CN109405573B - 换热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型换热装置，属于热交换技术领域。它解决了现有的降膜蒸发器结构复杂、组装不方便且换热效果差的问题。它包括上安装座、下安装座和若干相互平行设置的板状换热单元，两相邻的板状换热单元之间形成有供污水通过的过流流道，板状换热单元包括竖直设于上安装座内的布膜器、其上端卡接在布膜器内的由两层薄膜叠合而成的片体和设于下安装座内的冷凝水收集器，片体的下端卡接在冷凝水收集器内，布膜器内具有沿片体的宽度方向横向延伸的蒸汽进口，冷凝水收集器内设有冷凝水出口，两层薄膜之间具有若干条波浪形的流体通道，流体通道的上端与蒸汽进口连通，其下端与冷凝水出口连通。本发明具有组装方便、换热效果好等优点。

Description

换热装置

技术领域

本发明属于热交换技术领域，涉及一种换热装置。

背景技术

蒸馏技术是一种物理的处理工艺，它是一种从水中排除可溶性固体的分离技术，当其他污水处理技术无法排除水中的可溶性固体时，蒸馏是唯一可行技术。现有的换热器均为金属材质，根据处理物料的不同，所选用的金属材质也不同，其中碳钢、不锈钢、钛材为换热器最普遍采用的金属材料。其存在以下问题：金属材料用量大，投资成本高；单位体积换热面积小，换热所需温差大，换热效果不理想；易结垢、易腐蚀，需定期清洗，二次污染严重；维修、维护成本高，难度大，运行能耗高。

降膜蒸发器是一种高效的蒸发设备，属于薄膜蒸发器类，为了提高导流管的换热效果，在导流管的上端设置液体分布器。例如，中国专利公开了一种降膜蒸发器用液体分布器[申请公布号为CN106267867A]，包括顶盖、导流管和锥台形管，顶盖设有中心通孔，导流管的一端插入中心通孔与顶盖连接，导流管的另一端与锥台形管的小端连接，锥台形管的大端正下方设有底板，底板与锥台形管的大端端面之间留有环向间隙，底板通过支撑件与锥台形管连接。其主要存在以下问题：在每个导流管的上端均设有液体分布器，结构复杂，占用空间大；位置设置不当易出现布水不均匀，以及出现干板等现象，影响换热效果。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种换热效果好的换热装置。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

换热装置，包括上安装座、下安装座和若干相互平行设置的板状换热单元，两相邻的板状换热单元之间形成有供污水通过的过流流道，其特征在于，所述的板状换热单元包括竖直设于上安装座内的布膜器、其上端卡接在布膜器内的由两层薄膜叠合而成的片体和设于下安装座内的冷凝水收集器，所述片体的下端卡接在冷凝水收集器内，所述的布膜器内具有沿片体的宽度方向横向延伸的蒸汽进口，所述的冷凝水收集器内设有冷凝水出口，两层薄膜之间具有若干条波浪形的流体通道，所述流体通道的上端与蒸汽进口连通，其下端与冷凝水出口连通。

在使用时，若干个布膜器相对固连在一起，若干冷凝水收集器也相对固连在一起。污水从上方均匀落入到该换热装置上，并沿过流流道往下流动，加热蒸汽从蒸汽进口内进入到片体的流体通道内，随后沿着流体通道向下流动，位于流体通道内的加热蒸汽与位于片体外部的污水进行换热，加热蒸汽变为冷凝水后进入到冷凝水出口内被集中收集，而污水吸热蒸发变成的水蒸气由片体表面散出，剩余的浓液沿着片体表面向下流动至冷凝水收集器上，然后沿冷凝水收集器表面向两侧水平流出。

在上述的换热装置中，所述的布膜器包括阳板和与阳板相对设置的阴板，所述阴板的上部具有沿片体的宽度方向横向延伸的定位槽，所述阳板的上部具有与定位槽配合设置且伸入定位槽内的条状凸条，所述的蒸汽进口位于阳板与阴板之间且位于条状凸条的下方，所述片体的上端通过卡接结构卡接在蒸汽进口内。卡接片体时，将阳板与阴板分开，将片体通过卡接结构卡入到蒸汽进口内后再将阳板与阴板合到一起，以便于片体的卡接。

在上述的换热装置中，所述的卡接结构包括设于蒸汽进口内的其宽度大于蒸汽进口宽度的限位槽和设于片体上端的且位于两层薄膜之间的安装条一，所述的安装条一内具有与流体通道连通的进气口，所述安装条一的厚度大于蒸汽进口的宽度。安装条一起支撑和固定片体的作用，安装时将安装条一固定到片体的上端处，然后将带片体的安装条一放入限位槽内，最后将阳板和阴板合到一起，安装条一的进气口连通流体通道和蒸汽进口。

在上述的换热装置中，所述阳板的一侧上具有若干垂直于阳板设置的连接柱，所述的阴板上具有若干与连接柱配合设置的限位孔，所述的连接柱伸入至与之对应的限位孔内，所述的连接柱位于条状凸条的下方，且所述的连接柱位于限位槽的上方。通过设置的连接柱和限位孔能将阳板和阴板连接到一起。

在上述的换热装置中，所述的阳板远离条状凸条的一侧具有若干竖直延伸的导流槽一，所述的阴板远离定位槽的一侧具有若干竖直设置的导流槽二，所述的导流槽二与导流槽一相对设置。安装时，将布膜器和与之相邻的布膜器贴靠设置，即布膜器的阳板和与之相邻的布膜器的阴板贴靠设置，此时位于该阳板上的导流槽一和位于该阴板上的导流槽二相对设置且构成了供污水通过的过流流道。

在上述的换热装置中，所述的上安装座内具有贯通设置的纵向通孔和与纵向通孔导通的横向通孔，若干所述的布膜器依次贴靠到一起后设于纵向通孔内，若干所述布膜器的蒸汽进口与横向通孔连通。横向通孔的宽度与纵向通孔的宽度相等且对中设置，若干布膜器贴靠到一起后所构成整体的形状与纵向通孔的形状相等且紧配合于纵向通孔内，由横向通孔进入的加热蒸汽可全部进入到蒸汽进口内，由纵向通孔进入的污水可经过流流道往下流出。其中，布膜器的上端与安装座的上端平齐。

在上述的换热装置中，所述的下安装座内具有凹槽和位于下安装座侧部的与凹槽连通的出水口，若干所述的冷凝水收集器依次贴靠到一起后设于凹槽的上部，所述冷凝水收集器的上端与下安装座的上端平齐，所述出水口的内端位于冷凝水收集器的下方处。若干冷凝水收集器贴靠到一起后所构成整体的形状与凹槽的形状相同且紧配合于凹槽内，加热蒸汽变为冷凝水后进入到冷凝水出口内，随后进入到凹槽内，由出水口集中收集。而污水吸热蒸发变成的水蒸气由片体表面散出，剩余的浓液沿着片体表面向下流动至冷凝水收集器的上表面，然后沿着冷凝水收集器的上表面向两侧水平流出。

在上述的换热装置中，所述片体的下端位于两层薄膜之间设有安装条二，所述的安装条二内具有与流体通道连通出液口，所述出液口的下端与凹槽连通。安装条二起到支撑和固定片体下端的作用，安装时将安装条二固定到片体的下端处，然后将带片体的安装条二放入冷凝水收集器的冷凝水出口内，安装好后，由片体表面下流的浓液不会进入到冷凝水出口内。

在上述的换热装置中，所述的薄膜由高分子聚合物制成，所述薄膜的厚度为0.02-0.04mm。其中两层薄膜通过超声波焊接或者热熔固定在一起。

在上述的换热装置中，所述薄膜的厚度为0.02mm。

本换热装置在具体使用时，将其装入到一个封闭的筒体内，在换热装置的上方设置布水器，筒体的下端连接有输液管，输液管的另一端延伸至换热装置的上方并与布水器连接，在输液管上设有进水管，在进水管与布水器之间设有循环泵，而且在筒体的侧部设置与横向通孔连通的加热蒸汽管、用于收集污水受热蒸发产生的二次蒸汽的二次蒸汽管以及与出水口连通的冷凝水管。其工作过程如下：将污水注入到进水管内，在循环泵的作用下运动至布水器内，布水器使污水均匀洒落到布膜器上，经过流流道向下流动，位于流体通道内的加热蒸汽与位于片体外部的污水进行换热，加热蒸汽变为冷凝水后进入到冷凝水出口内被冷凝水管集中收集，而污水吸热蒸发变成的二次蒸气由片体表面散出，最后由二次蒸汽管流出，剩余的浓液沿着片体表面向下流动至冷凝水收集器上，然后沿冷凝水收集器表面向两侧水平流如到筒体的下部，随后再与进水管内进入的水汇集，再次经循环泵进入到换热装置内实现换热，将污水中的可溶性固体有效分离。其中上安装座和下安装座分别通过安装支架固定在筒体内。

与现有技术相比，本换热装置具有以下优点：

通过安装条一将片体的上端安装到布膜器内，通过安装条二将片体的下端安装到冷凝水收集器内，再将若干布膜器依次贴靠到一起后安装到上安装座内，将若干冷凝水收集器依次贴靠到一起后安装到下安装座内，组装方便，结构稳定性高；可根据实际需求设置板状换热单元的数量，满足不同需求，适用范围广；采用波浪形的流体通道增加了加热蒸汽的路径，提高了换热效率。

附图说明

图1是本发明提供的较佳实施例的结构示意图。

图2是本发明提供的较佳实施例侧视图。

图3是本发明提供的板状换热单元的纵向剖视图。

图4是本发明提供的阳板的背面图。

图5是本发明提供的阴板的背面图。

图6是本发明提供的安装条一的横向剖视图。

图7是本发明提供的安装条二的横向剖视图。

图8是本发明提供的冷凝水收集器的横向剖视图。

图9是本发明提供的较佳实施例的应用图。

图中，1、上安装座；2、下安装座；3、过流流道；4、片体；5、冷凝水收集器；6、蒸汽进口；7、冷凝水出口；8、流体通道；9、阳板；10、阴板；11、定位槽；12、条状凸条；13、限位槽；14、安装条一；15、进气口；16、连接柱；17、限位孔；18、导流槽一；19、导流槽二；20、纵向通孔；21、横向通孔；22、出水口；23、安装条二；24、出液口；25、筒体；26、布水器；27、输液管；28、进水管；29、循环泵；30、加热蒸汽管；31、二次蒸汽管；32、冷凝水管；33、安装支架。

实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示的换热装置，包括上安装座1、下安装座2和若干相互平行设置的板状换热单元，如图2所示，两相邻的板状换热单元之间形成有供污水通过的过流流道3。如图3所示，板状换热单元包括竖直设于上安装座1内的布膜器、其上端卡接在布膜器内的由两层薄膜叠合而成的片体4和设于下安装座2内的冷凝水收集器5，片体4的下端卡接在冷凝水收集器5内，布膜器内具有沿片体4的宽度方向横向延伸的蒸汽进口6，如图8所示，冷凝水收集器5内设有冷凝水出口7，如图1所示，两层薄膜之间具有若干条波浪形的流体通道8，流体通道8的上端与蒸汽进口6连通，其下端与冷凝水出口7连通。

在使用时，若干个布膜器相对固连在一起，若干冷凝水收集器5也相对固连在一起。污水从上方均匀落入到该换热装置上，并沿过流流道3往下流动，加热蒸汽从蒸汽进口6内进入到片体4的流体通道8内，随后沿着流体通道8向下流动，位于流体通道8内的加热蒸汽与位于片体4外部的污水进行换热，加热蒸汽变为冷凝水后进入到冷凝水出口7内被集中收集，而污水吸热蒸发变成的水蒸气由片体4表面散出，剩余的浓液沿着片体4表面向下流动至冷凝水收集器5上，然后沿冷凝水收集器5表面向两侧水平流出。

如图3所示，布膜器包括阳板9和与阳板9相对设置的阴板10，阴板10的上部具有沿片体4的宽度方向横向延伸的定位槽11，阳板9的上部具有与定位槽11配合设置且伸入定位槽11内的条状凸条12，蒸汽进口6位于阳板9与阴板10之间且位于条状凸条12的下方，片体4的上端通过卡接结构卡接在蒸汽进口6内。卡接片体4时，将阳板9与阴板10分开，将片体4通过卡接结构卡入到蒸汽进口6内后再将阳板9与阴板10合到一起，以便于片体4的卡接。

如图3所示，卡接结构包括设于蒸汽进口6内的其宽度大于蒸汽进口6宽度的限位槽13和设于片体4上端的且位于两层薄膜之间的安装条一14，如图6所示，安装条一14内具有与流体通道8连通的进气口15，安装条一14的厚度大于蒸汽进口6的宽度。安装条一14起支撑和固定片体4的作用，安装时将安装条一14固定到片体4的上端处，然后将带片体4的安装条一14放入限位槽13内，最后将阳板9和阴板10合到一起，安装条一14的进气口15连通流体通道8和蒸汽进口6。

如图3所示，阳板9的一侧上具有若干垂直于阳板9设置的连接柱16，阴板10上具有若干与连接柱16配合设置的限位孔17，连接柱16伸入至与之对应的限位孔17内，连接柱16位于条状凸条12的下方，且连接柱16位于限位槽13的上方。通过设置的连接柱16和限位孔17能将阳板9和阴板10连接到一起。

如图4所示，阳板9远离条状凸条12的一侧具有若干竖直延伸的导流槽一18，如图5所示，阴板10远离定位槽11的一侧具有若干竖直设置的导流槽二19，导流槽二19与导流槽一18相对设置。安装时，将布膜器和与之相邻的布膜器贴靠设置，即布膜器的阳板9和与之相邻的布膜器的阴板10贴靠设置，此时位于该阳板9上的导流槽一18和位于该阴板10上的导流槽二19相对设置且构成了供污水通过的过流流道3。

如图1所示，上安装座1内具有贯通设置的纵向通孔20和与纵向通孔20导通的横向通孔21，若干布膜器依次贴靠到一起后设于纵向通孔20内，若干布膜器的蒸汽进口6与横向通孔21连通。横向通孔21的宽度与纵向通孔20的宽度相等且对中设置，若干布膜器贴靠到一起后所构成整体的形状与纵向通孔20的形状相等且紧配合于纵向通孔20内，由横向通孔21进入的加热蒸汽可全部进入到蒸汽进口6内，由纵向通孔20进入的污水可经过流流道3往下流出。其中，布膜器的上端与安装座的上端平齐。

本实施例中，下安装座2内具有凹槽和位于下安装座2侧部的与凹槽连通的出水口22，若干冷凝水收集器5依次贴靠到一起后设于凹槽的上部，冷凝水收集器5的上端与下安装座2的上端平齐，出水口22的内端位于冷凝水收集器5的下方处。若干冷凝水收集器5贴靠到一起后所构成整体的形状与凹槽的形状相同且紧配合于凹槽内，加热蒸汽变为冷凝水后进入到冷凝水出口7内，随后进入到凹槽内，由出水口22集中收集。而污水吸热蒸发变成的水蒸气由片体4表面散出，剩余的浓液沿着片体4表面向下流动至冷凝水收集器5的上表面，然后沿着冷凝水收集器5的上表面向两侧水平流出。

如图3所示，片体4的下端位于两层薄膜之间设有安装条二23，如图7所示，安装条二23内具有与流体通道8连通出液口24，出液口24的下端与凹槽连通。安装条二23起到支撑和固定片体4下端的作用，安装时将安装条二23固定到片体4的下端处，然后将带片体4的安装条二23放入冷凝水收集器5的冷凝水出口7内，安装好后，由片体4表面下流的浓液不会进入到冷凝水出口7内。

本实施例中，薄膜由高分子聚合物制成，薄膜的厚度为0.02-0.04mm，优选为0.02mm，其中两层薄膜通过超声波焊接或者热熔固定在一起。

本换热装置在具体使用时，将其装入到一个封闭的筒体25内，如图9所示，在换热装置的上方设置布水器26，筒体25的下端连接有输液管27，输液管27的另一端延伸至换热装置的上方并与布水器26连接，在输液管27上设有进水管28，在进水管28与布水器26之间设有循环泵29，而且在筒体25的侧部设置与横向通孔21连通的加热蒸汽管30、用于收集污水受热蒸发产生的二次蒸汽的二次蒸汽管31以及与出水口22连通的冷凝水管32。其工作过程如下：将污水注入到进水管28内，在循环泵29的作用下运动至布水器26内，布水器26使污水均匀洒落到布膜器上，经过流流道3向下流动，位于流体通道8内的加热蒸汽与位于片体4外部的污水进行换热，加热蒸汽变为冷凝水后进入到冷凝水出口7内被冷凝水管32集中收集，而污水吸热蒸发变成的二次蒸气由片体4表面散出，最后由二次蒸汽管31流出，剩余的浓液沿着片体4表面向下流动至冷凝水收集器5上，然后沿冷凝水收集器5表面向两侧水平流如到筒体25的下部，随后再与进水管28内进入的水汇集，再次经循环泵29进入到换热装置内实现换热，将污水中的可溶性固体有效分离。其中上安装座1和下安装座2分别通过安装支架33固定在筒体25内。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种换热装置，包括上安装座（1）、下安装座（2）和若干相互平行设置的板状换热单元，两相邻的板状换热单元之间形成有供污水通过的过流流道（3），其特征在于，所述的板状换热单元包括竖直设于上安装座（1）内的布膜器、其上端卡接在布膜器内的由两层薄膜叠合而成的片体（4）和设于下安装座（2）内的冷凝水收集器（5），所述片体（4）的下端卡接在冷凝水收集器（5）内，所述的布膜器内具有沿片体（4）的宽度方向横向延伸的蒸汽进口（6），所述的冷凝水收集器（5）内设有冷凝水出口（7），两层薄膜之间具有若干条波浪形的流体通道（8），所述流体通道（8）的上端与蒸汽进口（6）连通，其下端与冷凝水出口（7）连通；所述的布膜器包括阳板（9）和与阳板（9）相对设置的阴板（10），所述阴板（10）的上部具有沿片体（4）的宽度方向横向延伸的定位槽（11），所述阳板（9）的上部具有与定位槽（11）配合设置且伸入定位槽（11）内的条状凸条（12），所述的蒸汽进口（6）位于阳板（9）与阴板（10）之间且位于条状凸条（12）的下方，所述片体（4）的上端通过卡接结构卡接在蒸汽进口（6）内；所述的阳板（9）远离条状凸条（12）的一侧具有若干竖直延伸的导流槽一（18），所述的阴板（10）远离定位槽（11）的一侧具有若干竖直设置的导流槽二（19），所述的导流槽二（19）与导流槽一（18）相对设置；所述的下安装座（2）内具有凹槽和位于下安装座（2）侧部的与凹槽连通的出水口（22），若干所述的冷凝水收集器（5）依次贴靠到一起后设于凹槽的上部，所述冷凝水收集器（5）的上端与下安装座（2）的上端平齐，所述出水口（22）的内端位于冷凝水收集器（5）的下方处。

2.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，所述的卡接结构包括设于蒸汽进口（6）内的其宽度大于蒸汽进口（6）宽度的限位槽（13）和设于片体（4）上端的且位于两层薄膜之间的安装条一（14），所述的安装条一（14）内具有与流体通道（8）连通的进气口（15），所述安装条一（14）的厚度大于蒸汽进口（6）的宽度。

3.根据权利要求2所述的换热装置，其特征在于，所述阳板（9）的一侧上具有若干垂直于阳板（9）设置的连接柱（16），所述的阴板（10）上具有若干与连接柱（16）配合设置的限位孔（17），所述的连接柱（16）伸入至与之对应的限位孔（17）内，所述的连接柱（16）位于条状凸条（12）的下方，且所述的连接柱（16）位于限位槽（13）的上方。

4.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，所述的上安装座（1）内具有贯通设置的纵向通孔（20）和与纵向通孔（20）导通的横向通孔（21），若干所述的布膜器依次贴靠到一起后设于纵向通孔（20）内，若干所述布膜器的蒸汽进口（6）与横向通孔（21）连通。

5.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，所述片体（4）的下端位于两层薄膜之间设有安装条二（23），所述的安装条二（23）内具有与流体通道（8）连通的出液口（24），所述出液口（24）的下端与凹槽连通。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的换热装置，其特征在于，所述的薄膜由高分子聚合物制成，所述薄膜的厚度为0.02-0.04mm。

7.根据权利要求6所述的换热装置，其特征在于，所述薄膜的厚度为0.02mm。