹板在受热时也可以吸收自身的热膨胀，实现了冷却器的热应力自平衡。同时，波纹板以及承压管的设置可以增加流体的扰动，使换热器的换热效率更高。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是现有侧向插入式U型管束式冷却器的结构示意图；

图2是现有列管式冷却器的结构示意图；

图3是本发明的冷却器的结构示意图；

图4是本发明的冷却器俯视图；

图5是承压管在换热板面的排布图；

图6是波纹换热板的结构图；

图7是图6的俯视图；

图8是另一种波纹板的结构示意图；

图9是图8的俯视图；

图10是另一种波纹板的结构示意图；

图11是图10的俯视图。

图中附图标记表示为：

9-第二介质入口，10-第二介质出口，11-夹套壳体，12-设备壳体，13-换热板，14-环管式分布器，16-第一介质通道，17-第二介质通道，18-换热板对，19-承压管。

具体实施方式

以下将结合附图，使用以下实施例对本发明进行进一步阐述。

本实施方式的冷却器可以应用于洗涤冷却塔，其中设备壳体12直径2m，塔内介质为尿素和蜜胺尾气，入口温度在200度左右，工艺要求使用冷凝水对塔内介质冷却，产生蒸汽要回收利用，出口温度控制在130度，因温差较小，且塔壁温度控制不好，易在内部结晶和结垢。

图3，图4为本发明公开的蒸发式板型内冷却器，其可以在洗涤冷却塔内部轴向方向设置一组或多组，该冷却器包括：位于设备壳体12内部的换热区，以及位于设备壳体12外部的夹套壳体11。所述换热区由多组平行设置的换热板对18组成，所述换热板对18的板面与所述设备壳体12的轴线平行，所述换热板对18内部形成第二介质通道17，所述换热板对18之间形成第一介质通道16，所述换热板对18由通过若干承压管19连接的平行的两个换热板13组成，所述承压管19以所述换热板13中心为圆心，呈同心圆排列；所述夹套壳体11与设置于所述设备壳体12内部的所述第二介质通道17连通，所述夹套壳体11的侧壁设置第二介质入口9即第二介质出口10。

其中，所述第一介质通道的间距为50mm，所述第二介质通道的间距为40mm，内外通道截面都很大，整个冷却器内外系统流通阻力小，减少了能量消耗。

如图5所示，设置于所述换热板13中心的承压管19的密度高于设置于换热板13外侧的承压管19的密度。以所述换热板13中心为圆心，相同辐射半径的所述承压管19之间距离相同。这种排布方式可以使换热板的承载强度大大提高。

所述承压管19的直径小于组成所述第二介质通道的间距。这种设置方式可以在保证换热板强度的条件下，提高了换热板对18的承压能力。其中，本实施方式中，所述承压管19的直径为30mm，所述换热板13的板厚为5mm。

优选的，所述蒸发板对18由两张波纹薄换热板13经模压成型后通过与所述承压管19焊制而成，波纹受热后可以自由膨胀和收缩，实现了热应力自平衡。如图8，图9所示，所述换热板13上成型有按顺序排列的若干半球形凹槽，两个所述换热板13组成所述换热板对18时，其中个所述换热板13的所述半球形凹槽对应另一个所述换热板13的平面部分。

由于蒸汽波动引起所述换热板13的微量变形以及液膜的冲刷作用自行脱落，实现了该换热器的自清洁功能。提高了传热系数，延长了设备的运行周期。

本发明的冷却器工作时，洗涤塔内的尿素和蜜胺从第一介质通道16通过，同时被冷却。冷凝水通过夹套壳体11下端设置第二介质入口9，进入夹套和第二介质通道17，与塔内的第一介质进行换热，冷凝水因被加热而产生蒸汽后再返回夹套壳体11内，最终从夹套顶部的第二介质出口10出来，进入其他系统进行回收利用。

本发明的夹套壳体11内的设备壳体12也作为传热元件，换热面积增大，且停车时，通过控制夹套壳体11内的温度，来控制尿素洗涤塔设备壳体12的温度，减少了因温度的原因在塔体上结垢或结晶。

其他实施方式中，如图6、图7所示，所述换热板13上成型若干贯通板面并互相平行的半圆形长条凹槽。或者如图10、图11所示，所述换热板13上成型若干按顺序排列的长条形凹槽。

其他实施方式中，为了使换热板对18之间的距离进行限位，所述换热板对18之间设置用于限定所述换热板对18之间距离的限位结构，所述限位结构可以是定距柱，定距板或定距块等能够使所述换热板对18之间的距离进行限定的结构。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种蒸发式板型冷却器，其特征在于：其包括

位于设备壳体（12）内部的换热区，所述换热区由多组平行设置的换热板对（18）组成，所述换热板对（18）的板面与所述设备壳体（12）的轴线平行，所述换热板对（18）内部形成第二介质通道（17），所述换热板对（18）之间形成第一介质通道（16），所述换热板对（18）由通过若干承压管（19）连接的平行的两个换热板（13）组成，所述承压管（19）以所述换热板（13）中心为圆心，呈同心圆排列；

以及位于设备壳体（12）外部的夹套壳体（11），所述夹套壳体（11）与设置于所述设备壳体（12）内部的所述第二介质通道（17）连通，所述夹套壳体（11）的侧壁设置第二介质入口（9）及第二介质出口（10）。

2.根据权利要求1所述的蒸发式板型冷却器，其特征在于：

接近所述换热板（13）中心设置的所述承压管（19）的密度高于设置于换热板（13）外侧的承压管（19）的密度。

3.根据权利要求1或2所述的蒸发式板型冷却器，其特征在于：

以所述换热板（13）中心为圆心，相同辐射半径的所述承压管（19）之间距离相同。

4.根据权利要求1-3任一所述的蒸发式板型冷却器，其特征在于：

所述换热板对（18）之间设置用于限定所述换热板对（18）之间距离的限位结构。

5.根据权利要求1-4任一所述的蒸发式板型冷却器，其特征在于：

所述承压管（19）的直径小于组成所述换热板对（18）的两个所述换热板（13）之间的距离。

6.根据权利要求1-5任一所述的蒸发式板型冷却器，其特征在于：

所述换热板（13）为波纹板。

7.根据权利要求6所述的蒸发式板型冷却器，其特征在于：

所述换热板（13）上成型有按顺序排列的若干半球形凹槽，两个所述换热板（13）组成所述换热板对（18）时，其中个所述换热板（13）的所述半球形凹槽对应另一个所述换热板（13）的平面部分。

8.根据权利要求6所述的蒸发式板型冷却器，其特征在于：

所述换热板（13）上成型若干贯通板面并互相平行的半圆形长条凹槽。

9.根据权利要求1-8任一所述的蒸发式板型冷却器，其特征在于：

所述夹套壳体（11）的所述第二介质入口（9）处设置环管式分布器（14），所述环管式分布器（14）上开设有连通所述设备壳体（12）内所述第二介质通道（17）的分布孔。

10.根据权利要求1-9任一所述的蒸发式板型冷却器，其特征在于：

所述承压管（19）的直径为30-200mm，所述换热板（13）的板厚为1-15mm，所述承压管（19）与所述换热板（13）焊接连接。

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