CN104089503A - 一种椭圆形波纹板板壳式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种椭圆形波纹板板壳式换热器，多个波纹板组成波纹板板束，各波纹板上对应设有两个角孔，波纹板板束设置于壳体内，壳体设有板程进口、板程出口，板程进口、板程出口通过波纹板上的角孔相连通；波纹板板束与壳体之间设有导流块，导流块将波纹板板束与壳体之间的环形区域，分隔成壳程进口腔室和壳程出口腔室，壳体上相应开有壳程进口、壳程出口，其特征在于:所说的波纹板呈椭圆形，两个角孔分别位于波纹板的上部和下部。

Description

一种椭圆形波纹板板壳式换热器

技术领域

本发明涉及一种椭圆形波纹板板壳式换热器。

背景技术

板式换热器由于具有换热效率高、结构紧凑的特点而广泛应用与能源、动力、供热、制冷等多种领域。随着板式换热器技术的成熟，在一些领域已经取代了传统的管壳式换热器。但现有的矩形板式换热器普遍存在承压能力较低的问题。在石油化工等常见压力较高的领域中，板式换热器的应用收到了极大地限制。开发一种能够承受高压且结构紧凑的板式换热器在能源动力领域有着广泛的应用前景。目前虽然存在一些全焊接的板壳式换热器，但其工作压力一般不超过4.5MPa,且体积相对较大，紧凑度不高。对于全焊接的板壳式换热器以矩形板片作为传热元件，并将板束置于矩形或圆形的壳体中以提升承压性能。这种板式换热器承压能力有限且体积较大。而且流体压力增大时波纹板片容易胀裂并发生渗漏，引起流体短路。

普通板式换热器中两种介质的通道结构相同，对于两侧换热介质物性相差较大的一些工况，会出现设计上的不匹配，进而造成体积和材料上的浪费。例如当利用水冷却高粘度润滑油时由于润滑油的粘度远高于水的粘度，相同流量下润滑油的流动阻力会远高于冷却水的流动阻力，通常润滑油的流动阻力达到设计要求的上限时，冷却水侧的流动阻力还远未达到限值，这就造成了设计上的浪费。

普通板式换热器中，通过板程的流体流速分布因波纹板的不同而产生差异，流速偏小的区域不但影响换热效率，而且造成体积和材料上的浪费。例如圆形波纹板板片较于矩形波纹板板片，流体六度分布更加均匀，承压能力更加均与。

与本发明最相关的现有技术是发明名称为“一种耐高压的圆形波纹板板壳式换热器”专利(公开号CN102706188A)，该专利技术方案主要有三点，一是两个波纹板压板片在内部一起形成板片对形成壳程出口、壳程进口之间的板间通道，板片对连接在一起波纹板束，板片对之间形成板程进口、板程出口之间的板间通道；二是其板程进口位于换热器本体的上端，其板程出口位于换热器本体的下端，壳程出口位于外壳上板程进口一侧，壳程进口位于外壳上板程出口一侧；三是波纹板采用平直波纹或人字形波纹的圆形波纹板，波纹板两面波纹高度不同。该专利虽然在一定程度上有效解决了，不同种类流体间换热、尤其是热物性相差较大的两种介质间换热问题和换热器耐高压问题，但在实施中仍存在不足之处。一是波纹板片与导流块相连接处存在缝隙，因此易产生泄漏，影响传热；二是圆形波纹板片的换热系数不理想，影响到了传热效果。

发明内容

本发明目的在于提供一种椭圆形波纹板板壳式换热器，耐高压，适用于不同种类流体间换热、尤其适合于热物理相差较大的两种介质间的换热，并且能够进一步提高传热效率。

实现本发明目的技术方案：

一种椭圆形波纹板板壳式换热器，多个波纹板组成波纹板板束，各波纹板上对应设有两个角孔，波纹板板束设置于壳体内，壳体设有板程进口、板程出口，板程进口、板程出口通过波纹板上的角孔相连通；波纹板板束与壳体之间设有导流块，导流块将波纹板板束与壳体之间的环形区域，分隔成壳程进口腔室和壳程出口腔室，壳体上相应开有壳程进口、壳程出口，其特征在于:所说的波纹板呈椭圆形，两个角孔分别位于波纹板的上部和下部。

每个波纹板两侧设有翅片，翅片设置方向与波纹板板束中心轴方向平行，各波纹板间的翅片通过叠加钎焊相连接。

波纹板上两个角孔的孔中心，位于波纹板的椭圆长轴线上。

波纹板采用平直波纹或人字形波纹，波纹板两面波纹高度不同。

导流块具有两块，分别位于波纹板板束的两侧，导流块通过粘接与波纹板板束固定。

本发明具有的有益效果：

本发明为发明名称为“一种耐高压的圆形波纹板板壳式换热器”专利(公开号CN102706188A)的改进发明，本发明波纹板呈椭圆形，两个角孔分别位于波纹板的上部和下部，与圆形波纹板相比，能够有效提高传热效率。本发明每个波纹板两侧设有翅片，翅片设置方向与波纹板板束中心轴方向平行，各波纹板间的翅片通过叠加钎焊相连接，波纹板片与导流块连接处虽然也存在缝隙，但是由于在整个椭圆形波纹板板壳式换热器的侧方采用平面连接，有效缓解了渗漏，提高传热效率。本发明导流块具有两块，分别位于波纹板板束的两侧，导流块通过粘接与波纹板板束固定，导流块兼有支撑件的功能，使结构更加紧凑。

本发明还具有以下优点：

1、承压能力强。板片采用翅片叠加焊接的方式相连接，不易发生胀裂，承压能力比全焊接和钎焊式板式换热器强。普通的矩形板片承压时会出现应力集中。采用的椭圆形板片承压时应力分布均匀，不易因出现局部应力集中而造成破损泄漏，比普通的矩形板片承压能力更好，从承压能力的角度说，虽然椭圆形板片略逊于圆形板片而远大于矩形板片，但是综合通过板程的流体流速分布来看，椭圆又是最优选择。此外，采用板壳式设计，将板束包围在壳体内，进一步提升了密封性能和承压能力。

2、换热效率高。板束内的板间通道为人字形或双人字形波纹通道，交叉接触点多。流体在板间通道内绕接触点成涡流流动，扰动强烈，能有效破坏粘性介质流动时的边界层，起到强化传热的作用。尤其采用的椭圆形板片可以使通过板程的流体流速分布更均匀，从而提高换热效率。

3、避免短路现象发生。椭圆形的波纹板两侧伸出的翅片，经过多个板片叠加钎焊后，与导流块更紧密的连接在一起，使进口腔室和出口腔室的液体不发生渗漏，从而避免短路现象。

4、结构紧凑，单位面积内的传热面积大。本发明中的波纹板排列紧密，且换热器整体结构简单紧凑，在相同体积下，本发明比管壳式换热器具有更大的传热面积。与采用矩形板片的板壳式换热器相比，结构更为紧凑。

5、选材范围广。本发明中的波纹板可以采用多种不同材料，例如各种型号的不锈钢、铜合金、钛合金等，以适用于不同种类的换热介质。

6、适用范围广。椭圆形波纹板两侧波纹高度不同，在两侧介质流量、物性参数相差较大时具有较强的适用性。且换热器可以根据实际需要将两侧介质设计成多种流程组合。

7、加工简单、易于安装。本发明所述的非对称通道椭圆形波纹板加工方便快捷，生产周期短，成本低，特别适用于工业化批量生产。

综上所述，本发明是一种兼备管壳式换热器耐压能力高和板式换热器紧凑度强、传热系数大特点的新型板壳式换热器，而且具有使用范围广、可靠性高、易于制造的特点，具有良好的发展应用前景。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的截面剖视图；

图3为本发明波纹板板片焊接示意图；

图4为介质流动示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明椭圆形波纹板板壳式换热器由板程进口1、板程出口7、壳程进口6、壳程出口11、壳程进口腔室14、壳程出口腔室12、波纹板板束10、支撑板3(一对)、导流块4(一对，兼具支撑件功能)、两侧盖板2和盖板8以及壳体5等部件组成，波纹板板束10与壳体5之间设有导流块4，导流块4将波纹板板束10与壳体5之间的环形区域，分隔成壳程进口腔室14和壳程出口腔室12，波纹板板束10与支撑板3(一对)通过角孔相焊接，并通过支撑板3(一对)和导流块4(一对)置于壳体5内。波纹板板束10两端被盖板2、8压紧固定。盖板2、8与壳体5焊接形成完整的外壳，将波纹板板束10及支撑板3(一对)包围在其内部。波纹板板束10与壳体5之间设有导流块4，导流块4将波纹板板束10与壳体5之间的环形区域，分隔成壳程进口腔室14和壳程出口腔室12。壳体5上带有壳程进口6和壳程出口11，壳程进口6和壳程出口11分为与壳程进口腔室14和壳程出口腔室12连通。两侧盖板2、8上分别带有板程进口1和板程出口7，板程进口1和板程出口7通过波纹板上的角孔相连通。

如图1、图2所示，波纹板板束10由波纹板17组焊而成，波纹板17呈椭圆形，两个角孔分别位于波纹板的上部和下部，波纹板上两个角孔的孔中心，位于波纹板的椭圆长轴线上。

波纹板采用平直波纹或人字形波纹，波纹板两面波纹高度不同。

如图3所示，每个波纹板两侧设有翅片18，翅片设置方向与波纹板板束中心轴方向平行，各波纹板间的翅片通过叠加钎焊相连接，各波纹板的椭圆周部分和角孔部分采用焊接连接。

实施时，支撑板3(一对)为一定厚度的椭圆形不锈钢板。支撑板3(一对)布置在板束两端，其直径与壳体内径相配合。支撑板3(一对)上开有一个圆形孔。圆孔的直径与波纹板的角孔直径相同，其位置也与波纹板上的角孔位置相对应，支撑板3对波纹板板束10起支撑定位作用。导流块4兼具支撑件的功能，在波纹板板束10放置到壳体5内正确位置后，导流块4通过粘接与波纹板板束10固定，使波纹板板束10夹紧。盖板2、8为较厚的椭圆形钢板，其上开有圆形孔，圆孔位置与支撑板3(一对)上孔的位置相对应，盖板2、8把壳体中的波纹板板束10紧紧地压在一起，起到承压的作用。

Claims (5)

1.一种椭圆形波纹板板壳式换热器，多个波纹板组成波纹板板束，各波纹板上对应设有两个角孔，波纹板板束设置于壳体内，壳体设有板程进口、板程出口，板程进口、板程出口通过波纹板上的角孔相连通；波纹板板束与壳体之间设有导流块，导流块将波纹板板束与壳体之间的环形区域，分隔成壳程进口腔室和壳程出口腔室，壳体上相应开有壳程进口、壳程出口，其特征在于:所说的波纹板呈椭圆形，两个角孔分别位于波纹板的上部和下部。

2.根据权利要求1所述的椭圆形波纹板板壳式换热器，其特征在于：每个波纹板两侧设有翅片，翅片设置方向与波纹板板束中心轴方向平行，各波纹板间的翅片通过叠加钎焊相连接。

3.根据权利要求2所述的椭圆形波纹板板壳式换热器，其特征在于：波纹板上两个角孔的孔中心，位于波纹板的椭圆长轴线上。

4.根据权利要求3所述的椭圆形波纹板板壳式换热器，其特征在于：波纹板采用平直波纹或人字形波纹，波纹板两面波纹高度不同。

5.根据权利要求4所述的椭圆形波纹板板壳式换热器，其特征在于：导流块具有两块，分别位于波纹板板束的两侧，导流块通过粘接与波纹板板束固定。