CN108302964A - 一种组合流道的螺旋板式换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组合流道的螺旋板式换热器，该换热器的第一螺旋形流道与第二柱形空腔组合成的整体流道的上下端部均封闭，并在其整体流道的最内侧和最外侧开设介质进出口；所述第二螺旋形流道与第一柱形空腔组合成的整体流道下端部均封闭，上端部为一段敞开结构和一段封闭结构结合而成，并在其整体流道的最内侧和最外侧开设介质进出口。优点为：首先，本装置可以有效的针对既有显热传热，又有潜热传热的冷凝和蒸发工况，有效提高换热器的传热效率；其次，本装置对于化工行业中需要用到蒸发器或者再沸器的场合特别适用，可以在一台换热器上实现了加热和蒸发两种功能，因此具有良好的实用价值，可以带来明显的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种螺旋换热器，尤其是涉及一种组合流道的螺旋板式换热器。
背景技术
现有的螺旋板式换热器，按结构型式分为三类：第一类是通道两端均封闭的Ⅰ型结构；第二类是通道两端交替封闭的Ⅱ型结构；第三类是一个通道的两端封闭，另一个通道的两端都敞开的Ⅲ型结构。从传热机理上来说，Ⅰ、Ⅱ型均为对流传热，Ⅲ型为错流传热。Ⅰ、Ⅱ型适用于无相变的两种介质的传热过程，也就是显热传热过程；Ⅲ型适用于冷凝和蒸发的传热过程，也就是潜热传热过程。对于既有显热传热又有潜热传热的过程，单一用以上结构型式的螺旋板式换热器传热效果均不理想。如果采用Ⅰ、Ⅱ型结构的螺旋板式换热器，在显热传热阶段，传热效果比较好，当进入潜热传热阶段，由于冷凝液或者蒸发的气体不能及时排出，必定占据一定的通道容积，使得一部分换热板无法参与传热，必然会影响到传热效果；如果采用Ⅲ型结构，在显热传热阶段，由于是错流传热，其对数平均温差比对流传热要小，因此其传热效果比较差。
发明内容
发明目的：为了克服背景技术的不足，本发明公开了一种通过将流道上端部设计成敞开和封闭结合以实现介质在显热和潜热阶段都能起到良好的传热效果的组合流道的。螺旋板式换热器
技术方案：本发明所述的组合流道的螺旋板式换热器，包括一中心换热板，该中心换热板的两侧边分别连接第一螺旋换热板片和第二螺旋换热板片，所述第一螺旋换热板片和第二螺旋换热板片向外圈螺旋交替延伸，形成用于第一介质的第一螺旋形流道和用于第二介质的第二螺旋形流道，所述第一螺旋换热板片和第二螺旋换热板片的最内圈板片分别与中心换热板形成第一柱形空腔和和第二柱形空腔，并分别与第二螺旋形流道和第一螺旋形流道连通，所述第二螺旋形流道与第一柱形空腔组合成的整体流道的上下端部均封闭，并在其整体流道的最内侧和最外侧开设介质进出口；所述第一螺旋形流道与第二柱形空腔组合成的整体流道下端部均封闭，上端部为一段敞开结构和一段封闭结构结合而成，并在其整体流道的最内侧和最外侧开设介质进出口。
当传热过程中既有显热传热，又有潜热传热的冷凝和蒸发工况，在显热传热阶段两种介质均为螺旋流动的对流传热，当进入到潜热传热阶段后，冷凝或者蒸发介质的通道一端敞开，在这一阶段，一端敞开通道的介质流动既有轴向流动，又有螺旋流动，冷凝液或者蒸发气体能及时排出，有效地提高了换热器的传热效率。上述由一段敞开结构和一段封闭结构结合而成的流道上端部，可以根据传热工艺计算出显热传热阶段所需要的换热面积，再通过螺旋板换热器的几何计算，计算出需要封闭和敞开的圈数。
进一步的，所述第一螺旋形流道与第二柱形空腔组合成的整体流道的介质出口开设于所在圈体位置的下端部。便于该介质中一些难以蒸发的液相物质从下端出口流出。
进一步的，所述中心换热板、第一螺旋换热板片以及第二螺旋换热板片所组成的换热流道上端部设有气相蒸发封盖，所述气相蒸发封盖上设有气相出口，由流道敞口处蒸发散出的气相介质在气相蒸发封盖内汇集并由气相出口排出。
进一步的，所述第一螺旋形流道和第二螺旋形流道的最外圈套设有封口筒，且所述第一螺旋换热板片和第二螺旋换热板片的最外圈末端与封口筒的内壁密封连接。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点为：首先，本装置可以有效的针对既有显热传热，又有潜热传热的冷凝和蒸发工况，有效提高换热器的传热效率；其次，本装置对于化工行业中需要用到蒸发器或者再沸器的场合特别适用，不需要再设置加热器来将待蒸发的液体先加热到蒸发的温度，这样便在一台换热器上实现了加热和蒸发两种功能，因此具有良好的实用价值，可以带来明显的经济效益。
附图说明
图1是本发明的侧截面结构示意图；
图2是本发明的轴向截面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
如图1和图2所示的组合流道的螺旋板式换热器，包括一中心换热板1，该中心换热板1的两侧边分别连接第一螺旋换热板片2和第二螺旋换热板片3，所述第一螺旋换热板片2和第二螺旋换热板片3向外圈螺旋交替延伸，形成用于第一介质的第一螺旋形流道4和用于第二介质的第二螺旋形流道5，所述第一螺旋换热板片2和第二螺旋换热板片3的最内圈板片分别与中心换热板1形成第一柱形空腔和6和第二柱形空腔7，并分别与第二螺旋形流道5和第一螺旋形流道4连通。
所述第二螺旋形流道5与第一柱形空腔6组合成的整体流道的上下端部均封闭，并在第一柱形空腔6的下端部开设第二介质进口，在第二螺旋形流道5最外侧开设第二介质出口；所述第一螺旋形流道4与第二柱形空腔7组合成的整体流道下端部均封闭，上端部从内圈往外圈由一段敞开结构和一段封闭结构结合而成，具体为第二柱形空腔7的上端部为开孔端板结构，其往外圈延伸若干距离的流道上端敞开，以后向外圈的流道上端皆封闭，在第一螺旋形流道4的最外侧开设第一介质进口，在第二柱形空腔7的下端部开设第一介质出口。
在所述第一螺旋形流道4和第二螺旋形流道5的最外圈套设有封口筒10，且所述第一螺旋换热板片2和第二螺旋换热板片3的最外圈末端与封口筒10的内壁密封连接。在所述中心换热板1、第一螺旋换热板片2以及第二螺旋换热板片3所组成的换热流道上端部设置有弧形气相蒸发封盖8，所述气相蒸发封盖8上设有气相出口9。
第一介质先进入第一螺旋形流道4中两端皆封闭的流道，第二介质从第一柱形空腔6下端进口进入空腔，在进入两端封闭的第二螺旋形流道5，两介质在两个全封闭的流道内进行全逆流传热。当第一介质达到蒸发的温度后，恰好此时第一介质所流经的流道的上端面敞开，蒸发出的气相物料进入上部气相蒸发封盖8内，由气相出口9排出。其中一些难以蒸发的液相物质从第二柱形空腔7下端的出口流出，经过换热后的第二介质从第二螺旋形流道5最外圈的出口流出。
根据这一原理，通过结构上作相应的变化，同样可以用在气相物料的冷凝上。
Claims (4)
1.一种组合流道的螺旋板式换热器，包括一中心换热板(1)，该中心换热板(1)的两侧边分别连接第一螺旋换热板片(2)和第二螺旋换热板片(3)，所述第一螺旋换热板片(2)和第二螺旋换热板片(3)向外圈螺旋交替延伸，形成用于第一介质的第一螺旋形流道(4)和用于第二介质的第二螺旋形流道(5)，所述第一螺旋换热板片(2)和第二螺旋换热板片(3)的最内圈板片分别与中心换热板(1)形成第一柱形空腔(6)和第二柱形空腔(7)，并分别与第二螺旋形流道(5)和第一螺旋形流道(4)连通，其特征在于：所述第二螺旋形流道(5)与第一柱形空腔(6)组合成的整体流道的上下端部均封闭，并在其整体流道的最内侧和最外侧开设介质进出口；所述第一螺旋形流道(4)与第二柱形空腔(7)组合成的整体流道下端部均封闭，上端部为一段敞开结构和一段封闭结构结合而成，并在其整体流道的最内侧和最外侧开设介质进出口。
2.根据权利要求1所述的组合流道的螺旋板式换热器，其特征在于：所述第一螺旋形流道(4)与第二柱形空腔(7)组合成的整体流道的介质出口开设于所在圈体位置的下端部。
3.根据权利要求1所述的组合流道的螺旋板式换热器，其特征在于：所述中心换热板(1)、第一螺旋换热板片(2)以及第二螺旋换热板片(3)所组成的换热流道上端部设有气相蒸发封盖(8)，所述气相蒸发封盖(8)上设有气相出口(9)。
4.根据权利要求1所述的组合流道的螺旋板式换热器，其特征在于：所述第一螺旋形流道(4)和第二螺旋形流道(5)的最外圈套设有封口筒(10)，且所述第一螺旋换热板片(2)和第二螺旋换热板片(3)的最外圈末端与封口筒(10)的内壁密封连接。
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