CN113670097A - 防止海洋微生物堵塞的可拆式板式热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防止海洋微生物堵塞的可拆式板式热交换器，包括固定压紧板、活动压紧板和数组矩形波纹板片，板片包括角孔区、防护区、导流区和主换热区，导流区与防护区的连接处形成两条密封槽中心线，导流区和主换热区之间的连接线为圆弧线；主换热区设有连续的人字波纹，每条人字波纹水平方向的中心夹角β为50°‑130°，倒成圆角，圆角的半径为20mm‑30mm，波纹节距t为波纹深度的3‑4倍。本发明通过优化板片主换热区的结构，使板片结构趋向流线型，确保满足传热和压降的情况下，使海水在板式热交换器内获得更均匀的分配无死区，更良好的通过性，防止海洋微生物沉积到板片上，产生堵塞，提高了产品的换热效率，延长了产品的使用寿命。

Description

防止海洋微生物堵塞的可拆式板式热交换器
技术领域
本发明涉及热交换设备技术领域，具体的说是一种防止海洋微生物堵塞的可拆式板式热交换器。
背景技术
可拆卸式板式热交换器由数块四周边缘有波纹的金属板片叠装，靠两个压紧板压紧而成，板式热交换器的四个角孔分流和汇集两种流体介质，两种流体介质在热交换器中通过波纹板片以及相应密封垫片分隔而不接触，相应地两种流体介质在波纹板片间流道中流动进行交换。
对于使用海水作为冷介质的热交换器，通常海水从热交换器进口进入，从热交换器出口流出，其进出热交换器的压力降由泵等设备补给，热交换器内的海水介质的压降变化越大就需要更大功率的泵设备。正常情况下，热交换器的压力降在系统设计时已给予保留，但如果微生物通过海水进入热交换器并残留在热交换器通道中滋生和成长，会使热交换器通道变小，将会增大热交换器的压力降，减小热交换器的传热能力。
一般在海水进入热交换器系统管线前，会设置滤网或贝类捕集器等对海水中的沙砾、生物等物质进行过滤，但是仍然有一部分海洋微生物藻类、贝类、软体壳类等穿过过滤装置，进入系统管线到达板式热交换器内部，经过长期的沉淀、微生物生长，容易堵塞热交换器流道，使热交换器出现传热性能下降、压力降增大、介质分配不均等问题，甚至停机，严重影响产品的使用效果及寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种防止海洋微生物堵塞的可拆式板式热交换器，以解决热交换器在海洋工况下容易被堵塞，影响使用效果的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：
一种防止海洋微生物堵塞的可拆式板式热交换器，包括固定压紧板、活动压紧板和安装在固定压紧板与活动压紧板中间的数组板片，板片为矩形的波纹板片，固定压紧板、活动压紧板和板片的四个边角处开设有角孔，角孔为介质进口和介质出口，角孔中安装有过滤器，板片包括对称设置于板片两端的角孔区、防护区、导流区和主换热区，导流区与防护区的连接处形成两条人字状的密封槽中心线，所述导流区和主换热区之间的连接线为圆弧线，主换热区设有连续的人字波纹，在水平和竖直方向均未设加强筋，每条人字波纹水平方向的中心夹角β为50°-130°，中心夹角β倒成圆角，圆角的半径为20mm-30mm，波纹节距t为波纹深度的3-4倍。
优选的，所述主换热区的波纹深度为4.5-5.0mm。
优选的，所述主换热区的每个波纹单元包括波峰、斜面和波谷，波纹单元的纵向截面为三角形，波谷或波峰的两个斜面之间的夹角α为80°-110°。
优选的，所述导流区包括数个沿板片长度方向中心线对称交错布置的凹包和凸包，凹包的中心点连线及凸包的中心点连线分别与两条密封槽中心线相互平行。
优选的，所述凹包和凸包的形状为圆形、方形或者水滴形中的一种或者两种以上组合。
优选的，所述固定压紧板的底部通过螺栓固定安装在地面上，活动压紧板的后方设置有底部通过螺栓固定安装在地面上的立柱，立柱的上部与固定压紧板顶部中间之间安装有上导杆，固定压紧板和活动压紧板的侧边之间通过数个拉杆和下导杆连接。
优选的，所述角孔中安装有介质浓度检测装置。
本发明通过优化板片主换热区的波纹形状、波纹深度、截面形式、导流区结构等方式，板片的整体结构趋向流线型，确保满足传热和压降的情况下，使海水在板式热交换器内获得更均匀的分配无死区，更良好的通过性，防止海洋微生物沉积到板片上，产生堵塞，提高了产品的换热效率，延长了产品的使用寿命。
本发明将主换热区的波纹深度设计为4.5-5.0mm，通道截面积加大，易于海水及杂质通过；
主换热区为规则的连续的人字波纹，减少单独的波纹，降低海洋生物挂壁风险；波谷或波峰的两个斜面之间的夹角α为80°-100°，波纹单元的纵向截面为三角形，两块板片形成的触点面积更小，可以降低堵塞；人字波纹水平方向的中心夹角β为50°-130°，可以根据传热与压降的要求进行调整；中心夹角β倒成圆角，圆角的半径为20mm-30mm，采用小曲率处理，使夹角处的过渡尽可能的平缓，海水中的沙砾和微生物不易在人字夹角处聚集，杂质能够快速通过板片表面而不易沉积。
主换热区的长度可根据需求，通过改变压型模芯长度，增加或缩短板片长度，从而灵活调整换热有效面积。
板片的导流区采用交错布置的凹包和凸包形成正反圆包结构，沿板片长度方向对称布局，可以实现单边流或对角流通道组合。相对于传统的“巧克力块”结构只能实现单边流或对角流，正反圆包结构可以在更多工况下使用。正反圆包结构的导流区，相对于人字波纹延伸出去的导流区结构，流场分配更均匀，且压力降更小。
导流区凹包的中心点连线及凸包的中心点连线分别与两条密封槽中心线相互平行，偏移，且沿板片长度方向中心线镜像布置。在板片组装时，其中一张板片旋转180°，刚好凸包和凹包相重合，形成触点。
导流区与主换热区相邻接区域，使用弧形连接，可有效增强板片刚性。
板片和板片之间通过橡胶垫片相互压缩密封，分隔冷热介质。
角孔中安装有介质浓度检测装置，可以实时监测角孔中介质浓度的变化情况。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中固定压紧板的结构示意图；
图3是图1中板片的结构示意图；
图4是图1中主换热区的结构示意图；
图5是图4中A-A的剖面图；
图6是导流区的结构示意图；
图7是图6中导流区的局部放大图，虚线表示凹包，实线表示凸包；
图8是图7中B-B的剖面图；
图9是图7中C-C的剖面图；
图10是导流区的凹包和凸包为方形的结构示意图；
图11是导流区的凹包和凸包为水滴形的结构示意图；
图中：1、固定压紧板，2、活动压紧板，3、上导杆，4、立柱，5、拉杆，6、下导杆，7、板片，8、角孔，9、角孔区，10、防护区，11、导流区，12、主换热区，13、圆弧线，14、密封槽中心线，15、凹包中心线，16、凸包中心线，17、凹包，18、凸包。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1至图5所示，一种防止海洋微生物堵塞的可拆式板式热交换器，包括固定压紧板1、活动压紧板2和安装在固定压紧板1与活动压紧板2中间的数组板片7，板片7为矩形的波纹板片，固定压紧板1、活动压紧板2和板片7的四个边角处开设有角孔8，角孔8为介质进口和介质出口，角孔8中安装有过滤器，沿板片7长度方向中心轴线定义为Y轴，沿板片7宽度方向中心轴线定义为X轴，板片7包括沿X轴两侧对称设置的角孔区9、防护区10、导流区11和主换热区12。导流区11与防护区10的连接处形成两条人字状的密封槽中心线14，导流区11和主换热区12之间的连接线为圆弧线13，主换热区12设有连续的人字波纹，在水平和竖直方向均未设加强筋，每条人字波纹水平方向的中心夹角β为50°-130°，中心夹角β不同，可实现不同的传热和压降；中心夹角β倒成圆角，圆角的半径为20mm-30mm；波纹节距t为波纹深度的3-4倍。波纹节距t越小，换热效率越高；主换热区12的波纹深度为4.5-5.0mm。主换热区12的每个波纹单元包括波峰、斜面和波谷，波纹单元的纵向截面为三角形，波谷或波峰的两个斜面之间的夹角α为80°-110°。
如图6所示，导流区的凸包和凹包沿Y轴对称设置，板片另一端头的导流区与该导流区中心线沿X轴镜像，凸凹包相反布置，导流区实现了单边流或对角流通道组合。
如图6至图11所示，导流区11包括数个沿板片长度方向中心线对称交错布置的凹包17和凸包18，凹包17的中心点连线15及凸包18的中心点连线16分别与两条密封槽中心线14相互平行。凹包17和凸包18的形状为圆形、方形或者水滴形中的一种或者两种以上组合。
如图1所示，固定压紧板1的底部通过螺栓固定安装在地面上，活动压紧板2的后方设置有底部通过螺栓固定安装在地面上的立柱4，立柱4的上部与固定压紧板1顶部中间之间安装有上导杆3，固定压紧板1和活动压紧板2的侧边之间通过数个拉杆5和下导杆6连接。
如图2所示，角孔8中安装有介质浓度检测装置。
本发明通过优化板片主换热区的波纹形状、波纹深度、截面形式、导流区结构等方式，板片的整体结构趋向流线型，确保满足传热和压降的情况下，使海水在板式热交换器内获得更均匀的分配无死区，更良好的通过性，防止海洋微生物沉积到板片上，产生堵塞，提高了产品的换热效率，延长了产品的使用寿命。

Claims (7)

1.一种防止海洋微生物堵塞的可拆式板式热交换器，包括固定压紧板（1）、活动压紧板（2）和安装在固定压紧板（1）与活动压紧板（2）中间的数组板片（7），板片（7）为矩形的波纹板片，固定压紧板（1）、活动压紧板（2）和板片（7）的四个边角处开设有角孔（8），角孔（8）为介质进口和介质出口，角孔（8）中安装有过滤器，板片（7）包括对称设置于板片（7）两端的角孔区（9）、防护区（10）、导流区（11）和主换热区（12），导流区（11）与防护区（10）的连接处形成两条人字状的密封槽中心线（14），其特征在于：所述导流区（11）和主换热区（12）之间的连接线为圆弧线（13），主换热区（12）设有连续的人字波纹，在水平和竖直方向均未设加强筋，每条人字波纹水平方向的中心夹角β为50°-130°，中心夹角β倒成圆角，圆角的半径为20mm-30mm，波纹节距t为波纹深度的3-4倍。
2.根据权利要求1所述的防止海洋微生物堵塞的可拆式板式热交换器，其特征在于：所述主换热区（12）的波纹深度为4.5-5.0mm。
3.根据权利要求1或2所述的防止海洋微生物堵塞的可拆式板式热交换器，其特征在于：所述主换热区（12）的每个波纹单元包括波峰、斜面和波谷，波纹单元的纵向截面为三角形，波谷或波峰的两个斜面之间的夹角α为80°-110°。
4.根据权利要求3所述的防止海洋微生物堵塞的可拆式板式热交换器，其特征在于：所述导流区（11）包括数个沿板片长度方向中心线对称交错布置的凹包（17）和凸包（18），凹包（17）的中心点连线（15）及凸包（18）的中心点连线（16）分别与两条密封槽中心线（14）相互平行。
5.根据权利要求4所述的防止海洋微生物堵塞的可拆式板式热交换器，其特征在于：所述凹包（17）和凸包（18）的形状为圆形、方形或者水滴形中的一种或者两种以上组合。
6.根据权利要求5所述的防止海洋微生物堵塞的可拆式板式热交换器，其特征在于：所述固定压紧板（1）的底部通过螺栓固定安装在地面上，活动压紧板（2）的后方设置有底部通过螺栓固定安装在地面上的立柱（4），立柱（4）的上部与固定压紧板（1）顶部中间之间安装有上导杆（3），固定压紧板（1）和活动压紧板（2）的侧边之间通过数个拉杆（5）和下导杆（6）连接。
7.根据权利要求6所述的防止海洋微生物堵塞的可拆式板式热交换器，其特征在于：所述角孔（8）中安装有介质浓度检测装置。
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