CN107726899A - 一种多通道螺旋蜂窝板式换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多通道螺旋蜂窝板式换热器。所述多通道螺旋蜂窝板式换热器包括换热板，所述换热板为叠置的两张基板，在所述两张基板的相对面设置若干连接区域，所述两张基板的非连接区域各自向外鼓胀，所述换热板的表面在所述非连接区域向外凸出，使所述换热板的双表面均呈凹凸的蜂窝状；所述换热板螺旋卷制并在相邻换热板间形成第一介质流道，在所述非连接区域打压鼓胀后形成第二介质流道。该多通道螺旋蜂窝板式换热器结构紧凑、介质流道多、换热面积大、换热系数高，并且制造工序简单，使用寿命长。

Description

一种多通道螺旋蜂窝板式换热器
技术领域
本发明涉及换热器技术领域，具体涉及一种多通道螺旋蜂窝板式换热器。
背景技术
换热器广泛用于石油、化工、电力、冶金、船舶、机械、食品、制药等行业，在生产中占有重要地位。各种不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。
在已有的换热器中，管壳式换热器结构简单，管壳内装有管束，管束两端固定在管板上。由于冷热流体温度不同，壳体与管束受热不同，其膨胀程度也不同。当两者温差较大时，管束会因热应力而扭弯变形，并从管板脱落，甚至会导致换热器毁坏。因此，考虑到热膨胀对换热器的影响，必须采用膨胀部件来消除或减小热应力，这将增加成本。并且，管壳式换热器结构松散，金属消耗量大，占地也较大，而且接头多且易漏，传热效率低。
为此，相关技术人员设计了一种温差应力较大的螺旋板式换热器，即使冷热量流体温差达到200℃，仍无需膨胀部件。然而这种螺旋板式换热器为单流道换热器，由于流道的截面积较小，处理量小，若想增大处理量，只能增大流道的距离，但这又会降低换热效率，而且，两种介质之间不能实现大的压差传热。另外，这种螺旋板式换热器的基板为平板，所以基板之间搅流弱；基板厚度大于2mm，耗材量大，制作成本高；而且基板的固定需要通过焊接定距柱，焊接质量难以保证，定距柱容易脱落，焊缝腐蚀，降低换热器的使用寿命。
另外，市场上还有一种无定距柱的螺旋波纹板换热器，将两块基板叠焊，卷板成型后再鼓胀，通过两张板相互顶托形成通道增大了换热面积。但是，取消定距柱，液体流动时不能产生涡流，传热系数降低，而且，要想增大介质流量需通过增大鼓胀高度和板间距来实现，这同样会降低传热系数。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多通道螺旋蜂窝板式换热器，用以解决现有换热器流道单一，仅能通过定距柱固定，影响换热系数的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种多通道螺旋蜂窝板式换热器，所述多通道螺旋蜂窝板式换热器包括换热板，所述换热板为叠置的两张基板，在所述两张基板的相对面设置若干连接区域，所述两张基板的非连接区域各自向外鼓胀，所述换热板的表面在所述非连接区域向外凸出，使所述换热板的双表面均呈凹凸的蜂窝状；所述换热板螺旋卷制并在相邻换热板间形成第一介质流道，在所述非连接区域打压鼓胀后形成第二介质流道。
优选地，所述若干连接区域不均匀分布在所述两张基板的相对面上，所述连接区域通过焊接方式获得。
优选地，所述焊接方式为激光焊、电子束焊、等离子焊、电阻焊或氩弧焊。
优选地，所述两张基板的非连接区域向外鼓胀的高度不同。
优选地，所述多通道螺旋蜂窝板式换热器还包括第一介质输入接管、第一介质输出接管、第二介质输入接管和第二介质输出接管，所述第一介质输入接管和所述第一介质输出接管分别与所述第一介质流道的输入口和输出口连通，所述第二介质输入接管和所述第二介质输出接管分别与所述第二介质流道的输入口和输出口连通，且所述第一介质输入口和输出口分别设置在所述多通道螺旋蜂窝板式换热器端部的连接区域。
优选地，所述第一介质输入接管通过多个支管与多个所述第一介质流道的输入口一一连通。
优选地，所述第二介质输入接管和所述第二介质输出接管打压鼓胀形成。
优选地，在所述多通道螺旋蜂窝板式换热器的顶端和底端分别设置有支撑封板，所述支撑封板支撑螺旋卷制的所述换热板；在所述多通道螺旋蜂窝板式换热器的顶端中部和底端中部分别设置中心封板，所述支撑封板与所述中心封板使所述第一介质流道形成封闭的介质流道。
优选地，所述多通道螺旋蜂窝板式换热器包括多块换热板，所述多块换热板叠置并螺旋卷制。
优选地，所述基板的厚度相等，所述基板的厚度范围为0.3mm～4mm。
本发明具有如下优点：
本发明提供的多通道螺旋蜂窝板式换热器的换热板包括叠置的两张基板，两张基板的相对面不均匀分布若干连接区域，卷制换热板，在两张基板之间增压，使两张基板的非连接区域各自向外鼓胀，在相邻换热板间形成第一介质流道，在非连接区域打压鼓胀后形成第二介质流道，换热板的双表面均呈凹凸的蜂窝状，有助于介质流动时产生涡流，从而加大换热系数，同时，增加换热板数量就可以增加换热器的流道，就可以增加介质的流量；换热板螺旋卷制而成，紧凑性好，节省占地面积；换热板的非连接区域间距离不同，使非连接区域的面积不同，因此在非连接区域形成不同的鼓胀高度，其中的鼓胀高点相互顶托对换热器第一介质流道支撑固定，而无需设置定距柱等支撑部件，从而减少制造工序，降低成本。
附图说明
图1为实施例1提供的二通道螺旋蜂窝板式换热器的换热板展开图。
图2为实施例1提供的二通道螺旋蜂窝板式换热器的剖视图。
图3为实施例2提供的二通道螺旋蜂窝板式换热器部分结构的剖视图。
图4为实施例3提供的四通道螺旋蜂窝板式换热器的换热板展开图。
图5为实施例3提供的四通道螺旋蜂窝板式换热器的俯视图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
如图1、图2所示，本实施例提供的二通道螺旋蜂窝板式换热器包括一块换热板，换热板1包括叠置等厚的两张基板，即第一基板1-1和第二基板1-2。在两张基板的相对面设置若干连接区域1-3，而且若干连接区域1-3不均匀分布，相邻连接区域可形成正方形也可以形成多边形或者其它形状。在换热板边缘采用与连接区域相同的焊接方法封边焊接。
本实施例采用焊接效果较好且效率高、焊接质量好的激光焊接方式对连接区域1-3及换热板边缘进行焊接。将换热板1放置于卷板机上进行螺旋卷制。根据焊接试板的打压鼓胀到需要的鼓胀高度所使用的压力对换热板1打水压鼓胀，使换热板1的非连接区域鼓胀，使换热板的双表面均呈凹凸的蜂窝状。换热板螺旋卷制并在相邻换热板间形成第一介质流道1-4，在换热板的非连接区域鼓胀后形成第二介质流道1-5。
由于连接区域1-3在两块基板的相对面离散分布，相邻连接区域1-3的距离不同，使得非连接区域的面积不同，因此，在非连接区域形成的第二介质流道1-5的鼓胀高度不同，即在面积较大的非连接区域形成鼓胀的高度较高，形成鼓胀高点1-6，在面积较小的非连接区域形成鼓胀的高度较低。在第一介质流道1-4内鼓胀高点会与相对面的鼓胀高点相顶托使第一介质流道刚度得到加强。由于换热板蜂窝的存在，第二介质流道1-5内的截面在介质流动方向不断变化，同理，第一介质流道内的截面在介质流动方向不断变化。因此，第一介质和第二介质分别在第一介质流道1-4和第二介质流道1-5内流动时容易产生涡流，从而提高二通道螺旋蜂窝板式换热器的换热效率。
在换热板1的顶端设置有上支撑封板1-7，在换热板1的底端设置有下支撑封板1-8，上支撑封板1-7和下支撑封板1-8通过焊接方式在换热板1卷制过程中设置在换热板1的顶端和底端，对换热板1起到支撑作用，同时也使第一介质流道1-4封闭；在换热板卷制后，顶部中部设置中心封板1-21，螺旋换热器的底部中部设置下中心封板1-22，从而使第一介质流道1-4形成封闭的介质流道。
需要说明的是，换热板1的顶端和底端是指将二通道螺旋蜂窝板式换热器竖直放置时，即二通道螺旋蜂窝板式换热器的轴线与地面垂直或大致垂直时，距离地面较远的一端为换热板1的顶端，距离地面较近的一端为底端。
在上中心封板1-21上开孔后设置第一介质输出接管1-14，在螺旋换热板内侧的端部设置第二介质输入接管1-13，在换热板1的外侧(即换热板1卷制后螺旋换热器的边缘位置)设置第一介质输入接管1-12，在换热板1的外侧端部设置第二介质输出接管1-15，第二介质输入接管1-13及第二介质输出接管1-15是打水压鼓胀后形成的。
在换热板1端部的连接区域设置多个第一介质流道的输入口1-10与第一介质流道的输出口1-16，在第一介质流道的输入口1-10与第一介质输入接管1-12之间设置有支管1-11，支管的数量与第一介质流道输入口的数量相对应。第二介质的输入接管1-13和第二介质输出接管1-15与第二介质流道相连通。
在本实施例中，二通道螺旋蜂窝板式换热器还包括支脚1-9，支脚1-9焊接在下支撑封板1-8底部，以支撑换热器。
需要说明的是，本实施例提供的是二通道螺旋蜂窝板式换热器包括一块板换热板，但实际生产中可以使用多块换热板，将不同换热板的输入管错开后叠置，螺旋卷制，可增加介质流道数目。本实施例中换热板表面的相邻连接区域可形成四边形和多边形，实际上，相邻连接区域还可形成三角形、菱形或其他多边形。本实施例中所选的基板为厚度相同的奥氏体不锈钢，实际上，基板可以选用不同的厚度，厚度降至0.3mm也可满足需求，基板的材质根据介质的不同还可以选择双向钢或钛、镍、铝、铜及其合金薄板。本实施例中基板的连接区域是通过激光焊接，实际上，基板的连接区域还可通过电子束焊、等离子焊、电阻焊或氩弧焊方式进行焊接。
本实施例提供的二通道螺旋蜂窝板式换热器换热效率高、紧凑性好、节省占地面积、成本较低。
另外，在本实施例中，换热板之间不需要设置定距柱，而是通过换热板的鼓胀高点支撑加固，制造工序简单，同时避免了因定距柱焊接不稳固造成的焊缝腐蚀泄露等问题，可延长换热器的使用寿命。
实施例2
实施例2与实施例1相比，区别在于，实施例2提供的二通道螺旋蜂窝板式换热器的第一介质流道内设置有定距柱。
如图3所示，在换热板的连接区域设置相对于换热器正中心呈中心对称的定距柱孔，即定距柱孔1-17、定距柱孔1-18。将换热板放置于卷板机上卷制，同时，将定距柱1-19、定距柱1-20分别穿入定距柱孔1-17、定距柱孔1-18，对第一介质流道进行加固。
需要说明的是在实际生产中，定距柱会设置多个，且在换热器的0度、180度；90度、270度等方位上相对中心对称布置。
本实施例提供的二通道螺旋蜂窝板式换热器的定距柱与连接区域连接处不需要焊接，避免了因定距柱焊接不牢固造成介质外漏腐蚀换热板，在对换热板稳固性加强的同时不会影响换热器的使用寿命。
实施例3
如图4、图5所示，本实施例提供的四通道螺旋蜂窝板式换热器包括两块换热板，即换热板1和换热板2，两块换热板的结构与实施例1提供的换热板一致，在此不再赘述。将换热板1与换热板2的输入管错开后叠置，螺旋卷制，分别对换热板1和换热板2打水压鼓胀，鼓胀方式同实施例1，两张换热板螺旋卷制，在换热板之间形成两个第一介质流道，在两张换热板的非连接区域分别打压鼓胀形成另外两个第二介质流道。因此，本实施例提供的四通道螺旋蜂窝板式换热器一共形成四个介质流道。
换热器在进行两种介质的热交换工作时，每种介质会分别占用两个介质流道来实现介质的热交换。第一种介质从换热板1的第一介质输入接管1-12以及换热板2的第一介质输入接管2-12分别进入换热板1和换热板2之间的第一介质流道，汇总于换热器中心的第一介质输出接管1-14流出。第二种介质经过换热板1的介质输入接管1-13进入换热板1的第二介质流道，从换热板1的介质输出接管1-15输出，同时，第二介质经过换热板2的介质输入接管2-13进入换热板2的第二介质流道，从换热板2的介质输出接管2-15输出。
在此说明，本实施例提供的四通道螺旋蜂窝板式换热器的第一介质输出接管1-14设置于螺旋换热器的中心位置。
实施例3提供的四通道螺旋蜂窝板式换热器包括两块换热板，增加了介质流道，提高了换热器的换热系数。
实施例1、2提供的二通道螺旋蜂窝板式换热器以及实施例3提供的四通道螺旋蜂窝板式换热器，紧凑性好，介质流道多、换热面积大、换热系数高，并且制造工序简单，使用寿命长。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种多通道螺旋蜂窝板式换热器，其特征在于：所述多通道螺旋蜂窝板式换热器包括换热板，所述换热板为叠置的两张基板，在所述两张基板的相对面设置若干连接区域，所述两张基板的非连接区域各自向外鼓胀，所述换热板的表面在所述非连接区域向外凸出，使所述换热板的双表面均呈凹凸的蜂窝状；所述换热板螺旋卷制并在相邻换热板间形成第一介质流道，在所述非连接区域打压鼓胀后形成第二介质流道。
2.根据权利要求1所述的多通道螺旋蜂窝板式换热器，其特征在于：所述若干连接区域不均匀分布在所述两张基板的相对面上，所述连接区域通过焊接方式获得。
3.根据权利要求2所述的多通道螺旋蜂窝板式换热器，其特征在于：所述焊接方式为激光焊、电子束焊、等离子焊、电阻焊或氩弧焊。
4.根据权利要求1所述的多通道螺旋蜂窝板式换热器，其特征在于：所述两张基板的非连接区域向外鼓胀的高度不同。
5.根据权利要求1所述的多通道螺旋蜂窝板式换热器，其特征在于：所述多通道螺旋蜂窝板式换热器还包括第一介质输入接管、第一介质输出接管、第二介质输入接管和第二介质输出接管，所述第一介质输入接管和所述第一介质输出接管分别与所述第一介质流道的输入口和输出口连通，所述第二介质输入接管和所述第二介质输出接管分别与所述第二介质流道的输入口和输出口连通，且所述第一介质输入口和输出口分别设置在所述多通道螺旋蜂窝板式换热器端部的连接区域。
6.根据权利要求5所述的多通道螺旋蜂窝板式换热器，其特征在于：所述第一介质输入接管通过多个支管与多个所述第一介质流道的输入口一一连通。
7.根据权利要求5所述的多通道螺旋蜂窝板式换热器，其特征在于：所述第二介质输入接管和所述第二介质输出接管打压鼓胀形成。
8.根据权利要求1所述的多通道螺旋蜂窝板式换热器，其特征在于：在所述多通道螺旋蜂窝板式换热器的顶端和底端分别设置有支撑封板，所述支撑封板支撑螺旋卷制的所述换热板；在所述多通道螺旋蜂窝板式换热器的顶端中部和底端中部分别设置中心封板，所述支撑封板与所述中心封板使所述第一介质流道形成封闭的介质流道。
9.根据权利要求1所述的多通道螺旋蜂窝板式换热器，其特征在于：所述多通道螺旋蜂窝板式换热器包括多块换热板，所述多块换热板叠置并螺旋卷制。
10.根据权利要求1所述的多通道螺旋蜂窝板式换热器，其特征在于：所述基板的厚度相等，所述基板的厚度范围为0.3mm～4mm。
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