CN112166293B - 板式热交换器、热交换板和处理诸如海水的供给物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于处理供给物的板式热交换器。板式热交换器包括板组，该板组包括多个热交换板且限定加热体积、冷却体积以及多个处理体积。处理体积中的每个包括用于汽化供给物的一部分的汽化区段、用于将供给物的未汽化部分与汽化部分分离的分离区段，以及布置成冷凝供给物的汽化部分的冷凝区段。每个热交换板限定在加热体积与第一处理体积的汽化区段之间的第一热界面、在冷却体积与第二处理体积的冷凝区段之间的第二热界面，以及在两个邻近的处理体积的汽化区段与冷凝区段之间的至少一个另外的热界面。

Description

板式热交换器、热交换板和处理诸如海水的供给物的方法
技术领域
本发明涉及板式热交换器、热交换板和处理诸如海水的供给物的方法。
背景技术
自多年以来，已制造了用于海水脱盐的设备，其中热交换板的一个或若干个板组形成工艺中的主要构件。SE-B-464 938公开此类脱盐设备，其包括设在圆柱形容器中的板组。热交换板不具有用于蒸汽的端口，而替代地热交换板外部的空间用作蒸汽的流径(取决于工艺的种类)。所使用的工艺基于所谓的降膜技术，其中水膜横跨板的宽度分布且在板上向下延伸。在降膜类型的板式汽化器中，每隔一个板间隙构成汽化空间，而其余的板间隙构成用于散热介质的空间。容器是基本圆柱形的压力器皿。在包括若干板组的大设备中，这些可布置在圆柱的纵向方向上。在一定程度上，容器对于设备的尺寸是限制性的，即使设备中可不包括若干容器。
为提高设备的效率，它可设有多级。US 5133837中可找到多级脱盐设备的一个示例，该专利公开一种多级闪蒸器，其中待汽化的海水进入每级器皿的底部室，其中蒸气向上流过除雾器和通道，与凹坑板进行接触，且冷凝物作为薄膜沿板下降并聚集在冷凝物槽中。US 6635150公开一种蒸馏设备，其由交替地热串联地组装的多个级联的基本单元组成。
至少对于较小或中等尺寸的设备，用于容器的成本是用于设备的总成本的大部分。容器的制造和安装复杂且费时。另外，设备的维护和热交换板的清洁是困难的，例如因为板组和热交换板仅可在容器打开之后接近。
在转让给Alfa Laval Corporate AB的国际申请WO 2006/104443 A1中可找到对上文问题的解决方案。它公开一种用于脱盐的板式热交换器。热交换器具有汽化区段、分离区段和冷凝区段。上文提到的热交换器的优点在于它不需要任何容器，因为海水的整个处理在板组中执行。
上文提到的技术仅使用单级。然而，热交换器的效率可通过使用多级来提高。因此，本发明的目标在于提供一种用于脱盐的板式热交换器，其没有对容器的需要，而是包括多级。
发明内容
在第一方面，上文目标通过一种用于处理诸如海水的供给物的板式热交换器来实现，该板式热交换器包括板组，该板组包括以连续顺序布置的多个热交换板，该板组限定用于接收加热介质的加热体积、用于接收冷却介质的冷却体积以及多个处理体积，该体积中的每个在板组中彼此流体地分离，处理体积中的每个包括：
汽化区段，该汽化区段布置成允许供给物的至少一部分汽化，
分离区段，该分离区段布置成将供给物的未汽化部分与供给物的汽化部分分离，以及
冷凝区段，该冷凝区段布置成冷凝供给物的汽化部分，
其中每个热交换板限定在加热体积与多个处理体积中的第一处理体积的汽化区段之间的第一热界面、在冷却体积与多个处理体积中的第二处理体积的冷凝区段之间的第二热界面，以及在两个邻近的处理体积的汽化区段与冷凝区段之间的至少一个另外的热界面。
本热交换器用于处理供给物。供给物典型为液体介质。供给物主要为海水，且处理典型地呈海水脱盐的形式以实现淡水，然而，不排除其它相关应用，且在详细描述中将论述一些此类相关应用。热交换板组包括基本相等尺寸的多个热交换板，其典型地沿水平方向连续地面对面放置。每个热交换板限定热交换器组的基本全高度和宽度，且水平方向构成热交换器组的深度。热交换板的边缘相互密封，以在板之间建立平行的板间隙。热交换板限定不同类型的表面，且当面向彼此来组装时，两种板间隙(即，第一板间隙和第二板间隙)以交替的顺序提供，即，第一板间隙邻近两个第二板间隙定位，当然除了沿水平方向的第一板间隙和最后的板间隙外。
处理体积还相对于彼此基本密封且容纳于板间隙中。处理体积构成板间隙内的单独空间。所有处理体积形成在每个板上。当然，在处理体积中存在入口和出口，例如分别用于引入用于汽化的供给物以及去除淡水和盐水。盐水在这里理解成意指具有比海水更高盐度的水。板典型地在板组中栓接在一起来用于使板可去除以用于维护。热交换板典型地由导热耐腐蚀材料(诸如不锈钢、铝或钛)制成。
供给物(其典型地构成海水)在每个处理体积的汽化区段处引入到板组中，在该汽化区段处，供给物的至少一部分使用热交换板的相反侧上的热流体来汽化。分离区段(其邻近汽化区段定位或定位在汽化区段上方)将供给物的汽化部分与基本由未汽化供给物(即，盐水)组成的其余部分分离。分离区段典型地包括杆、条或波纹等，在其上未汽化供给物受截留且被引出分离区段。冷凝区段允许汽化供给物在热交换板的相反侧上使用冷却物质来冷凝。使冷凝的供给物(诸如淡水)引出热交换器组。
板组中的每个热交换板限定用于在热交换板的每侧上的空间之间交换热量的热界面。通过使用金属(诸如不锈钢、铝或钛)，热界面允许通过板的热接触，然而，防止流体混合。第一处理体积的汽化区段经由第一热界面从加热体积接收加热。在加热体积中，加热介质循环。加热介质可例如为液体，诸如来自船舶发动机的水套冷却水(jacket water)或来自任何其它热源(诸如热油)的类似加热水。它还可为气体，诸如蒸汽和蒸气。第二处理体积的冷凝区段经由热交换板上的第二热界面从冷却体积接收冷却。在冷却体积中，冷却介质循环。冷却介质典型为液体，诸如自然冷却水，优选为海水。备选地，可使用其它冷却介质。因此，每个板接触并在板组的所有不同体积之间形成屏障，且所有处理级可在相同板上执行。这允许紧凑的设计。
每个热交换板还限定在两个邻近的处理体积的汽化区段与冷凝区段之间的至少一个另外的热界面。例如，在两个处理体积的情况下，第一处理体积的冷凝区段邻近第二处理体积的汽化体积定位且与其成热关系。在多于两个处理体积的情况下，冷凝区段邻近下一较高的处理体积的汽化区段定位且与其成热关系，使得较低的处理体积的冷凝能量可用作用于下一较高的处理体积的汽化能量。以该方式，节约能量。每个处理体积可被认为是处理级。
可调节处理体积中的压力，以允许供给物在合适的温度下在汽化区段中汽化和在冷凝区段中冷凝。
根据第一方面的另外的实施例，板组限定至少两个处理体积，优选地3、4、5、6、7、8、9或10个处理体积，其布置成使得两个邻近的处理体积限定在相应邻近的冷凝区段与汽化区段之间的热界面。
因此，处理体积热串联地热连接，意味着冷凝区段与相邻的处理体积的汽化区段热连接。处理体积的数量在原理上可为无限的，然而，因为处理体积实际上都在不同的温度和压力范围内操作，处理体积的数量有限。实际上，数量可限于上文提到的那些。除了第一个外的每个处理体积使用来自邻近的处理体积的能量，且因此能量节省通过添加体积的数量来增加。
根据第一方面的另外的实施例，热交换板是压缩模制的。
以该方式，板的表面结构可制成波纹状以增加表面积且从而增加热传递。
根据第一方面的另外的实施例，第二处理体积中的压力和温度低于第一处理体积中的。
为了第一体积的冷凝区段能够加热第二体积的汽化区段且能够在冷凝第一体积的供给物时汽化第二体积中的供给物，第一处理体积中的压力和温度应高于第二处理体积中的压力和温度。
当使用多于两个处理体积(即，使用多于两个处理级)时，原理是相同的。邻近的较高的处理体积中的压力和温度低于邻近的较低的处理体积中的。换句话说，压力和温度从第一处理体积通过可选的中间处理体积到第二体积降低。从而形成平衡。
根据第一方面的另外的实施例，处理体积借助于垫圈彼此流体地分离。
通过使用垫圈，例如橡胶垫圈，板组可适当地密封，同时仍允许板组的各个热交换板容易分离，即，允许去除一个或多个热交换板以用于清洁和/或维护。此外，垫圈的使用消除对用于容纳板的储箱的需要。
根据第一方面的另外的实施例，汽化区段包括定位在汽化区段的顶部处的供给物入口。
上文构造隐含使用所谓的降膜技术，其中供给物从上方供给到每个界面的汽化区段中。
根据第一方面的另外的实施例，汽化区段包括定位在汽化区段的底部处的供给物入口。
上文构造隐含使用所谓的升膜技术，其中供给物从下方供给到每个界面的汽化区段中。因此，典型地，用于供给物的入口是在汽化区段的底部部分处的小孔。供给物的部分汽化且上升到冷凝区段，它在该冷凝区段处冷凝。
根据第一方面的另外的实施例，当板组设置在正常使用位置中时，处理体积中的每个包括定位在汽化区段的底部处的供给物入口和定位在分离区段下方的未汽化供给物出口。
供给物入口用于将供给物(例如海水)引入到汽化区段中。以该方式，供给物可有效地引入到处理空间中的每个的汽化区段中。未汽化供给物出口用于使构成盐水或其它浓缩物的未汽化供给物从处理空间中的每个的分离区段去除。
根据第一方面的另外的实施例，对于除了第一处理体积外的多个处理体积中的至少一个处理体积，供给物入口邻近每个热交换板的中心轴线定位。
当板组设置在正常使用位置中时，中心轴线在每个热交换板的两个侧边缘之间基本居中地且基本竖直地延伸。以该方式，对于除了第一个外的每个处理体积，可使用用于供给物的单个中心入口导管，而不是如第一处理体积中所使用的在相反的板边缘处的两个单独导管。在第一处理体积中，加热区段的入口和出口通常居中定位，使居中定位的入口导管不可行。因此，除了第一个外的每个处理体积节省一个导管。此外，不具有在板的边缘处的供给物入口允许更多空间用于汽化。
根据第一方面的另外的实施例，对于除了第一处理体积外的多个处理体积中的至少一个处理体积，未汽化供给物出口邻近每个热交换板的中心轴线定位。
当板组设置在正常使用位置中时，中心轴线在每个热交换板的两个侧边缘之间基本居中地且基本竖直地延伸。由于船舶上的摇晃，居中定位的未汽化供给物出口可有益于去除盐水。此外，不具有在板的边缘处的未汽化供给物出口将允许板上更多空间用于汽化供给物的通路。
根据第一方面的另外的实施例，至少一个热交换板限定在至少一个处理体积的分离区段处的一个或多个孔口。
以该方式，供给物可在板的两侧上流动，因此增加用于分离供给物的汽化部分和供给物的未汽化部分的有效表面积。
根据第一方面的另外的实施例，对于至少一个处理体积，汽化区段和冷凝区段布置在相同的板间隙中，和/或对于至少一个处理体积，汽化区段和冷凝区段布置在相反的板间隙中。
板间隙限定为由两个邻近的热交换板包围的空间。汽化区段和冷凝区段的位置可变化。
根据第一方面的另外的实施例，在使用期间，第二处理体积的冷凝区段设置在第一处理体积的汽化区段上方，且在每个处理体积内，汽化区段设置在分离区段下方，且分离区段设置在冷凝区段下方。
海水经由供给物入口供给到汽化区段中。用于供给物入口的海水可取自用于待预热的供给物的冷却水。以该方式，更少的能量用于供给物的加热。分离区段的浓缩物出口连接接收供给物的未汽化部分。淡水出口聚集来自冷凝级的冷凝的淡水且将它引出设备。
根据第一方面的另外的实施例，热交换板的数量在4-1000个热交换器板的范围内，诸如优选地在10-100个的范围内。
板的数量可取决于热交换器的期望输出来变化。
根据第一方面的另外的实施例，热交换器还包括覆盖板组的两个相反侧的成对端板。
端板与螺栓一起使用以保持板组的内部压力且保证实现和保持正确的组装长度。它们还有助于实现额外的稳定性。它们可比制得薄以增加热传递的热交换板制得更厚且更刚性。
板组可包括相反的端板以用于增加稳定性。
在第二方面，上文目标通过制造用于处理诸如海水的供给物的热交换器的方法来实现，该方法包括：
提供多个热交换板，每个热交换板限定第一热界面、第二热界面和至少一个另外的热界面，以及
通过以连续顺序布置多个热交换板来形成板组，其中板组限定用于接收加热介质的加热体积、用于接收冷却介质的冷却体积以及多个处理体积，该体积中的每个在板组中彼此流体地分离，处理体积中的每个包括：
汽化区段，该汽化区段布置成允许供给物的至少一部分汽化，
分离区段，该分离区段布置成将供给物的未汽化部分与供给物的汽化部分分离，以及
冷凝区段，该冷凝区段布置成冷凝供给物的汽化部分，
其中第一热界面限定于加热体积与多个处理体积中的第一处理体积的汽化区段之间，第二热界面限定于冷却体积与多个处理体积中的第二处理体积的冷凝区段之间，且至少一个另外的热界面限定于两个邻近的处理体积的汽化区段与冷凝区段之间。
根据第二方面的上文方法可优选地与根据第一方面的板式热交换器的上文实施例中的任一个一起使用。
在第三方面，上文目标通过一种用于板式热交换器的板来实现，该板式热交换器用于处理诸如海水的供给物，该板式热交换器包括板组，该板组包括以连续顺序布置的多个热交换板，该板组限定用于接收加热介质的加热体积、用于接收冷却介质的冷却体积以及多个处理体积，该体积中的每个在板组中彼此流体地分离，处理体积中的每个包括：
汽化区段，该汽化区段布置成允许供给物的至少一部分汽化，
分离区段，该分离区段布置成将供给物的未汽化部分与供给物的汽化部分分离，以及
冷凝区段，该冷凝区段布置成冷凝供给物的汽化部分，
其中每个热交换板限定在加热体积与多个处理体积中的第一处理体积的汽化区段之间的第一热界面、在冷却体积与多个处理体积中的第二处理体积的冷凝区段之间的第二热界面，以及在两个邻近的处理体积的汽化区段与冷凝区段之间的至少一个另外的热界面。
以该方式实现一种用于热交换器的热交换板，该热交换器用于处理诸如海水的供给物，该热交换板限定用于分离加热体积和第一处理体积的汽化区段的第一热界面、用于分离冷却体积和第二处理体积的冷凝区段的第二热界面，以及在两个邻近的处理体积的汽化区段与冷凝区段之间的至少一个另外的热界面。
根据第三方面的上文热交换板可优选地与根据第一方面的板式热交换器的上文实施例中的任一个和/或与根据第一方面的方法的上文实施例中的任一个一起使用。
板组可由单种板类型组成。板组中的每隔一个板然后转动180度，以建立不同类型的两种板间隙。备选地，板组可由多种板类型组成，诸如两种板类型，其在板组中以交替的顺序组装。
附图说明
图1示出使用升膜技术的根据本发明的板组。
图2示出上文板组的截面图。
图3A示出上文板组的板中的一个的前视图。
图3B示出板组的上文提到的板的后视图。
图4A示出加热体积的工作原理。
图4B示出第一处理体积的工作原理。
图4C示出冷却体积的工作原理。
图4D示出第二处理体积的工作原理。
图5A示出在两个邻近的处理体积之间的热交叉部(intersection)中不具有中心出口的备选板的前视图。
图5B示出上文提到的备选板的后视图。
图6A示出包括四个处理体积的板组的板的前视图。
图6B示出包括四个处理体积的板组的上文提到的板的后视图。
图7A示出呈根据降膜原理来操作的热交换器形式的脱盐设备的热交换板的A侧的前视图。
图7B示出图7A的热交换板的相反B侧的前视图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的板组。板组包括多个热交换板43。板43可例如由不锈钢、铝或钛制成。端口由箭头示意性地示出。端口44是用于冷却介质的入口端口。端口45是用于冷却介质的出口端口。端口46是用于加热介质的入口端口。端口47是用于加热介质的出口端口。端口48是用于供给物的入口端口。当板组用于脱盐设备中时供给物主要为海水，然而，其它供给物是可能的，诸如在用于生产果类浓缩物的设备的情况下的原果汁。供给物还可取自用于冷却介质45的出口端口。端口49是用于经处理的供给物(诸如在脱盐设备的情况下的淡水)的出口端口。
图2示出板组42的截面图。热流体(诸如在设备定位于船舶上的情况下的水套冷却水)在加热体积50中循环。板43在加热体积50与第一处理体积53的邻近汽化区段52之间形成热界面51。供给物54引入到第一处理体积53的汽化区段52的下部部分中。供给物由穿过热界面51的加热体积50中的加热介质来加热，使得供给物54的一部分汽化形成蒸气，典型地在例如脱盐设备中的含水供给物的情况下为蒸汽。蒸汽如由箭头示出的那样向上移动，且进入第一处理体积53的分离区段55。在分离区段55中，去除任何未汽化供给物。蒸汽然后进入第一处理体积53的冷凝区段56。在冷凝区段56中，蒸汽冷凝为冷凝物57，该冷凝物57构成淡水。淡水通过淡水出口端口引出。在分离区段55中穿过板43形成通路58a/b。
在第一处理体积53的冷凝区段56处，板43与第二处理体积53'的邻近汽化区段52'形成热界面59。供给物54'引入到第二处理体积53'的汽化区段52'的下部部分中。在第二处理体积53'中，压力和温度低于第一处理体积53中的。因此，第二处理体积53'中的供给物54'将在比第一处理体积53中的供给物54更低的温度下汽化(和冷凝)。供给物54'通过热界面59由第一处理体积53的冷凝区段56加热，使得供给物54'汽化成蒸汽，同时第一处理体积53的冷凝区段56中的蒸汽冷凝为水。
第二处理体积53'中的蒸汽如由箭头示出的那样向上移动，且进入第二处理体积53'的分离区段55'。在分离区段55'中，去除任何未汽化供给物。蒸汽然后进入第二处理体积53'的冷凝区段56'。在冷凝区段56'中，蒸汽冷凝为冷凝物57'，该冷凝物57'构成淡水。淡水通过淡水出口端口引出。在分离区段55中在板43中形成通路58a/b。
冷却体积60设在板组的顶部处。在冷却体积60中，冷却介质循环。冷却介质经由板43中的热界面61来冷却第二处理体积53'的冷凝区段56'。
未汽化供给物构成具有升高盐度的盐水，且使其引出板组。在其它应用中，未汽化供给物可为产物，例如在用于生产浓缩汁的设备的情况下，供给物是原果汁，且未汽化供给物构成浓缩汁。
粗黑线62形成垫圈，该垫圈包围板间隙且分离体积。端口和通路使板间隙互连，使得加热体积、冷却体积、第一处理体积和第二处理体积的板间隙各自形成相应的互连空间。
图3A示出板组的板43中的一个的前视图。用于冷却介质的端口44、45和用于加热介质的端口46、47密封隔开板的本侧，限定第一板间隙。来自端口48的供给物经由第一处理体积中的入口孔48a进入汽化区段52。汽化的蒸汽流向定位在汽化区段52上方的分离区段55，且经由通路58a/b穿过板43流向相邻的板间隙。通路58a从而保证汽化供给物到达板43的两侧，而通路58b在那里将蒸气引向其中发生冷凝的间隙中。未汽化供给物经由未汽化供给物出口端口63流出。未汽化供给物在脱盐设备中构成盐水，但可备选地构成浓缩产物，诸如浓缩汁。第一处理体积的冷凝区段定位在板的相反侧上，且因此不在本视图中示出。
使用来自第一处理体积的相反冷凝区段的热量，汽化还在第二处理体积的汽化区段52'中发生(关于图4B来描述)。供给物经由端口48'和孔48a'引入到第二处理体积的汽化区段52'中。汽化的蒸汽通过第二处理体积的分离区段55'流向第二处理体积的冷凝区段56'，在该处蒸汽冷凝为水。淡水经由端口49'离开冷凝区段56'。
用于将供给物引入到第二处理体积中的端口48'居中定位在板43上。以该方式，第二处理体积中的供给物入口连接的数量与第一处理体积相比从2减小到1。这导致管路和切割成本的降低，且它允许更好地使用板面积。此外，不具有在板的边缘处的供给物入口允许更多空间用于汽化。
此外，用于第二处理体积的未汽化供给物出口端口63'也居中定位在板43上。以该方式，第二处理体积中的未汽化供给物出口连接的数量与第一处理体积相比也从2减小到1，且不具有在板的边缘处的未汽化供给物出口将允许板上更多空间用于汽化供给物的通路和用于汽化的更多空间。由于船舶上的摇晃，居中定位的未汽化供给物出口可有益。
图3B示出板组的上文提到的板43'的后视图。这里，加热介质在加热体积50中循环以用于加热第一处理体积的相反汽化区段，且冷却介质在冷却体积60中循环以用于冷却第二处理体积的相反冷凝区段。
冷凝区段56加热定位在板的相反侧上的第二处理体积的汽化区段。来自第一处理体积的汽化区段的蒸汽通过第一处理体积的分离区段55中的通路58b接收。淡水经由端口49离开冷凝区段56。垫圈62由粗黑线表示。
图4A示出根据本发明的另一实施例的板组42。本视图用箭头示出加热介质引入到板组中以及在加热体积50处加热介质在板间隙中循环。
图4B示出图4A的板组42。本视图用箭头示出在第一处理体积中供给物在端口48处引入到板组中。供给物进入第一处理体积的汽化区段52，且汽化(由于来自相反加热体积的热量)。汽化供给物继续到分离区段55，在该分离区段55处去除未汽化的部分。其余的蒸汽或蒸气在冷凝区段处冷凝，且所得到的水或液体通过端口49引出。未汽化供给物(盐水/浓缩物)通过未汽化供给物出口端口63引出。
图4C示出图4A的板组42。本视图用箭头示出冷却介质引入到板组中以及在冷却体积60处冷却介质在板间隙中循环。
图4D示出图4A的板组42。本视图用箭头示出在第二处理体积中供给物在端口48'处引入到板组中。供给物进入第二处理体积的汽化区段52'，且汽化(由于来自第一体积的相反冷凝区段的热量)。第二处理体积的汽化区段中的压力和温度低于第一体积的冷凝区段中的，使得可发生冷凝和汽化。汽化供给物继续到分离区段55'，在该分离区段55'处去除供给物的未汽化部分。其余的蒸汽或蒸气在冷凝区段56'处冷凝，且所得到的水或液体通过端口49引出。供给物的未汽化部分(例如盐水或浓缩物)通过未汽化供给物出口端口63'引出。
图5A示出用于备选板组的备选板的前视图。本板的前部与前一板的前部之间的唯一差别在于，在第一处理体积中，有通路58a/b居中定位在板上，而淡水聚集在定位于板的边缘处的两个端口49处。以该方式，避免具有定位在板组的两个邻近的处理体积之间的热交叉部中的端口。具有定位在那里的端口将需要端板中的孔，其将使端板更弱。
图5B示出备选板组的上文提到的备选板的后视图。本板的后侧的功能原理与前一板的后侧等同。
图6A和图6B分别示出板组的板43的前视图和后视图，该板组包括如图中指示的四个处理体积53、53'、53''、53''''(或更多个)。除了四个处理体积53、53'、53''、53'''(或更多个)热串联地连接而不是两个外，功能原理与前一板相同。
因此，加热体积经由板界面来热连接到第一处理体积的汽化区段。第一处理体积的冷凝区段热连接到第二处理体积的相反汽化区段。第二处理体积的冷凝区段热连接到第三处理体积的相反汽化区段。第三处理体积的冷凝区段热连接到第四处理体积的相反汽化区段。最后，第四处理体积的冷凝区段热连接到冷却体积。
热连接经由板上的热界面来建立。压力和温度从第一处理体积到第四处理体积降低。
图7A示出根据降膜原理来操作的备选实施例的脱盐设备的热交换板的A侧的前视图，而图7B示出热交换板的相反B侧的前视图。
板以交替的构造安装在板组中，且通过简单地将板转动180度，可形成两种不同板表面A或B中的一种。在板的相反侧上使用不同的垫圈，使得实现通道和区段的期望组合。
在板的相反短端中的每个处，存在三个大端口1-6，且在端口1-6之间，以水平连续的构造提供板中的八个热界面7-14。端口1是用于加热介质(优选为水，诸如水套冷却水，或备选地，可使用气体，诸如蒸汽/蒸气)的入口。端口2是用于加热介质的出口端口。端口3和4是用于供给物(诸如海水)的入口端口，且端口5和6分别是用于冷却介质(优选为水，诸如海水)的入口端口和出口端口。
在热界面7处，加热介质在热交换板的一侧上的加热体积中和在热交换板的相反侧上的汽化区段17中流动，从供给物入口通孔19进入的供给物发生汽化。汽化的供给物形成蒸汽，该蒸汽流入冷凝区段15a，在该冷凝区段15a处它冷凝(由于冷凝区段15a中的较低温度)。蒸汽通过分离区段20，在该分离区段20处液滴和未汽化供给物聚集且引向端口21，该端口21去除过量的盐水。冷凝区段15a由垫圈界定。垫圈由较粗的线示出。可提供孔23来用于排空不可冷凝气体。冷凝的蒸汽经由冷凝物出口24a流出。汽化区段17、分离区段20和冷凝区段15a形成第一处理体积。
当蒸汽在冷凝区段15a中冷凝时，热量传递到汽化区段14a中的供给物，其引起供给物汽化和流入冷凝区段15b。汽化区段14a和冷凝区段15b与它们之间的分离区段(未标号)一起形成另外的处理体积。在其余的界面中重复相同的过程，直到最后的冷凝区段18。在端口4与6之间的冷凝区段18处，存在具有用于排空不可冷凝气体的端口26的排空室25。供给物入口3和4经由分配通道27、28abcdef、29互连，该分配通道经由孔30互连。
本热交换器具有五个处理体积，其各自具有汽化区段、分离区段和冷凝区段，然而，两个起及以上的任何数量可为可行的。更大数量的处理体积将产生更好的热效率；然而，热交换器的成本和复杂性也将增加，且因此所选的(例如，最经济的)处理数量将随情况变化，且除了加热体积和冷却体积外仅具有两个处理体积的热交换器可很好。在此类情况下，提供一个热界面用于在第一处理体积的冷凝区段与第二处理体积的汽化区段之间热交换。
设想到，虽然根据本发明的板组主要用于脱盐设备中海水的脱盐，存在若干其它使用领域。这些使用领域包括但不限于废水的净化以及使用浓缩物而不是冷凝物的应用，诸如果汁的制造等。在此类应用中，原果汁作为供给物提供，且允许原汁的水含量的一部分汽化。其余的浓缩物聚集在未汽化供给物出口处。类似的工艺可用于不含水的供给物，诸如乙醇精制等。

Claims (20)

1.一种用于处理供给物的板式热交换器，所述板式热交换器包括板组，所述板组包括以连续顺序布置的多个热交换板，所述板组限定用于接收加热介质的加热体积、用于接收冷却介质的冷却体积以及多个处理体积，所述体积中的每个在所述板组中彼此流体地分离，所述处理体积相对于彼此基本密封且容纳于板间隙中，所述处理体积中的每个包括：
汽化区段，所述汽化区段布置成允许所述供给物的至少一部分汽化，
分离区段，所述分离区段布置成将所述供给物的未汽化部分与所述供给物的汽化部分分离，以及
冷凝区段，所述冷凝区段布置成冷凝所述供给物的汽化部分，
其中，每个热交换板限定在所述加热体积与所述多个处理体积中的第一处理体积的汽化区段之间的第一热界面、在所述冷却体积与所述多个处理体积中的第二处理体积的冷凝区段之间的第二热界面，以及在两个邻近的处理体积的汽化区段与冷凝区段之间的至少一个另外的热界面，以及
其中，当所述板组设置在正常使用位置中时，所述处理体积中的每个包括定位在所述汽化区段的底部处的供给物入口和定位在所述分离区段下方的未汽化供给物出口。
2.根据权利要求1所述的板式热交换器，其特征在于，所述供给物是海水。
3.根据权利要求1或2所述的板式热交换器，其特征在于，所述板组限定至少两个处理体积，其布置成使得两个邻近的处理体积限定在相应邻近的冷凝区段与汽化区段之间的热界面。
4.根据权利要求3所述的板式热交换器，其特征在于，所述板组限定3、4、5、6、7、8、9或10个处理体积，其布置成使得两个邻近的处理体积限定在相应邻近的冷凝区段与汽化区段之间的热界面。
5.根据权利要求1或2所述的板式热交换器，其特征在于，所述第二处理体积中的压力和温度低于所述第一处理体积中的压力和温度。
6.根据权利要求1或2所述的板式热交换器，其特征在于，所述体积借助于垫圈彼此流体地分离。
7.根据权利要求1所述的板式热交换器，其特征在于，对于除了所述第一处理体积外的所述多个处理体积中的至少一个处理体积，所述供给物入口邻近每个热交换板的中心轴线定位。
8.根据权利要求1所述的板式热交换器，其特征在于，对于除了所述第一处理体积外的所述多个处理体积中的至少一个处理体积，所述未汽化供给物出口邻近每个热交换板的中心轴线定位。
9.根据权利要求1或2所述的板式热交换器，其特征在于，所述汽化区段包括定位在所述汽化区段的顶部处的供给物入口。
10.根据权利要求1或2所述的板式热交换器，其特征在于，至少一个热交换板限定在至少一个处理体积的所述分离区段处的一个或多个孔口。
11.根据权利要求1或2所述的板式热交换器，其特征在于，对于至少一个处理体积，所述汽化区段和所述冷凝区段布置在相同的板间隙中。
12.根据权利要求1或2所述的板式热交换器，其特征在于，对于至少一个处理体积，所述汽化区段和所述冷凝区段布置在相反的板间隙中。
13.根据权利要求1或2所述的板式热交换器，其特征在于，在使用期间，所述第二处理体积的冷凝区段设置在所述第一处理体积的汽化区段上方，且在每个处理体积内，所述汽化区段设置在所述分离区段下方，且所述分离区段设置在所述冷凝区段下方。
14.根据权利要求1或2所述的板式热交换器，其特征在于，热交换板的数量在4-1000个的范围内。
15.根据权利要求14所述的板式热交换器，其特征在于，热交换板的数量在10-100个的范围内。
16.根据权利要求1或2所述的板式热交换器，其特征在于，所述板式热交换器还包括覆盖所述板组的两个相反侧的成对端板。
17.一种制造用于处理供给物的热交换器的方法，所述方法包括：
提供多个热交换板，每个热交换板限定第一热界面、第二热界面和至少一个另外的热界面，以及
通过以连续顺序布置所述多个热交换板来形成板组，其中，所述板组限定用于接收加热介质的加热体积、用于接收冷却介质的冷却体积以及多个处理体积，所述体积中的每个在所述板组中彼此流体地分离，所述处理体积相对于彼此基本密封且容纳于板间隙中，所述处理体积中的每个包括：
汽化区段，所述汽化区段布置成允许所述供给物的至少一部分汽化，
分离区段，所述分离区段布置成将所述供给物的未汽化部分与所述供给物的汽化部分分离，以及
冷凝区段，所述冷凝区段布置成冷凝所述供给物的汽化部分，
其中，所述第一热界面限定于所述加热体积与所述多个处理体积中的第一处理体积的汽化区段之间，所述第二热界面限定于所述冷却体积与所述多个处理体积中的第二处理体积的冷凝区段之间，且所述至少一个另外的热界面限定于两个邻近的处理体积的汽化区段与冷凝区段之间，以及
其中，当所述板组设置在正常使用位置中时，所述处理体积中的每个包括定位在所述汽化区段的底部处的供给物入口和定位在所述分离区段下方的未汽化供给物出口。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述供给物是海水。
19.一种用于板式热交换器的板，所述板式热交换器用于处理供给物，所述板式热交换器包括板组，所述板组包括以连续顺序布置的多个热交换板，所述板组限定用于接收加热介质的加热体积、用于接收冷却介质的冷却体积以及多个处理体积，所述体积中的每个在所述板组中彼此流体地分离，所述处理体积相对于彼此基本密封且容纳于板间隙中，所述处理体积中的每个包括：
汽化区段，所述汽化区段布置成允许所述供给物的至少一部分汽化，
分离区段，所述分离区段布置成将所述供给物的未汽化部分与所述供给物的汽化部分分离，以及
冷凝区段，所述冷凝区段布置成冷凝所述供给物的汽化部分，
其中，每个热交换板限定在所述加热体积与所述多个处理体积中的第一处理体积的汽化区段之间的第一热界面、在所述冷却体积与所述多个处理体积中的第二处理体积的冷凝区段之间的第二热界面，以及在两个邻近的处理体积的汽化区段与冷凝区段之间的至少一个另外的热界面，以及
其中，当所述板组设置在正常使用位置中时，所述处理体积中的每个包括定位在所述汽化区段的底部处的供给物入口和定位在所述分离区段下方的未汽化供给物出口。
20.根据权利要求19所述的板，其特征在于，所述供给物是海水。
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