CN107664445A - 多流程可拆卸板式换热器及其专用换热板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在活动压紧板上无需设有接口或接管的多流程可拆卸板式换热器及其专用换热板。所述换热板具有多个横向区域，通过配合特殊形状的垫片而形成多个彼此相通的横向流程分区或相互隔离的纵向流程分区。使用这种换热板可以建造在活动压紧板上无需设有接口或接管的多流程可拆卸板式换热器。本发明还涉及一种特殊形状的垫片，以允许构建在活动压紧板上无需设有接口或接管的多流程可拆卸板式换热器。所述多流程可拆卸板式换热器包括固定压紧板、活动压紧板以及将配有相应密封垫片的多个所述换热板组装在一起形成冷热流道相互交替的换热板组。

Description

多流程可拆卸板式换热器及其专用换热板
技术领域
本发明涉及一种可拆卸板式换热器，更具体而言涉及一种无需在活动压紧板侧安装接管的多流程可拆卸板式换热器及其专用换热板。
背景技术
板片框架式换热器通常称之为板式换热器(PHE；plate heat exchanger)，六十多年前起源于欧洲食品工业领域，当时人们需要一种高效节能、结构紧凑、容易清洗并且能够根据设计条件变化而加以更改的热交换器，板片框架式换热器满足了这些最初需求。如今同样的基本要求仍旧存在而且板式换热器已经在世界范围内被广泛地应用于各种工业领域，例如制冷、暖通、空调、油冷却等行业。板式换热器是液—液、液—汽进行热交换的理想设备，它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比管式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90％以上。目前市场上常见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高效换热器。
板式换热器的型式主要有可拆卸式(框架式)和钎焊式两大类，板片形式主要有人字形波纹板、水平平直波纹板和瘤形板片三种。可拆卸板式换热器是在众多工业领域完成加热、冷却或热能回收的最常用的紧凑式换热器。这种换热器的普及性归因于其许多独特和有利的产品属性，其中包括传热效率高、模块化结构、组装拆卸方便、便于清洁和维护以及可根据运行工况准确选型定制的高度灵活性。一个典型的可拆卸板式换热器的换热板组是由一系列先后组装的金属板片组成。每两块金属板片之间装有弹性密封垫片，以形成相互交替并相互隔离的热流体和冷流体流道。密封垫片用于密封角孔和换热板的周边，以防止冷热流体的混合以及任何流体泄漏到周边。换热板组通过框架系统被压紧以形成承压和密封能力。框架系统由位于前面的固定压紧板；位于后部的活动压紧板；顶部抬梁和分布在周边的夹紧螺栓组成。在组装过程中，夹紧螺栓被调整到合适的压紧程度，以确保所有的流动通道无泄漏，但换热板又不会被挤变形。在固定压紧板和/或活动压紧板上设有不同形式的接口/接管以允许冷热流体介质出入换热器。
如图1A所示，作为现有技术的可拆卸板式换热器大体上包括：1)由一个前端板5＇、一个后端板4＇和多个换热板片3＇组成的换热板组；2)由固定压紧板1＇、活动压紧板2＇、上导杆6＇、下导杆7＇、后立柱8＇和夹紧螺栓9＇组成的框架系统；3)包含锁紧垫圈10＇、紧固螺母11＇、支撑地脚13＇、滚轮组合件14＇和保护板15＇等的辅助性部件；以及4)设置在固定压紧板上用于连接不同形式的接管以允许冷热流体介质出入换热器的四个接口16＇。进一步，如图1B所示，组成换热板组的上述前端板5＇、后端板4＇和换热板片3＇均包含两个部件：金属板片和密封垫片，其中，所述金属板片为压制有波纹、密封槽和角孔的金属薄板，是重要的传热元件，波纹不仅可强化传热，而且可以增加薄板的和刚性，从而提高板式换热器的承压能力，并由于促使液体呈湍流状态，故可减轻沉淀物或污垢的形成，起到一定的“自洁”作用；所述密封垫片安装在沿金属板片周边的密封槽/垫圈槽内，密封金属板片之间的周边，防止流体向外泄漏，并按设计要求密封全部或部分角孔，以便使冷、热流体按各自的流道流动。另外，密封垫片设计成双道密封结构，并具有信号孔。当介质如从第一道密封泄漏时可从信号孔泄出，以便及早发现问题加以解决，不会造成两种介质的混合。另外，密封垫片根据不同的介质和操作温度选用不同的胶种。
作为板式换热器的重要组成部分，换热板组极大地影响到板式换热器的整体性能和工作状况，因此可拆卸板式换热器的性能可以通过一下几种参数的改变来调整和优化其传热和流动性能：1)换热板板纹/板型；2)换热板尺寸(宽度和长度)；3)角孔尺寸；4)板数；以及5)冷热流体流体流各自的流程数。需要特别说明的是，在本技术领域中的流程(flowpass)和流道(flow channel)属于彼此相关联但是含义不同的技术术语，流程指板式换热器内一种介质同一流动方向的一组并联流道，而流道指板式换热器内，相邻两板片组成的介质流动通道。一般情况下，将若干个流道按并联或串联的方式连接起来，以形成冷、热介质通道的不同组合。根据上述定义可知图1A所示为可拆卸板式换热器为单流程设计(single pass design)，在图1B中也用箭头表示出了冷热流体各自流程的流动方向，在单流程设计中冷热两种流体完全逆向流动，大大提高了换热效率；由于“U”形单流程的接管都设置在固定压紧板上，同种流体进、出口平行配管，因而简化了工程安装且拆装方便。需要特别注意的是，在图1中后端板4＇和前端板5＇除了在数量上不同于换热板片3＇，而且在金属板片和密封垫片的结构上也不同于换热板片3＇。例如源于结构上的要求，如图1B所示那样前端板5＇的密封垫片密封全部四个角孔，而普通换热板片3＇的密封垫片仅密封部分角孔；另外，后端板4＇的四个角孔并不贯通金属薄板，而普通换热板片3＇的角孔则贯通金属薄板，因此可以认为后端板4＇和前端板5＇属于特殊形式的换热板片3＇。为了简化说明并突出本发明的技术贡献，在不带来混淆的前提下本文中不再特意区分后端板、前端板与换热板片，而统一称之为换热板组。
为了满足热回收效率极高的传热工况，需要长宽比较高的的换热板片。但是，换热板的最大长度受限于实际可行的长宽比，因为太高的换热板将使得换热器在结构上变得不稳定，换热板的高度更经常地受限于安装设备的空间高度。这种限制可以通过设计多流程换热器得以缓解，冷热流体在每个流道借助于挡板使流体的流向变成相反方向。从理论上说，通过增加流程数改变可以满足任何高效率工况的需求，尤其是，对于低流速(low flowrate)或小温差(close approach temperature)的工业应用而言有时要求多流程设计(multiple passes design)。图2示出了常规的三流程可拆卸板式换热器的示意结构和工作原理。所述换热器是由换热板组3、固定压紧板1和活动压紧板2组成。冷流体从固定压紧板1一侧的冷流体入口接管4进入换热器，第一流程时向上流动，第二流程时向下流动，第三流程时再次向上流，最后冷流体从位于活动压紧板2上的冷流体出口接管7流出换热器。同样地，热流体从位于活动压紧板2一侧的热流体入口接管9流入，反向地经过三个流程后从位于固定压紧板1的热流体出口接管5流出换热器。
现有的多流程换热器是通过将换热板组在固定压紧板和活动压紧板之间分成多个分组。在每两个分组之间安装一个折流板6，从而迫使流体改变流动方向以实现各流程之间的过度。折流板6区别于普通换热板3之处在于其有两个角孔被封住。尽管有众多优点，在使用中现有的多流程设计常常存在一系列实际问题和不方便性。如图2所示，现有的多流程设计总是需要在活动压紧板2上安装冷流体出口接管7和热流体入口接管9，也就是说需要将冷热流体的出入口接管设置在多流程板式换热器的相反两端。因此在维护和清洁时，就需要松开活动压紧板2以打开换热板组维修每个换热板。但是由于活动压紧板2一端存在冷热流体的接管，因此需要首先断开与活动压紧板2上各接管相连接的流体管道8和10。这使得安装和维修过程繁琐、费时和昂贵。也正是由于这个原因，多流程配置的设计方案在实际应用中往往被排除在外，即使这种设计方案在热力性能方面有明显的优势。
进而，如图2所示，由于常规多流程的工作原理，在每一块折流板6的两侧，冷热流道的流动方向是平行同向流(局部顺流)11。这种局部的同向流11在一定程度上降低了换热器的总体换热效率。另外，常规的多流程设计在每个流程折流位置都需要有一次流动转向、压缩、膨胀、再分布的过程，这个过程引进了额外的流动压降。虽然高效率换热器在环保、节能、能量回收的工业应用中的需求不断增加，但是多流程板式换热器的以上缺点尤其是在安装维修过程中的不便，极大地影响了其更广泛的应用。
发明内容
本发明的目的就是要解决现有技术中存在的诸多问题，尤其是克服现有技术中关于多流程设计需要在换热器的相反两端设置接管的技术局限，提供一种完全新颖的多流程换热板的结构和设计，以实现高效、易于维修，尤其是在活动压紧板上无需设置接管的多流程可拆卸板式换热器。
本发明的别的目的是解决一些以上描述的传统的多流程板式换热器的的性能缺点和实际使用中的不便。本发明的其它目的是提供一种新的换热板设计。这种换热板拥有与传统的多流程板式相当或更好的传热性能，但却没有传统的多流程板式换热器的关键缺点。
具体而言，本发明提供一种用于多流程可拆卸板式换热器的换热板。这种换热板具有多个横向分区，通过特殊形状的垫片可形成多个彼此相连通的横向流程分区或彼此相隔离的纵向流程分区。通过使用这种换热板就可以建造在活动压紧板侧无需设置接管的多流程可拆卸板式换热器。本发明还涉及特殊的垫片形状和结构，以实现在活动压紧板上无需接管的多流程可拆卸板式换热器。
根据本发明的一技术方案，提供一种多流程可拆卸板式换热器，包括固定压紧板、活动压紧板以及通过夹紧螺栓被组装在所述固定压紧板和活动压紧板之间的换热板组，其中所述换热板组包含多个配置特殊形状的密封垫片以形成依次连通的两个以上横向分区的侧流程换热板，所述侧流程换热板组装在一起形成冷热流道相互交替的所述换热板组，所述多流程可拆卸板式换热器的流程数等于所述侧流程换热板的横向分区的个数。
优选地，在上述技术方案的多流程可拆卸板式换热器中，仅仅在所述固定压紧板上设置接管，而无需在所述活动压紧板上设置接管。
优选地，在上述技术方案的多流程可拆卸板式换热器中，所述侧流程换热板具有二个、三个、四个或更多个所述横向分区。
根据本发明的另一技术方案，提供一种多流程可拆卸板式换热器，包括固定压紧板、活动压紧板以及通过夹紧螺栓组装在所述固定压紧板和活动压紧板之间的换热板组，其中所述换热板组包含一组配置特殊形状的密封垫片以形成彼此连通的两个横向分区的侧流程换热板，和N-1组配置特殊形状的密封垫片以形成彼此隔离的两个横向分区的隔离区换热板，所述侧流程换热板和所述隔离区换热板组装在一起形成冷热流道相互交替的所述换热板组，所述多流程可拆卸板式换热器的流程数为2N，其中N为大于等于2的自然数。
优选地，在上述技术方案的多流程可拆卸板式换热器中，仅仅在所述固定压紧板上设置接管，而无需在所述活动压紧板上设置接管。
优选地，在上述技术方案的多流程可拆卸板式换热器中，所述侧流程换热板适应用于紧靠所述活动压紧板的两个流程，所述隔离区换热板使用于除此以外的所有其它流程。
根据本发明的又一技术方案，提供一种专用于上述多流程可拆卸板式换热器的侧流程换热板，其中所述换热板在周边和中部设有平直沟纹用于配置所述特殊形状的密封垫片，以形成依次连通的两个或更多个横向分区。
根据本发明的又一技术方案，提供一种专用于上述多流程可拆卸板式换热器的隔离区换热板，其中所述换热板在周边和中部设有平直沟纹用于配置所述特殊形状的密封垫片，以形成彼此隔离的两个横向分区。
优选地，在上述技术方案的专用于多流程可拆卸板式换热器的换热板中，所述换热板可通过几何特征的变化以取得不同的热力性能，具有不同几何特征的所述换热板可以混合配置在同一换热板组内。
优选地，在上述技术方案的专用于多流程可拆卸板式换热器的换热板中，所述几何特征包括平滑表面、V形鱼纹波、圆形或不规则的凹坑、钉柱以及其它用于加强换热的结构。
优选地，在上述技术方案的专用于多流程可拆卸板式换热器的换热板中，所述密封垫片的密封和/或分隔功能可部分地或完全地由其它密封结构取代。
优选地，在上述技术方案的专用于多流程可拆卸板式换热器的换热板中，所述其它密封结构包括钎焊、焊接、扩散边界以，机械密封或其它密封方式。
根据本发明的又一技术方案，提供一种专用于上述侧流程换热板的密封垫片，其中，所述密封垫片配置于在所述侧流程换热板的周边和中部所设的平直沟纹，以使所述侧流程换热板形成依次连通的两个或更多个横向分区。
根据本发明的又一技术方案，提供一种专用于上述隔离区换热板的密封垫片，其中，所述密封垫片配置于在所述隔离区换热板的周边和中部所设的平直沟纹，以使所述隔离区换热板形成彼此隔离的两个横向分区。
根据本发明设计的多流程可拆卸板式换热器(PHE)与传统的单流程设计和/多流程设计相比有如下一系列优势。
--改进了可维护性：因为在活动压紧板一侧没有接管，根据本发明的多流程换热器与常规的单流程换热器一样容易地打开清洁和进行维修；
--增加了有效传热面积：因为ⅰ)角孔数量少，减少了非换热面积的比例，ⅱ)换热板的周边长度减少，从而减少了边缘无效面积的损失；iii)垫片中部分条可以很窄，减少有效换热面积的损失；
--提高了整体换热效率：由于没有如常规多流程设计中出现的相邻流程间的局部顺流/并流，换热器的整体换热效率得到提高；
--减小了流动压降：由于流动转向比较缓和，并且转向时流动速度基本恒定恒定，无明显的分布区的压缩和膨胀，多流程的转向压降的增加量较小；
--减少了周边热损失：由于在相同的传热面积下，与周围环境的界面的面积减少，整个换热器的热损失得以降低；
--结构更加紧凑：由于每块换热板的长宽比较小，换热器的整体形状趋于立方体，因此对于相同总热传导面积所需的空间较小；
--整体更高效的换热器：由于上述各种优点，依照本发明可设计制作出更有效，低成本和容易维护的多流程换热器。满足能量回收、工艺隔离、压力断路器等多种应用中对高效率、可维护性换热器的需要。
本发明的特征、技术效果和其它优点将通过下面结合附图的进一步说明而变得显而易见。
附图说明
现在将参考附图通过示例的方式来描述本发明，其中：
图1A是现有技术的单流程可拆卸板式换热器的结构分解示意图。
图1B是图1A中的由金属板片和密封垫片构成的各类换热板的结构示意图。
图2是常规的需要在活动压紧板侧设有接管的三流程可拆卸板式换热器的工作原理示意图。
图3A是根据本发明实施例的以热侧流体的流路为例的具有两个横向分区的侧流程换热板的工作原理示意图。
图3B是根据本发明实施例的以冷侧流体的流路为例的具有两个横向分区的侧流程换热板的工作原理示意图。
图4是根据本发明实施例的在活动压紧板侧无需接管的两流程可拆卸板式换热器的简化结构分解示意图。
图5A是根据本发明实施例的以热侧流体的流路为例的具有三个横向分区的侧流程换热板的工作原理示意图。
图5B是根据本发明实施例的以冷侧流体的流路为例的具有三个横向分区的侧流程换热板的工作原理示意图。
图6A是根据本发明变形例的以热侧流体的流路为例的具有两个横向分区的隔离区换热板的工作原理示意图。
图6B是根据本发明变形例的以冷侧流体的流路为例的具有两个横向分区的隔离区换热板的工作原理示意图。
图7是根据本发明变形例的在活动压紧板侧无需接管的六流程可拆卸板式换热器的简化结构分解示意图。
具体实施方式
下面，结合附图详细地说明本发明优选实施例的技术内容、构造特征以及所达到的技术目的和技术效果。
本发明克服了关于多流程板式换热器的如下技术偏见：多流程板式换热器需要在换热器的固定压紧板和活动压紧板的相反两侧分别设置冷热流体的出入接口及其接管。该技术偏见大量出现在介绍多流程换热器的现有技术资料中，本发明的发明人通过创造性的技术方案根本性地颠覆了这一技术偏见。本发明所公开的用于多流程可拆卸板式换热器的换热板具有多个横向区域，通过与特殊形状的垫片结合起来可形成具有多个相通的横向流程分区(Lateral pass partition)或相互隔离的纵向流程分区(Longitudinal passpartition)的专用换热板。与本发明的专用换热板形成对照的是，现有技术中的换热板并不存在多个相通或相互隔离的横向分区，对于冷热流体的流动而言属于一个整体区域。
根据本发明的优选实施例，解决现有的多流程板式换热器中存在的技术问题的关键部件是具有多个横向区域的换热板，这些横向区域进一步配合特殊形状的密封垫片，可以在每两个板片间实现多个彼此想通的横向流程分区，这种特殊的换热板可称之为侧流程换热板(Lateral pass plate)。进而，通过使用本发明的侧流程换热板就可以建造在活动压紧板上无需设置接管的多流程板式换热器，并且其流程数正好对应于每个侧流程换热板上的横向分区的个数，有关本发明的侧流程换热板的工作原理见下文所述。
图3A显示的是以热侧流体的流路为例的具有两个横向分区的侧流程换热板；图3B显示的是以冷侧流体的流路为例的具有两个横向分区的侧流程换热板。不同于图1B所示的常规换热板片的四个角孔分别固设于板片的上下两端，本发明的侧流程换热板12的四个角孔的位置因流程数不同而有所改变。如图3A所示那样，热流体15经由右上角的热侧入口角孔14流入换热板12的右侧分区。弹性密封垫片16安装在沿侧流程换热板12的金属板片周边的垫圈槽内，密封金属板片之间的周边，防止流体向外泄漏，并按设计要求密封有关角孔以便使冷、热流体按各自的流道流动，从而防止热流体15与流过相邻的冷侧角孔13的冷侧流体接触。密封垫片16和垫片中部分条17引导热流体15向板片的底部流动。垫片中部分条17与周边垫片间的开口18让热流体15向换热板的左侧分区横向地流动。接着，热流体15从这里进一步向上流动，并最终由热侧出口角孔19流出，同样地弹性密封垫片16可以防止热流体15与流过相邻的冷侧角孔的冷侧流体发生接触。需要指出的是，使流程方向发生改变的开口19与作为现有技术的图2中所示的折流板6相比较，其流动转向比较缓和，并且转向时流动速度基本恒定恒定，无明显的分布区的压缩和膨胀，从而其转向压降的增加量较小。
图3B所示的冷侧流体的流路与图3A所示的热侧流体的流路正好相反，如图3B所示那样，冷流体20经由左上角的冷侧入口角孔21流入换热板的左侧分区。同样地，弹性密封垫片16用于防止冷流体20与流过相邻的热侧角孔的热侧流体发生接触。密封垫片16和垫片中部分条17引导冷流体20向板片的底部流动。垫片中部分条17与周边垫片间的开口18让冷流体向板片的右侧分区横向地流动。接着，冷流体20从这里进一步向上流动，并最终由冷侧出口角孔22流出。根据本发明，因为冷热流体的流动区域相同但流向完全相反，从而实现了纯逆流状态，可发挥最大的传热潜力。
图4显示的是采用了图3中所示的具有两个横向分区的侧流程换热板的一个完整的双流程换热器的简化结构分解示意图。如图4所示，所述换热器是由固定压紧板1、活动压紧板2以及通过夹紧螺栓组装在固定压紧板1和活动压紧板2之间的换热板组3所组成，该换热板组进一步由一系列具有两个横向分区的侧流程换热板12组装而成。附带指出，本领域技术人员能够理解作为后端板和前端板的换热板可以认为是特殊形式的侧流程换热板12，其密封垫片和角孔结构根据需要如图1A所示那样相应地进行配置即可。如图4所示，每个侧流程换热板12本身被用来在横向方向上完成流程方向调转(U-Turn)，从而允许热侧和冷侧流体的出入口接管4、5、7、9全部都安置在固定压紧板1一侧，因此就无需在活动压紧板2一侧设置任何接管，这使得根据本发明的多流程可拆卸板式换热器在安装和维护的便利性方面与常规的单流程换热器完全相同。
根据该发明的上述具有两个横向分区的侧流程换热板可以容易地扩展到其它的多流程布置，例如在理论上每块侧流程换热板的横向分区的数目可以根据工况增加到3或4或更高。在实际工业应用中，可能具有2～4个横向分区的侧流程换热板最实用和最经济。图5A显示的是以热侧流体的流路为例的具有3个横向分区的侧流程换热板的结构和工作原理；图5B显示的是以冷侧流体的流路为例的具有3个横向分区的侧流程换热板的结构和工作原理。对于本领域技术人员而言，不难根据上述关于具有两个横向分区的侧流程换热板的详细描述，参照图5A和图5B容易地理解具有3个横向分区的侧流程换热板的结构和工作原理，因此本文省略说明。进而，本领域技术人员也不难理解使用了图5中所示的具有3个横向分区的侧流程换热板的三流程换热器，同样地允许热侧和冷侧流体的出入口接管全部都安置在固定压紧板一侧，因此无需在活动压紧板一侧设置任何接管。
如上所述，由于仅仅使用侧流程换热板的多流程换热器的流程数正好对应于每个侧流程换热板上的横向分区的个数，因此在此意义上可以理解为根据本发明上述实施例所制造的板式换热器的流程数是在横向方向上增加。虽然在理论上流程数可以在横向方向上任意增加，但是在实际工业应用中，具有2～4个横向流程分区的侧流程换热板最实用和最经济，换言之，该板式换热器的流程数优选地为2～4。鉴于此，本发明的发明人在实现多个横向流程分区的侧流程换热板的基础上，进一步提出了另一变形实施例，从而使得根据本发明制造的多流程板式换热器的流程数可以在纵向方向上不受限制地增加到更多。下面，具体地说明有关本发明这一变形实施例。
图6A和图6B所示的是这种变形实施例的换热板的设计结构和工作原理，图6A显示的是根据本发明变形例的以热侧流体的流路为例的具有两个横向分区的换热板，图6B显示的是根据本发明变形例的以冷侧流体的流路为例的具有两个横向分区的换热板。如图所示，该变形实施例使用同一换热板，但角孔的布置和密封垫片的形状有所不同，尤其是垫片中部分条17延伸至整个流道的长度，使得流体的横向流动被完全阻断。这种板型相当将图1B所示的两块常规的换热板片并排拼接在一起的变种换热板，该变种可称之为隔离区换热板(Isolated Partition Plate)，其具有两个彼此相隔离的纵向流程分区，在这一点上显著地不同于上述具有两个或多个彼此相连通的横向流程分区的侧流程换热板(Lateralpass plate)。另外，图6A和图6B所示的隔离区换热板的每个纵向流程分区中的冷热流体的流路与图1B所示的两个常规换热板片3＇完全相同，因此本文省略说明。
通过结合使用图3所示的侧流程换热板和图6所示的这种隔离区换热板，就可以实现满足工况要求的更高流程数，例如4、6、8、10以及任何偶数流程数。需要指出的是，由于每一块换热板有两个流程，所以若以每一块换热板为基准的话，则可实现的流程数实际上可为任何值，并没有偶数流程这一局限。在这种高流程数的换热器中，紧靠活动压紧板一侧的两个流程中使用以上图3所示的侧流程换热板，剩余的其它流程中使用图6所示的隔离区换热板。实际上，在这种多流程设计中侧流程换热板的作用就是让冷热流体到达活动压紧板前完成180度的掉头，以避免在活动压紧板上有任何接管。
图7显示的是根据本发明变形例的六流程可拆卸板式换热器的结构和工作原理。如图7所示，所述换热器是由固定压紧板1、活动压紧板2以及通过夹紧螺栓组装在固定压紧板1和活动压紧板2之间的换热板组3所组成，其中换热板组3进一步包括用于直接邻近活动压紧板侧的两个流程(第三、第四流程)的一组侧流程换热板和用于剩余其它流程(第一、第六流程和第二、第五流程)的两组隔离区换热板，并且热侧和冷侧流体的出入口接管4、5、7、9全部设置在固定压紧板1一侧，因此无需在活动压紧板2一侧设置任何接管。下面以热侧流体的完整流路为例来说明所述六流程可拆卸板式换热器的工作原理，热流体从固定压紧板1上的热流体入口接管9进入换热器，第一流程和第二流程在不同的隔离区换热板完成，其中第一流程向上流动，第二流程向下流；接着，第三流程和第四流程在相同的侧流程换热板完成，其中第三流程向上流动，第四流程向下流；最后，第五流程和第六流程分别在与第一流程和第二流程相对应的隔离区换热板完成，其中第五流程向上流动，第六流程向下流，最后热流体从位于固定压紧板1上的热流体出口接管5流出换热器。关于冷侧流体的流路则与上述热侧流体的流路正好相关，因此本文省略说明。
如图7可以看出那样，紧靠活动压紧板侧的第三和第四流程中才使用侧流程换热板，其它流程中使用隔离区换热板，在这种变种多流程设计中，侧流程换热板被用来在纵向方向上完成流程方向调转(U-Turn)，以允许热侧和冷侧流体的出入口接管4、5、7、9全部都安置在固定压紧板1一侧，因此就无需在活动压紧板2一侧设置任何接管，从而同样地使得采用本变种多流程设计的可拆卸板式换热器在安装和维护的便利性方面与常规的单流程换热器完全相同。
根据工况参数和所需的流程数，本发明所描述的换热板有如下两种典型的应用例。这两种应用例需要的换热板可以由同一压制模具提供，不同的仅仅是切开角孔的个数、密封垫片的形状和配置。
【第一应用例】
在第一应用例中只有横向流程且没有纵向流程，也就是说只使用具有横向流程分区的换热板，不使用具有纵向流程分区的换热板。虽然在理论上和根据本发明的原理对于横向流程的数量没有限制，但是在实际应用中，本应用例更适用于制造2、3、4个流程的多流程可拆卸板式换热器。
-使用同一压制模具压制具有2、3或4个横向分区的换热板；
-对于每个换热板配置安装合适形状的密封垫片以形成具有上述数量的横向流程分区的侧流程换热板；
-将配有相应密封垫片的多个侧流程换热板组装在一起形成冷热流道相互交替的换热板组；
-通过夹紧螺栓在前后压紧板中组装上述换热板组，完成整体多流程可拆卸板式换热器；
-无论该换热器的流程数多少，只在固定压紧板上提供四个接管。
【第二应用例】
在第二应用例中，不仅设置横向流程而且设置纵向流程，换言之就是结合使用具有横向流程分区的换热板和具有纵向流程分区的换热板。本发明的第二应用例适用于要求更高流程数的情况，其中包括4个、6个、8个、10个、...2N(偶数)个流程数(若以每一块换热板为基准，则流程数可为大于等于2的任何值，并没有偶数流程这一限定)。虽然仅仅偶数流程可行但是最大流程数并没有结构上的限制。
-使用同一压制模具压制具有2个横向分区的换热板；
-在每个换热板上配置安装合适形状的密封垫片以形成以上描述的隔离区换热板。这种类型的换热板用在除了紧靠活动压紧板的两个流程以外的所有其它流程中。
-在每个换热板上配置安装合适形状的垫片以形成以上描述的侧流程换热板。这种类型的换热板适用在紧靠活动压紧板的两个流程中。
-将配有相应密封垫片的多个换热板组装在一起形成冷热流道相互交替的换热板组，其中在紧靠活动压紧板的两个流程使用上述侧流程换热板。
-通过夹紧螺栓在前后压紧板中组装上述换热板组，完成整体多流程可拆卸板式换热器；
-无论该换热器的流程数多少，只在固定压紧板上提供四个接管。
在上述第一应用例和第二应用例中，用于多流程可拆卸板式换热器的侧流程换热板，在周边和中部设有平直沟纹(密封槽)用于配置所述特殊形状的密封垫片，以形成彼此相连通的两个或更多个横向流程分区；而用于多流程可拆卸板式换热器的隔离区换热板，在周边和中部设有平直沟纹用于配置所述特殊形状的密封垫片，以形成彼此相隔离的两个纵向流程分区。
此外，在实际应用中还应该根据换热场合的实际需要来确定换热板片型式或波纹，对流量大允许压降小的情况，应选用阻力小的板型，反之选用阻力大的板型。另外，在确定板型时不宜选择单板面积太小的板片，以免板片数量过多，板间流速偏小，传热系数过低，对较大的换热器更应注意这个问题。具体而言，上述用于多流程可拆卸板式换热器的换热板可通过几何特征的变化以取得不同的热力性能，具有不同几何特征的所述换热板可以混合配置在同一换热板组内。所述几何特征包括平滑表面、V形鱼纹波、圆形或不规则的凹坑、钉柱以及其它用于加强换热的结构。另外，在上述用于多流程可拆卸板式换热器的换热板中，密封垫片的密封和/或分隔功能可部分地或完全地由其它密封结构取代。所述其它密封结构包括钎焊、焊接、扩散边界以及机械密封。
在本发明的上述应用例中以单壁板式换热器(single-wall PHE)为例进行了说明。在需绝对防止两种介质混合的热交换场合(例如家庭用水应用)，多采用双壁板式换热器(double-wall PHE)，以便有效地防止流体渗漏混合，满足产品的特殊需求。对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明中所记载的侧流程换热板和隔离区换热板的流程结构和设计也可以直接地应用在双壁板式换热器中。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。应当理解，以上的描述意图在于说明而非限制。例如，上述实施例(和/或其方面)可以彼此组合使用；侧流程板的理想流程数对某些工业应用可能比4个流程更高。此外，根据本发明的启示可以做出很多改型以适于具体的情形或材料而没有偏离本发明的范围。通过阅读上述描述，权利要求的范围和精神内的很多其它的实施例和改型对本领域技术人员是显而易见的。

Claims (14)

1.一种多流程可拆卸板式换热器，包括固定压紧板、活动压紧板以及通过夹紧螺栓被组装在所述固定压紧板和活动压紧板之间的换热板组，其特征在于：所述换热板组包含多个配置特殊形状的密封垫片以形成依次连通的两个以上横向分区的侧流程换热板，所述侧流程换热板组装在一起形成冷热流道相互交替的所述换热板组，所述多流程可拆卸板式换热器的流程数等于所述侧流程换热板的横向分区的个数。
2.如权利要求1所述的多流程可拆卸板式换热器，其特征在于：仅仅在所述固定压紧板上设置接管，而无需在所述活动压紧板上设置接管。
3.如权利要求2所述的多流程可拆卸板式换热器，其特征在于：所述侧流程换热板具有二个、三个、四个或更多个所述横向分区。
4.一种多流程可拆卸板式换热器，包括固定压紧板、活动压紧板以及通过夹紧螺栓组装在所述固定压紧板和活动压紧板之间的换热板组，其特征在于：所述换热板组包含一组配置特殊形状的密封垫片以形成彼此连通的两个横向分区的侧流程换热板，和N-1组配置特殊形状的密封垫片以形成彼此隔离的两个横向分区的隔离区换热板，所述侧流程换热板和所述隔离区换热板组装在一起形成冷热流道相互交替的所述换热板组，所述多流程可拆卸板式换热器的流程数为2N，其中N为大于等于2的自然数。
5.如权利要求4所述的多流程可拆卸板式换热器，其特征在于：仅仅在所述固定压紧板上设置接管，而无需在所述活动压紧板上设置接管。
6.如权利要求5所述的多流程可拆卸板式换热器，其特征在于：所述侧流程换热板使用于紧靠所述活动压紧板的两个流程，所述隔离区换热板使用于除此以外的所有其它流程。
7.一种专用于权利要求1至6中任意一项所述的多流程可拆卸板式换热器的侧流程换热板，其特征在于：所述换热板在周边和中部设有平直沟纹用于配置所述特殊形状的密封垫片，以形成彼此连通的两个或依次连通的更多个横向分区。
8.一种专用于权利要求4至6中任意一项所述的多流程可拆卸板式换热器的隔离区换热板，其特征在于：所述换热板在周边和中部设有平直沟纹用于配置所述特殊形状的密封垫片，以形成彼此隔离的两个横向分区。
9.如权利要求7或8所述的专用于多流程可拆卸板式换热器的换热板，其特征在于：所述换热板可通过几何特征的变化以取得不同的热力性能，具有不同几何特征的所述换热板可以混合配置在同一换热板组内。
10.如权利要求9所述的专用于多流程可拆卸板式换热器的换热板，其特征在于：所述几何特征包括平滑表面、V形鱼纹波、圆形或不规则的凹坑、钉柱以及其它用于加强换热的结构。
11.如权利要求7或8所述的专用于多流程可拆卸板式换热器的换热板，其特征在于：所述密封垫片的密封和分隔功能可部分地或完全地由其它密封结构取代。
12.如权利要求11述的专用于多流程可拆卸板式换热器的换热板，其特征在于：所述其它密封结构包括钎焊、焊接、扩散边界以及机械密封。
13.一种专用于权利要求7所述的侧流程换热板的密封垫片，其特征在于：所述密封垫片配置于在所述侧流程换热板的周边和中部所设的平直沟纹，以使所述侧流程换热板形成彼此连通的两个或依次连通的更多个横向分区。
14.一种专用于权利要求8所述的隔离区换热板的密封垫片，其特征在于：所述密封垫片配置于在所述隔离区换热板的周边和中部所设的平直沟纹，以使所述隔离区换热板形成彼此隔离的两个横向分区。
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