CN107606976A - 换热芯片组及板式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热芯片组及板式换热器，换热芯片组应用于，所述换热芯片组包括多块依次叠置的换热板片，多块所述换热板片之间依次交替的分别形成第一介质通道和第二介质通道，所述第一介质通道和/或所述第二介质通道内设置扰流块。本发明的换热芯片组及板式换热器由于增设了对介质通道内的流体起分流与旋流作用的扰流块，增大了介质的介质通道内的对流传热系数，从而达到强化传热的效果。而且，当扰流块两端同时与换热板片相抵的时候还能起到支撑换热板片的作用，以解决换热板片变形和相对位置不稳定的问题。

Description

换热芯片组及板式换热器

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，尤其指一种换热芯片组及板式换热器。

背景技术

板式换热器是目前广泛应用的高效换热设备，其具有传热系数高、换热性能好、拆卸方便、结构紧凑、使用寿命长等优良特点，常常用在城市供热与制冷、石油化工、余热回收、食品加工等领域。

目前，烟气是一般耗能设备浪费能量的主要载体，比如锅炉排烟耗能大约在15％，既浪费能源又污染环境。为了回收能源，并减少对环境的污染，一般会对烟气进行余热回收，在烟气余热回收过程中通常会采用板式换热器，将高温烟气所携带的热量转换成可以利用的热量，以产生热风(空气预热)、热水或蒸汽，通过这样的方式能够提高能源利用率，降低生产成本，还能起到保护环境的作用。

常规板式换热器通常由一系列具有波纹形状的金属片叠装而成，但是，在腐蚀性气体较多的环境中，金属板片会被逐步腐蚀，特别是强酸性环境，容易出现泄漏。在低温换热时，金属板片还会出现露点腐蚀现象，不能适应换热的需求。如果将金属片换成其他材质，则存在导热和传热效率低的问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种换热芯片组及板式换热器，以有效提高换热器的换热效率。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：一种换热芯片组，应用于板式换热器，其特征在于，所述换热芯片组包括多块依次叠置的换热板片，多块所述换热板片之间依次交替的分别形成第一介质通道和第二介质通道，所述第一介质通道和/或所述第二介质通道内设置扰流块。

作为优选，所述第一介质通道和所述第二介质通道内均设置多块所述扰流块，且所述扰流块在所述第一介质通道和所述第二介质通道内均分别均匀排布；所述扰流块的外周面为弧面。

作为优选，所述扰流块为圆台状，圆台状的所述扰流块相对的两端面分别与所述换热板片相抵接，以用于支撑所述换热板片。

作为优选，所述第一介质通道的扰流块和所述第二介质通道内的扰流块一一对应设置；

所述扰流块上开设有第一通孔，所述换热板片上开设有与所述扰流块的第一通孔相对应的第二通孔；

相对应的所述第一通孔和第二通孔内分别穿设固定杆，以将所述扰流块与所述换热板片固定。

作为优选，所述换热芯片组还包括多根连接杆，所述多根连接杆分别依次穿过多块换热板片的边缘以将所述多块换热板片连接。

作为优选，位于相邻两块所述换热板片之间的所述连接杆上分别套设有垫块，所述垫块的上下两端分别与所述换热板片抵接。

作为优选，所述换热板片为矩形板，相邻的两块所述换热板片之间分别设置两根平行的封条，以与相对应的所述换热板片围成所述第一介质通道或所述第二介质通道，且用于围成所述第一介质通道的封条与用于围成所述第二介质通道的封条相垂直。

作为优选，所述换热板片为玻璃板。

作为优选，所述玻璃板为钢化硼硅玻璃板。

本发明同时公开了一种板式换热器，其包括两个进口法兰、两个出口法兰以及上述的换热芯片组；

所述第一介质通道的一端连接一个所述进口法兰，形成第一介质入口，所述第一介质通道的另一端连接一个所述出口法兰，形成第一介质出口；

所述第二介质通道的一端连接另一个所述进口法兰，形成第二介质入口，所述第二介质通道的另一端连接另一个所述出口法兰，形成第二介质出口。

作为优选，所述板式换热器还包括两个封口法兰和两块封板，两个所述封口法兰分别设置在最外侧的两块所述换热板片的外侧，两块所述封板分别拥有封堵两个封口法兰。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的换热芯片组及板式换热器由于增设了对介质通道内的流体起分流与旋流作用的扰流块，增大了介质的介质通道内的对流传热系数，从而达到强化传热的效果。而且，当扰流块两端同时与换热板片相抵的时候还能起到支撑换热板片的作用，以解决换热板片变形和相对位置不稳定的问题。

附图说明

图1为本发明的实施例的换热芯片组的立体结构示意图(为了清楚的示出介质通道内的扰流块，图1中去掉了最上面的一块换热板片)。

图2为图1中A部分的放大图

图3为本发明的实施例的板式换热器的一个视角的立体结构示意图。

图4为发明的实施例的板式换热器的另一个视角的立体图的局部剖视图。

图5为图4中B-B向剖视图。

图6为图4中C部分的放大图。

图7为图6中D部分的放大图。

图8为图5中E部分的放大图。

附图标记说明：

1-换热板片；2-第一介质通道；3-第二介质通道；4-扰流块；5-固定杆；6-连接杆；7垫块；8-封条；9-进口法兰；10-出口法兰；11-封口法兰；12-封板。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

如图1和图2所示，本发明实施例提供一种换热芯片组，应用于板式换热器，所述换热芯片组包括多块依次叠置的换热板片1，多块换热板片1之间依次交替的分别形成第一介质通道2和第二介质通道3，参见图6至图8，图中箭头方向表述介质的流动方向。第一介质通道2和第二介质通道3内通入的介质为温度不同的介质，即一种通道通冷介质，另一种通道通热介质，冷介质和热介质在流经第一介质通道2和第二介质通道3的过程中实现热交换。第一介质通道2和/或第二介质通道3内设置扰流块4。本发明通过设置扰流块4，对介质通道内的介质起到分流与旋流的作用，使介质的速度波动较大，湍流度加强，增加对介质的扰动，增大介质的介质通道内的对流传热系数，降低对流换热的热阻，增大换热因子，从而达到强化传热的效果。而且，由于介质的被扰动，使介质的边界层变薄，增加了对换热板片1的冲刷，污垢沉积始终处在较低水平。

扰流块4可以仅设置于第一介质通道2或第二介质通道3内，为了实现更好的换热效率，如图5和图8所示，本实施例的第一介质通道2和第二介质通道3内均设置扰流块4，且扰流块4在第一介质通道2和第二介质通道3内分别设置多个，以实现更好的扰流效果，并使流经不同介质通道的介质充分的换热，提高使用该换热芯片组的换热器的换热效率。多个扰流块4的设置数量和排布方式可以根据需要选择，例如，扰流块4可以分别在第一介质通道2和第二介质通道3内均布，或以阵列的方式布设，以使介质在整个介质通道内的换热效率均提高，从而达到均匀换热的目的。如图1所示，本实施例的第一介质通道2和第二介质通道3内分别设置了多排扰流块4。

扰流块4的形状可以根据实际需要设置，例如设置为立方体状、圆形、椭圆形、菱形、三角形等，只要能起到扰流的效果即可。扰流块4与介质接触的表面可以带有棱角，也可以是光滑的曲面或弧面。如图1和图2所示，本实施例示出的扰流块4为圆台状。

另外，为了固定扰流块4在介质通道内的位置，防止其发生移动，扰流块4可以通过粘接、螺纹连接等方式与换热板片1固定，扰流块4即可以仅与其对应的一块换热板片1固定，也可以同时与两块换热板片1固定。而且，扰流块4还可以同时与两块换热板片1接触，也可以仅与其中一块换热板片1接触，扰流块4当然也可以通过连接件以悬浮的状态设于介质通道内而不与任一换热板片1接触。作为本发明实施例的优选，扰流块4同时与两块换热板片1接触，以使扰流块4同时能够起到支撑换热板片1的作用，防止换热板片1发生变形，并保持多块换热板片1之间的相对位置关系。

为了实现扰流块4在介质通道内的固定，并同时实现整个换热芯片组的结构的稳定性，如图8所示，本实施例的圆台状的扰流块4相对的两端面分别与换热板片1相贴合并抵接，且扰流块4上均开设有第一通孔，本实施例中的第一通孔沿扰流块4的轴线开设；换热板片1上开设有与扰流块4的第一通孔相对应的第二通孔；第一介质通道2内的扰流块4和第二介质通道3内的扰流块4一一对应设置，相对应的第一通孔和第二通孔内分别穿设固定杆5，固定杆5的两端均伸出最外侧的两块换热板片1，并通过锁紧螺母固定，以将扰流块4与换热板片1固定。即本实施例通过多个依次穿过多块换热板片1的固定杆5将多个扰流块4穿成多串，不仅实现了扰流块4的固定，也固定了多块换热板片1的相对位置。

为了进一步固定换热芯片组内的多块换热板片1，换热芯片组还包括多根连接杆6，多根连接杆6分别依次穿过多块换热板片1的边缘以将多块换热板片1连接，连接杆6的上下两端均伸出最外侧的两块换热板片1，并通过锁紧螺母固定。本实施例中的多根连接杆6围绕换热芯片组的外周均匀设置。

此外，本实施例中，位于相邻两块换热板片1之间的连接杆6上分别套设有垫块7，垫块7的上下两端分别与换热板片1抵接，以支撑换热板片1，以固定相邻两块换热板片1之间的相对位置。本实施例中的垫块7为中间开孔的圆柱形，如果将垫块7改进为其他结构也是可行的，在此不做具体限定。

本实施例中换热板片1的具体数量以及形状不限，但换热板片1的数量至少为三块，以形成至少一条第一介质通道2和一条第二介质通道3。当换热板片1的数量较多，形成多条第一介质通道2和多条第二介质通道3时，根据实际需要，多条第一介质通道2内可以通入相同的介质，也可以通入不同的介质；同样的，第二介质通道3内可以通入相同的介质，也可以通入不同的介质，只要能够达到换热要求，满足需要即可。当不同的第一介质通道2内分别通入不同的介质时，通入不同的介质的第一介质通道2的两端分别连接不同的法兰盘，以连接不同的介质管道；同样的，当不同的第二介质通道3内分别通入不同的介质时，通入不同的介质的第二介质通道3的两端分别连接不同的法兰盘，以连接不同的介质管道。换热板片1的形状本实施例示出的为矩形，但也不排除采用其他形状的可能，例如多边形、菱形等。

如图1至图5所示，为了加工及使用方便，本实施例中的换热板片1为矩形板，相邻的两块换热板片1之间分别设置两根平行的封条8，以与相对应的换热板片1围成第一介质通道2或第二介质通道3，且用于围成第一介质通道2的封条8与用于围成第二介质通道3的封条8相垂直，以使分别流通于第一介质通道2和第二介质通道3的介质充分换热，提高换热效率。

为了使本发明的换热芯片组能用于强腐蚀性气体或低温烟气的换热，本实施例的换热板片1采用玻璃板，玻璃板可以为钢化硼硅玻璃板，钢化硼硅玻璃板具有极高的耐腐蚀性，且耐温性能稳定，并具有耐冲击性和机械强度高的优点。

本发明的实施例同时提供一种板式换热器，如图3至图5以及图8所示，板式换热器包括两个进口法兰9、两个出口法兰10以及上述的换热芯片组；第一介质通道2的一端连接一个进口法兰9，形成第一介质入口，第一介质通道2的另一端连接一个出口法兰10，形成第一介质出口；即所有第一介质通道2的一端均与同一个进口法兰9，另一端均与同一个出口法兰10连接；如果第一介质通道2通入的是高温介质，那么该进口法兰9成为高温介质入口，该出口法兰10成为高温介质出口，图8中箭头方向表述介质在介质通道内的流动方向，图中的十字交叉标示介质的流向向内。

同样的，第二介质通道3的一端连接一个进口法兰9，形成第二介质入口，第二介质通道3的另一端连接一个出口法兰10，形成第二介质出口；即所有第二介质通道3的一端均与同一个进口法兰9，另一端均与同一个出口法兰10连接；如果第二介质通道3通入的是低温介质，那么该进口法兰9成为低温介质入口，该出口法兰10成为低温介质出口。

由于用于连接换热板片1的连接杆6以及用于固定扰流块4的固定杆5的两端均会伸出最外侧的两块换热板片1，为了保护连接杆6和固定杆5，防止其外露损坏，并且为了产品外观的整体性，板式换热器还包括两个封口法兰11和两块封板12，两个封口法兰11分别设置在最外侧的两块换热板片1的外侧，连接杆6的两端和固定杆5的两端分别位于封口法兰11内，并通过两块封板12分别封堵两个封口法兰11，从而使连接杆6和固定杆5封藏而不外露，同时还能使板式换热器的两端形成完整的平面。

本发明的板式换热器在使用时，高温介质由高温介质入口进入第一介质通道2，低温介质有低温介质入口进入第二介质通道3，高温介质遇到低温介质时通过换热板片1将高温介质的热量传递给低温介质，每一层的高温介质通过的换热板片1与低温介质通过的换热板板相邻，热量均匀的从换热板片1的高温介质侧传入低温介质侧，经换热后，高温介质温度降低后从高温介质出口流出，低温介质温度升高后从低温介质出口流出。

本发明的板式换热器具有高效紧凑、抗积灰、流阻低的优点，显著的提高了换热效率，此外，本发明的板式换热器还具有方便更换换热板片1的效果。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.换热芯片组，应用于板式换热器，其特征在于，所述换热芯片组包括多块依次叠置的换热板片，多块所述换热板片之间依次交替的分别形成第一介质通道和第二介质通道，所述第一介质通道和/或所述第二介质通道内设置扰流块。

2.根据权利要求1所述的换热芯片组，其特征在于，所述第一介质通道和所述第二介质通道内均设置多块所述扰流块，且所述扰流块在所述第一介质通道和所述第二介质通道内均分别均匀排布；所述扰流块的外周面为弧面。

3.根据权利要求2所述的换热芯片组，其特征在于，所述扰流块为圆台状，圆台状的所述扰流块相对的两端面分别与所述换热板片相抵接，以用于支撑所述换热板片。

4.根据权利要求3所述的换热芯片组，其特征在于，

所述第一介质通道的扰流块和所述第二介质通道内的扰流块一一对应设置；

所述扰流块上开设有第一通孔，所述换热板片上开设有与所述扰流块的第一通孔相对应的第二通孔；

相对应的所述第一通孔和第二通孔内分别穿设固定杆，以将所述扰流块与所述换热板片固定。

5.根据权利要求1所述的换热芯片组，其特征在于，所述换热芯片组还包括多根连接杆，所述多根连接杆分别依次穿过多块换热板片的边缘以将所述多块换热板片连接。

6.根据权利要求5所述的换热芯片组，其特征在于，位于相邻两块所述换热板片之间的所述连接杆上分别套设有垫块，所述垫块的上下两端分别与所述换热板片抵接。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的换热芯片组，其特征在于，所述换热板片为矩形板，相邻的两块所述换热板片之间分别设置两根平行的封条，以与相对应的所述换热板片围成所述第一介质通道或所述第二介质通道，且用于围成所述第一介质通道的封条与用于围成所述第二介质通道的封条相垂直。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的换热芯片组，其特征在于，所述换热板片为玻璃板。

9.板式换热器，其特征在于，包括两个进口法兰、两个出口法兰以及权利要求1至8中任一项所述的换热芯片组；

所述第一介质通道的一端连接一个所述进口法兰，形成第一介质入口，所述第一介质通道的另一端连接一个所述出口法兰，形成第一介质出口；

所述第二介质通道的一端连接另一个所述进口法兰，形成第二介质入口，所述第二介质通道的另一端连接另一个所述出口法兰，形成第二介质出口。

10.根据权利要求9所述的板式换热器，其特征在于，所述板式换热器还包括两个封口法兰和两块封板，两个所述封口法兰分别设置在最外侧的两块所述换热板片的外侧，两块所述封板分别拥有封堵两个封口法兰。