CN103335547A

CN103335547A - 同心圆筒板式换热器

Info

Publication number: CN103335547A
Application number: CN2013102147398A
Authority: CN
Inventors: 刘凤霞; 代玉强; 魏炜; 胡大鹏; 刘志军; 许晓飞; 武锦涛; 王泽武; 刘培启; 邹久朋; 史启才
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2013-10-02

Abstract

一种同心圆筒板式换热器，该同心圆筒板式换热器包括壳体内的同心圆筒换热板束，所述的换热板束由一组同心圆筒换热板组成，同心圆筒换热板之间的空间为冷、热流体的流道，该流道的宽度根据冷热流体的流量和热负荷确定；构成流道的两个同心圆筒换热板用焊接方式封闭，两端分别焊接进口管和出口管。本发明的传热元件采用耐压能力较好的薄壁圆筒，保证传热热阻小的同时，提高了换热器的承压能力；换热元件间采用焊接结构间隔两种流体，避免了温度限制和老化问题；同心圆筒的直径可根据冷热流体的流量和热负荷进行调整；在各自流道内增设螺旋折流板、圆柱等扰流件或导流件等组件，一方面实现动量传递和能量传递的强化，另一方面，这些组件的采用还可提高圆筒的强度和稳定性。

Description

同心圆筒板式换热器

技术领域

本发明涉及流体介质换热传热技术领域，尤其是一种同心圆筒板式换热器。

背景技术

板式换热器是液-液、气-液进行热交换的设备,在相同压力损失情况下，板式换热器传热系数比管壳式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的1/3。

传统的板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。它与常规的管壳式换热器相比，在相同的流动阻力情况下，传热系数高出很多。但板式换热器采用密封垫密封，工作压力一般不宜超过2.5MPa，介质温度应在低于250℃以下，否则有可能泄露。由于板片间通道很窄，一般只有2~5mm，当换热介质含有较大颗粒或纤维物质时，容易堵塞板间通道。

螺旋板换热器是由两张平行的金属板卷制成两个螺旋形通道，冷热流体之间通过螺旋板壁进行换热的换热器。螺旋板换热器的特殊流道强化流体扰动，传热效果好。螺旋通道本身可弹性自由膨胀，温差应力小。螺旋板换热器最大的缺点是检修困难，如发生内圈螺旋板破裂，便会使整台设备报废。

发明内容

本发明正是针对上述要解决的技术问题：提供一种新型板式换热器——同心圆筒板式换热器，该换热器具有传统板式换热器传热效率高的优点；且由于采用耐压性能好的同心圆筒换热板形式的换热元件，承压能力强；同心圆筒间距可根据传热量进行调整，不局限于传统板式换热器的2~5mm，不易堵塞；两个相邻的同心圆筒换热板的间隔构成流体通道，通道内部采用扰流件和导流件，一方面强化热量传递和动量传递，另一方面加强结构强度；单个同心圆筒换热板泄露，仅需封堵相应接管，或将泄露的同心圆筒换热板拆除并进行更换。

一种同心圆筒板式换热器，包括壳体内的同心圆筒换热板束，所述换热板束由一组同心圆筒换热板组成。同心圆筒换热板之间的空间为冷、热流体的流道，该流道的宽度根据冷热流体的流量和热负荷确定。构成流体I通道的两个同心圆筒换热板用焊接方式封闭，两端分别焊接进口管和出口管。

作为进一步改进：在冷热流体侧，根据流体的物性特点，加设一定形式的扰流件或导流件，例如螺旋折流板、圆柱、板条等。

本发明的传热元件采用耐压能力较好的薄壁圆筒，保证传热热阻小的同时，提高了换热器的承压能力；换热元件间采用焊接结构间隔两种流体，避免了采用密封结构而带来的温度限制和老化问题；同心圆筒的直径可根据冷热流体的流量和热负荷进行调整；为了强化冷热流体的动量和热量传递，可在各自流道内增设螺旋折流板、圆柱等扰流件或导流件等组件实现，这些组件的采用还可提高圆筒的强度和稳定性；如果换热圆筒破裂，仅需封堵相应接管，或更换圆筒，不存在螺旋板换热器检修难题。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明

图1是本发明的同心圆筒板式换热器简图

图2是同心圆筒板式换热器剖视图

图3是双侧螺旋折流板同心圆筒板束示意图

图4是一侧螺旋折流板一侧扰流圆柱同心圆筒板束示意图

图5是一侧螺旋折流板一侧导流板同心圆筒板束示意图。

图中：1-壳体；2-圆筒形换热板；3-螺旋折流板；4-扰流元件；5-流体I；6-流体II；7-换热板束夹持件；8-螺母；9-螺栓；10-垫片；11-流体I分布板；12-管箱；13-流体I入口；14流体II出口；15-流体II出口总管；16-流体II挠性连接管；17-流体II入口总管；18-流体II入口；19-流体I出口。

具体实施方式

实施例1 同心圆筒板式换热器

图1是同心圆筒板式换热器简图，图2是图1的A-A剖视图。图中流体I（实线箭头表示）从右侧的入口13进入管箱12，经过分布板11进行流体的分布，之后进入同心圆筒换热板束的流体I通道与相邻的流体II换热后进入管箱12，由图中左侧出口19排出。流体II（虚线箭头表示）从入口18进入流体II总管17进行分配，再经由图中左端的各个挠性连接支管16自左向右进入同心圆筒板束的流体II通道，与相邻的流体I换热后，经由右端挠性连接支管16进入出口总管15，由出口14排出。

上述两种流体为逆流换热，本实施例中，两种流体也可实现并流换热。

图1两边采用的是可拆卸结构，便于进行日常的检修。

这种换热器的一个重要的特点是：流体I和流体II的流动强化和传热强化可通过多种成熟的强化技术措施来实现，例如设置螺旋折流板、翅片、扰流物体等零部件。可以采用不同形式的零部件，使相邻的传热板片与它们紧密贴合，显著地增加传热板片的强度和稳定性，这是这种换热器的一个重要优点。

这种换热器的另一个重要特点是：通过在管箱12或总管15（和17）中设置隔板，可实现多板程换热。

实施例2 双侧螺旋折流板同心圆筒板式换热器

图3为双侧螺旋折流板同心圆筒板束示意图，是实施例1的改进方案。在该换热器中流体I和流体II在换热板两侧实现热量交换。在流体I的流道和流体II的流道中增设交错布置的螺旋折流板（左旋和右旋螺旋交替出现），使流体在各自的通道中湍动程度大幅提高，从而强化传热效果。另一方面，螺旋折流板的设置，提高了换热板强度和稳定性，显著提高设计压力，并且可使换热器长度大幅增加。与换热板贴合较好的螺旋折流板起到二次换热面的作用。

实施例3 一侧螺旋折流板一侧扰流圆柱同心圆筒板式换热器

图4为一侧螺旋折流板一侧扰流圆柱同心圆筒板束示意图，是实施例1的改进方案。在该换热器中流体I和流体II在换热板两侧实现热量交换。在流体I的流道和流体II的流道中分别增设螺旋折流板和扰流圆柱，使流体在各自的通道中湍动程度大幅提高，从而强化传热效果。另一方面，螺旋折流板和扰流圆柱的设置，提高了换热板强度，并且使换热器长度可大幅增加。

实施例4 一侧螺旋折流板一侧导流板同心圆筒板式换热器

图5为一侧螺旋折流板一侧导流板同心圆筒板束示意图，是实施例1的改进方案。在该换热器中流体I和流体II在换热板两侧实现热量交换。在流体I的流道和流体II的流道中分别增设螺旋折流板和导流板，使流体在各自的通道中湍动程度大幅提高，从而强化传热效果。另一方面，螺旋折流板和导流板的设置，提高了换热板强度，并且使换热器长度可大幅增加。

Claims

1.一种同心圆筒板式换热器，其特征在于，该同心圆筒板式换热器包括壳体内的同心圆筒换热板束，所述的换热板束由一组同心圆筒换热板组成，同心圆筒换热板之间的空间为冷、热流体的流道，该流道的宽度根据冷热流体的流量和热负荷确定；构成流道的两个同心圆筒换热板用焊接方式封闭，两端分别焊接进口管和出口管。

2.根据权利要求1所述的同心圆筒板式换热器，其特征在于，流体I从右侧的入口13进入管箱12，经过分布板11进行流体的分布，之后进入同心圆筒换热板束的流体I通道与相邻的流体II换热后进入管箱12，由左侧出口19排出；流体II从入口18进入流体II总管17进行分配，再经由图中左端的各个挠性连接支管16自左向右进入同心圆筒板束的流体II通道，与相邻的流体I换热后，经由右端挠性连接支管16进入出口总管15，由出口14排出；上述两种流体为逆流换热，本实施例中，两种流体也可实现并流换热。

3.根据权利要求2所述的同心圆筒板式换热器，其特征在于，流体I和流体II的流动强化和传热强化通过多种成熟的强化技术措施来实现，设置螺旋折流板、翅片、扰流物体等零部件。

4.根据权利要求2或3所述的同心圆筒板式换热器，其特征在于，通过在管箱12或总管15中设置隔板，实现多板程换热。

5.根据权利要求1所述的同心圆筒板式换热器，其特征在于，在流体I的流道和流体II的流道中增设交错布置的螺旋折流板，左旋和右旋螺旋交替出现。

6.根据权利要求1所述的同心圆筒板式换热器，其特征在于，一侧螺旋折流板一侧扰流圆柱同心圆筒板式换热器，在该换热器中流体I和流体II在换热板两侧实现热量交换，在流体I的流道和流体II的流道中分别增设螺旋折流板和扰流圆柱。

7.根据权利要求1所述的同心圆筒板式换热器，其特征在于，一侧螺旋折流板一侧导流板同心圆筒板式换热器，在该换热器中流体I和流体II在换热板两侧实现热量交换；在流体I的流道和流体II的流道中分别增设螺旋折流板和导流板。