CN111121500A - 一种焊有导流板组的逆流式板式换热器 - Google Patents

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胡庆均
王繁华
曲鹏
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Abstract

本发明公开了石油化工换热器技术领域的一种焊有导流片的逆流式板式换热器，包括传热板片，密封垫片，固定压紧板，活动压紧板，压紧螺栓和螺母，上下导杆，其特征在于：所述传热板片的导流区为平整板，在传热板片的导流区焊有导流板组，导流板组的形状与传热板片的导流区的形状一致。采用本发明焊有导流板的逆流式板式换热器，传热板片的导流区为平整板，不压制凹陷或凸起块，导流板焊接在板片的导流区。优点在于：入口处导流片的导流效果好，流体分布均匀，能有效减小板式换热器的换热死区，提高换热效率；导流片的厚度比较小，占据的流通面积小，入口导流区的压力降较低。

Description

一种焊有导流板组的逆流式板式换热器
技术领域
本发明属于石油化工装置中的板式换热器技术领域，具体的说涉及一种焊有导流片的逆流式板式换热器。
背景技术
板式换热器作为一种紧凑高效的换热设备，由于其具有结构紧凑轻巧、传热效果好、对数平均温差大、互换性强、可以灵活拆卸、维修清洗方便、运行费用低等优点，在炼油装置中被广泛应用，发挥了较好的经济效益。可拆式板式换热器是由一系列彼此平行、具有波纹表面的薄金属板、胶垫、压紧板、压紧螺栓、支架等零部件组装而成。
金属波纹板片作为板式换热器最主要的换热元件，要保证其设计结构合理，才能获得更好的传热、阻力特性及承压能力。通常根据用户的需要制作不同槽型或波纹形式的模具，然后将0.5mm～1.2mm的板片采用冷轧加工的方式压制成相应的槽型或波纹板片。相邻两块板片之间不直接接触，形成波纹形曲线通道，流通间距约为2.5～12mm。常用的传热板片的波纹分为两部分，一部分为导流区，主要作用是引导流体均匀分布，另一部分是换热区，主要作用是进行热量交换。通过现有的研究表明，很多板式换热器内流体流动和传热存在明显不均匀性，这种非均匀性流动对板式换热器性能有很大的影响，导致其进出口的另一侧出现明显的传热“死区”。换热器内部流体的分布不均与导流区的结构有直接的关系，优化的导流区能够减小换热死区的面积，保证板式换热器的换热性能。目前，传热板片的导流区主要采用压制的方式做成条状或网格状，通过压制的凹陷或凸起块起到引流的作用。由于板片较薄，压制而成的凹凸波纹高度受限，起到的导流作用有限，且不合格的凹凸波纹导流区可能会因为其在压制过程中产生的应力集中缺陷而引起疲劳裂纹或应力腐蚀。
发明内容
本发明提供了一种焊有导流板的逆流式板式换热器，是针对现有技术中可拆卸逆流式板式换热器导流区流体分布不均匀、导流效果差的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种焊有导流板的逆流式板式换热器，包括传热板片，密封垫片，固定压紧板，活动压紧板，压紧螺栓和螺母，上下导杆，密封垫片粘贴在传热板片之上，传热板片放置于固定压紧板和活动压紧板之间，并悬挂于上导杆上，用紧固螺栓和螺母顺序将固定压紧板、前端板、传热板片、后端板、活动压紧板夹紧，下导杆与上导杆配合，对传热板片起定位作用；其特征在于：所述传热板片的导流区为平整板，在传热板片的导流区焊有导流板组，导流板组的形状与传热板片的导流区的形状一致。
本发明一种焊有导流板的逆流式板式换热器,其进一步特征在于：所述导流板组是数个长条形板片的导流板组成，每个导流板焊接在传热板片的导流区形成导流板组。所述导流板组的数量由传热板片的有效宽度和导流板的间距决定，导流板组的数量＝传热板片的宽度W/导流板间距W1。
本发明一种焊有导流板的逆流式板式换热器,其进一步特征在于：所述导流板组的高度略小于或等于相邻两片传热板片的间距。也就是说每个导流板的高度H1略小于或等于相邻两片传热板片的间距。
本发明一种焊有导流板的逆流式板式换热器,其进一步特征在于：所述导流板组中相邻导流板的近换热区导流板间距W1为5～7倍换热区波纹深度h，一般约为5～40mm。
本发明一种焊有导流板的逆流式板式换热器,其进一步特征在于：所述导流板的厚度δ与传热板片的厚度相同。
本发明一种焊有导流板的逆流式板式换热器,其进一步特征在于：导流板的材料与传热板片的材料相同。导流板与传热板片之间可以采用连续或间断的焊接，焊脚尺寸不得小于板厚，导流板与板片的焊接应该满足NB/T47004-2009的要求。
采用本发明焊有导流板的逆流式板式换热器，传热板片的导流区为平整板，不压制凹陷或凸起块，导流板焊接在板片的导流区。优点在于：
1.入口处导流片的导流效果好，流体分布均匀，能有效减小板式换热器的换热死区，提高换热效率；
2.导流片的厚度比较小，占据的流通面积小，入口导流区的压力降较低；
3.导流片的制作与焊接简单，导流区不需要采用复杂的模具冲压凹凸块，避免了因为冲压过程中应力集中缺陷而引起的疲劳裂纹或应力腐蚀。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。但并不限制本发明的范围。
附图说明
图1本发明一种焊有导流板的逆流式板式换热器的结构示意图；
图2本发明板式换热器的传热板片示意图；
图3本发明传热板片焊有导流片的放大示意图。
图中所示附图标记为：1—固定压紧板，2—活动压紧板，3—导杆支架，4—下导杆，5—上导杆，6—D板，7—传热板片A，8—传热板片B，9—E板，10—紧固螺栓和螺母，11—密封垫片，12—导流板，13—角孔一，14—角孔二，15—角孔三，16—角孔四,D1—导流区1，D2—导流区2，H—换热区，h-换热区波纹深度，W-传热板片有效宽度，W1-近换热区导流板间距，H1-导流片高度，δ-导流片厚度。
具体实施方式
下面结合附图对发明专利作进一步描述。
如图1所示，本发明一种焊有导流板的逆流式板式换热器主要由一定数量的焊有导流板12的传热板片、密封垫片11、固定压紧板1、活动压紧板2、紧固螺栓和螺母10、上导杆5、下导杆4、导杆支架3等零部件组成。焊有导流板12的传热板片是板式换热器的核心组件，传热板片A7和传热板片B8为相邻两片传热板片，组成一个流道。密封垫片14粘贴在传热板片之上，粘贴好密封垫片14的传热板片，按照一定的顺序(传热板片A7和传热板片B8交替排列)放置于固定压紧板1和活动压紧板2之间，并悬挂于上导杆5上，用紧固螺栓和螺母13将固定压紧板1、前端板6、传热板片A7、传热板片B8、后端板9、活动压紧板2夹紧，下导杆4与上导杆配合，对传热板片起定位作用，但不承重，主要是为保证传热板片的对中性。传热板片A7和传热板片B 8的导流区不需要压制波纹形，直接焊有导流板12。传热板片A 7和传热板片B 8的换热区由冲压或辊压成各种波纹形式，主要有水平波纹、皱褶波纹形、锯齿形波纹、人字形波纹等。传热板片A 7和传热板片B 8的材质主要是不锈钢或钛板。板片的厚度为0.5～1.2mm。传热板片A 7和传热板片B 8角上开有流体通道孔，四周及角孔周围压有圈槽。装配时，先将导流板12按照图纸要求焊接于传热板片A 7和传热板片B 8之上，再用粘接剂将密封垫片11粘牢在板片的密封槽中，角孔周围部分槽中根据流动的需要放置密封垫片，当传热板片组借紧固螺栓杆10由固定压紧板1和活动压紧板2压紧时，相邻传热板间角上的开孔形成连续的通道，将介质从进口处引流到金属板组中，并通过导流区的导流板12分配到板片间的狭窄槽道中。D板6和E板9不参与传热，仅在板束两端起密封作用。
如图2所示，在传热板片A 7四周专用槽道内放上密封垫片11，垫片将4个角孔分为两组。流体从角孔一13流入，经导流区的导流板12进行分配，流体流经传热板片7的换热区之后，再由导流板12收集至角孔二14。为了保证流体的密封，需将传热板片A7的几何中心旋转180°后，成为传热板片B 8，再将两片传热板片压紧。对于传热板片B 8，流体从角孔三15流入，经导流区的导流板12进行分配，流体流经传热板片8的换热区之后，再由导流板12收集至角孔四16。这样流体就可以在两块传热板片与密封垫片间形成的封闭空间内流动，传热板片的间隙由板片的触点和垫片的厚度决定。由于传热板片A7和传热板片B 8的导流区为平整板，压紧在一起之后，与独立导流板形成封闭的流道，流体流动方向稳定，且导流板相互支撑，既有利于流体的分配，又尽可能地减小了由于流道局部变窄而产生过大的流动阻力。
如图3所示，导流板12高度H1由相邻两块传热板片的间距决定，流道之间的宽度W1由实际的导流区的宽度和传热板片7和8换热区波纹深度h决定，一般取W1＝(5～7)h。波纹深度h流需综合考虑不同的工况特点确定，可取为2～5mm。流道宽度越小，压降越大，宽度越大，分流效果弱。

Claims (6)

1.一种焊有导流板的逆流式板式换热器，包括传热板片，密封垫片，固定压紧板，活动压紧板，压紧螺栓和螺母，上下导杆，密封垫片粘贴在传热板片之上，传热板片放置于固定压紧板和活动压紧板之间，并悬挂于上导杆上，用紧固螺栓和螺母顺序将固定压紧板、前端板、传热板片、后端板、活动压紧板夹紧，下导杆与上导杆配合，对传热板片起定位作用；其特征在于：所述传热板片的导流区为平整板，在传热板片的导流区焊有导流板组，导流板组的形状与传热板片的导流区的形状一致。
2.根据权利要求1所述的逆流式板式换热器，其特征在于：所述导流板组是数个长条形板片的导流板组成，每个导流板焊接在传热板片的导流区形成导流板组，所述导流板组的数量由传热板片的有效宽度和导流板的间距决定，导流板组的数量＝传热板片的宽度W/导流板间距W1。
3.根据权利要求2所述的逆流式板式换热器，其特征在于：所述导流板组中相邻导流板的近换热区导流板间距W1为5～7倍换热区波纹深度h，一般约为5～40mm。
4.根据权利要求1所述的逆流式板式换热器，其特征在于：所述导流板组的高度略小于或等于相邻两片传热板片的间距。
5.根据权利要求2所述的逆流式板式换热器，其特征在于：所述导流板的厚度δ与传热板片的厚度相同。
6.根据权利要求2所述的逆流式板式换热器，其特征在于：导流板的材料与传热板片的材料相同。
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