CN114341582A - 用于处理液体进料的板式热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于处理液体进料的板式热交换器。该热交换器包括具有多个连续布置的热交换器板的板组，每个热交换器板限定形成脊和谷的分离区段，以用于分离所蒸发的进料和未蒸发的进料。分离区段限定其中脊和谷以倾斜角度延伸的中心部分，以及其中相应的脊和谷水平地延伸并与中心部分中的相应的脊和谷连接的第一部分和第二部分。第一部分中的脊与第二部分中的谷水平地齐平，且反之亦然。邻近的热交换板布置成使得在第一部分和第二部分中脊陷入相反板的谷，且在中心部分中相反板的相反脊彼此接触。

Description

用于处理液体进料的板式热交换器
技术领域
本发明涉及一种用于处理液体进料的板式热交换器、用于处理液体进料的板式热交换器的热交换板，以及制造用于处理液体进料的板式热交换器的方法。
背景技术
用于海水淡化的设备已制造多年，其中热交换器板的一个或多个板组形成了该工艺的主要构件。申请人公司多年来一直在生产造水机，其中汽化、分离和冷凝发生在板组中。细节可在转让给Alfa Laval Corporate AB的国际申请WO 2006 / 104443 A1中找到。它公开一种用于淡化的板式热交换器，该板式热交换器具有在热交换器中以交替顺序形成的第一类型的板间隙和第二类型的板间隙。第一类型的板间隙形成汽化区段、分离区段和冷凝区段，而第二类型的板间隙形成加热区段、分离区段和冷却区段。
汽化区段用于汽化液体进料如海水，分离区段用于将汽化的进料与未汽化的进料分离，而冷凝区段用于冷凝汽化的进料。加热区段加热汽化区段，而冷却区段冷却冷凝区段。上述热交换器的优点是其不需要任何容器，因为海水的整个处理是在板组中进行的。
上述板式热交换器具有用于加热流体、冷却流体和淡水的居中定位的端口，且用于盐水和进料的端口围绕热交换器板的中心轴线对称地布置。以该方式，只需要一种板类型。第一类型的间隙和第二类型的间隙是通过使用两个不同的垫片并通过每隔一个板围绕中心轴线转动180度将热交换板面对面布置而形成的。以该方式，汽化区段和冷凝区段中相反板中的波纹将形成交叉形图案，其中每个板间隙中的相反脊邻接。每个板间隙中的谷在相邻板间隙中形成脊，该脊将邻接相应相邻板间隙中的相反板的脊。
然而，分离区段通常在所有板间隙之间延伸，即也在第二类型的板间隙中在加热区段和冷却区段之间延伸。在分离区段中，板之间不发生热交换。这与冷凝区段和汽化区段不同。在分离区段中，板设计成使得两个邻近板的主要波纹图案将陷入彼此且除了偶尔的接触点外是不邻接的。以该方式，实现了曲折的流径，在该流径中，引起流动不断地改变方向，且以该方式，未汽化的进料液滴将通过在板上撞击而捕获，且然后在汽化的进料可传递到冷凝区段时从汽化区段释放。
仅使用一种板类型，在现有技术的热交换器中通过使左侧上的脊与右侧上的谷水平地齐平(且反之亦然)来实现分离区段。在上述现有技术的热交换器中，热交换器的中心部分用于加热流体、冷却水、淡水等的端口。另外，分离区段在分离区域的左侧与右侧之间具有非波纹中心区，且图案设计成使得左侧上的脊与右侧上的谷水平地齐平(且反之亦然)不成问题。在上述现有技术的热交换器中，非波纹中心区部分地用作淡水的出口端口，其延伸到分离区段的中心部分。
居中定位的端口和邻近热交换器板边缘的端口意味着沿热交换器板的宽度将需要多达六个垫片元件。垫片占据热交换器板上不可用于该过程的空间。对于大型热交换器和小型热交换器，垫片的宽度将大致相同。对于大型热交换器，垫片占据的空间可忽略不计，然而对于小型热交换器，其可能很显著。
对可在较小船只上使用的较小造水机的需求在增加。当减小如上所述的造水机的尺寸时，垫片仍将占据基本相同的空间量。这将使较小造水机的面积效率与大型造水机相比较低。这对于需要大的热交换面积才能正常操作的冷凝器来说尤其成问题。
上述问题的一种解决方案是省略居中定位的端口，特别是在冷凝器中，且将所有端口布置在热交换板的边缘处。欧洲专利申请EP19171723.0中介绍了这种冷凝器设计的一个示例。然后端口仍可围绕中心轴线对称放置以允许单独的板翻转，即围绕中心轴线旋转180度，同时将端口保持在相同的相反位置。通过保持端口和垫片凹槽关于中心轴线对称，就只需要一种板类型。
然而，以上意味着热交换板的中心部分将用于汽化区段和冷凝区段中的热交换。因此，在分离器中具有中心非波纹区域对于在脊和谷之间发生变化是低效的。
此外，沿中心轴线在脊和谷之间的变化将导致沿中心轴线的开放的非波纹通道。即使不使用中心非波纹区域，由于波纹在顶部和底部之间具有侧面，故也将建立开放的非波纹通道。沿直中心轴线的开放通道将允许大量液滴直接传递到冷凝器而不撞击板。这将对分离产生负面影响。
因此，本发明的目标在于为热交换器中心部分处的脊和谷之间的变化找到一种更有效的解决方案。
省略居中定位的端口也将移除分离区段中相反板之间的任何中心接触位置。这可能导致分离区段的中心区域的结构稳定性降低。
本发明的另外的目标在于在没有居中定位的端口时改善分离区段的结构稳定性。
如果在分离区段中陷入彼此的相反板的波纹图案一直延伸到垫片凹槽，则板间隙也将没有沿垫片凹槽的任何接触点。这将导致垫片凹槽不太稳健，并可能导致垫片将在垫片凹槽中错位，进而可能导致泄漏。
在现有技术中，为了改善垫片在垫片凹槽中的支承，波纹的压制深度在垫片凹槽附近略微增加。然而，仍未提供垫片凹槽与分离区段之间的板之间的接触。
因此，本发明的还另外的目标在于改善垫片凹槽的设计并提高板边缘处的垫片和垫片凹槽处的结构稳定性。
另外的现有技术包括CN203820488UU公开一种热交换板，该热交换板从上到下依次分为冷凝区、汽化区和加热区。
CN206262115UU描述了一种汽化-分离-冷凝三合一海水收集板。气液分离区分离结构采用翻板。翻板设有加强肋。
GB1211065A描述了一种板式热交换器，其中两块板以重叠关系组装。其中一个板在其自身平面内相对于另一个转动180°，且在板之间获得了通路。
KR101345733B1描述了一种带有隔板的热交换器板。
US8646517B2描述了一种用于板式热交换器的热交换器板，
该板具有多个端口、分配区域、传热区域、第一绝热区域、第二绝热区域以及延伸到端口和区域之外的边缘区域。
发明内容
上文的目标在第一方面通过用于处理液体进料的板式热交换器实现，该热交换器包括具有多个连续布置的热交换器板的板组，每个热交换器板限定第一竖直边缘、平行于第一竖直边缘延伸的相反的第二竖直边缘，以及在第一竖直边缘与第二竖直边缘之间基本居中地且与第一竖直边缘和第二竖直边缘平行地延伸的中心竖直轴线，每个热交换器板进一步限定用于蒸发进料的汽化区段、用于冷凝所蒸发的进料的冷凝区段，以及用于分离所蒸发的进料和未蒸发的进料的分离区段，分离区段沿中心竖直轴线的方向位于汽化区段与冷凝区段之间，且形成交替的脊和谷，分离区段限定：
在中心竖直轴线的两侧上延伸的中心部分，中心部分中的脊和谷相对于中心竖直轴线以倾斜角度延伸，
在第一竖直边缘与中心部分之间延伸的第一部分，第一部分中的脊和谷水平地延伸且与中心部分中的相应脊和谷连接，以及
在第二竖直边缘与中心部分之间延伸的第二部分，第二部分中的脊和谷水平地延伸且与中心部分中的相应脊和谷连接，第一部分中的脊与第二部分中的谷水平地齐平，且反之亦然，
由此，邻近的热交换板布置成使得在第一部分和第二部分中脊陷入相反板的谷，且在中心部分中相反板的相反脊接触彼此。
汽化区段位于板组的下部中，冷凝区段位于板组的上部中，而分离区段位于汽化区段与冷凝区段之间。汽化区段和冷凝区段处的热交换板以脊和谷的波纹而波纹化。整个板组中使用单个板类型，在形成板组时每隔一个板绕中心轴线转动180度。换言之，每个板的前表面面对邻近板的前表面且每个板的后表面面对邻近板的后表面。因此，形成交替的第一类型板间隙和第二类型板间隙。汽化区段和冷凝区段可位于同一类型的间隙中；然而，它们也可位于不同类型的间隙中，即在相邻的板间隙中。以该方式，汽化区段和冷凝区段形成在板的相反侧上。
汽化区段和冷凝区段中的波纹应制造成使得当每隔一个板绕中心轴线转动时，在板间隙中形成交叉波纹图案，其中相反的脊在接触点处接触彼此。交叉波纹图案改善了汽化区段和冷凝区段处的板间隙之间的传热。
在分离区段中，板间隙之间不发生热交换。取而代之的是，在构成分离区段的主要部分的分离区段的第一部分和第二部分中，热交换板以一种方式以脊和谷的波纹来波纹化，使得它们容许捕获从汽化区段流到冷凝区段的液体，即，液滴。为了做到这一点，脊和谷应该在板的横向方向上延伸，即相对于竖直边缘和中心轴线横向地延伸。此外，每个板的脊应该陷入相反板的谷，且相反，每个板的谷应该接收相反板的脊，从而不接触相反的板。因此，在分离区段的第一部分和第二部分中，板组的板之间的板间隙中建立了曲折流径。换言之，脊因此面向相反板的谷，且反之亦然。因此，在第一部分和第二部分中，板之间没有建立接触。
为了使每隔一个板转动180度时脊能够陷入相反的谷中，第一边缘与中心轴线之间的脊必须在水平(横向)方向上对应于中心轴线与第二边缘之间的谷。这对应于第一部分的相应脊与谷之间相对于第二部分的竖直位移为邻近脊中心之间距离的一半。以该方式，在第一部分和第二部分中，当每隔一个板转动180度时，脊将面对谷，且反之亦然。
因此，在脊和谷交汇处的中心轴线处将有过渡。当使用居中定位的端口时，将在端口进行过渡，然而，当省略居中定位的端口时，必须找到另一解决方案。优选地，中心部分在第一部分与第二部分之间在中心轴线的两侧对称地延伸，以便使中心部分最小化且具有沿中心轴线的接触点。因此，中心部分形成第一部分与第二部分之间沿横向方向的过渡。
为了提高分离区段的结构稳定性，中心部分的相反板形成交叉波纹图案，即中心部分中的脊和谷相对于中心竖直轴线以倾斜角度延伸，使得相反的脊在接触点处接触。由于谷将在板的相反侧上形成脊，故每个板间隙中的谷将接触相邻板间隙中的相应相邻板。以该方式，在第一部分和第二部分中不接触的分离区段中的板在中心轴线处具有附加的支承。
根据第一方面的另外的实施例，每个热交换器板的分离区段限定在第一竖直边缘与第一部分之间的第一边缘部分和在第二竖直边缘与第二部分之间的第二边缘部分，第一边缘部分和第二边缘部分中的脊和谷相对于中心竖直轴线以倾斜角度延伸，使得在第一边缘部分和第二边缘部分中相反板的相反脊接触彼此。
为了进一步提高分离区段在第一边缘和第二边缘处的结构稳定性，板可在边缘附近形成交叉波纹图案，即边缘部分中的脊和谷相对于竖直边缘以倾斜角度延伸，使得相反的脊在接触点处接触，且谷在相邻的板间隙中接触。以该方式，在第一部分和第二部分中不接触的分离区段中的板在边缘处具有附加的支承。这改善了板边缘处的垫片和垫片凹槽处的结构稳定性。
根据第一方面的另外的实施例，板组限定以交替顺序布置的第一板间隙和第二板间隙，每个板间隙由沿每个板的第一竖直边缘和第二竖直边缘延伸的垫片包围。
优选地通过使用单个板且围绕中心轴线将每隔一个板转动180度以使得在板组中板前表面面对彼此且板后表面面对彼此来实现交替的第一板间隙和第二板间隙。组中的板由优选橡胶制成的垫片相互密封。
根据第一方面的另外的实施例，分离区段设在第一板间隙和第二板间隙两者中。
由于在分离区段中没有发生热传递，所以第一板间隙和第二板间隙都可用于分离。
根据第一方面的另外的实施例，热交换板在第一通路和第二通路处设有孔口，其用于板间隙之间的连通。
孔口应设在板间隙之间以允许蒸发的进料在板间隙之间流动。优选地，每个板的分离区段的下部和上部两者均各自设有一个或多个孔口。
根据第一方面的另外的实施例，第一部分和第二部分中的脊和谷限定第一压制深度，而中心部分中和/或第一边缘部分和第二边缘部分中的脊和谷限定第二压制深度，第一压制深度大于第二压制深度。
板的压制深度限定为每个板的假想中心平面分别与脊的顶部和谷的底部之间的距离。可通过相比于汽化区段和冷凝区段中的脊和谷增加分离区段中的脊和谷的压制深度来改进分离区段中的液体的去除。以该方式，当通过更深的波纹时，从汽化区段到冷凝区段的流径将增加，且流径的方向变化会增加，这将导致更多的液滴撞击板并与蒸气流分离。由于相反的脊在接触点处接触，故中心部分中和/或第一边缘部分和第二边缘部分中的压制深度应与汽化区段和冷凝区段的压制深度相同，且如果一些脊和谷将限定更大的压制深度，则它们会在接触点过度压缩。
随着脊陷入谷中，分离区段的第一部分和第二部分的压制深度可增加。分离区段的第一部分和第二部分中也没有接触点。在分离区段的第一部分和第二部分中使用较大的压制深度需要对中心部分中和/或第一边缘部分和第二边缘部分中的压制深度进行高度调整，使得压制深度对应于汽化区段和冷凝区段的压制深度。
根据第一方面的另外的实施例，液体进料是海水。
使用海水作为液体进料，冷凝物输出将是盐度低于进料的淡水，而浓缩物输出将是盐度高于进料的盐水。
根据第一方面的另外的实施例，中心部分的宽度小于第一部分和第二部分中的每个的宽度。
中心部分限定交叉波纹图案，其不用于分离液体和蒸气，而是仅改善板组的结构稳定性。因此，其应该尽可能小。
根据第一方面的另外的实施例，中心部分限定的面积小于第一部分和第二部分中的每个的面积的20％，优选地小于10％，更优选地小于5％。
上述值允许板组具有良好的结构稳定性，同时保持大部分有效分离区域。
根据第一方面的另外的实施例，中心部分的宽度基本等于第一部分和第二部分中邻近脊的中心之间的距离。
以该方式，脊和谷可相对于中心轴线形成45度角。以该方式，相反的板在中心轴线处形成接触点。
上文的目标在第二方面通过一种关于用于处理液体进料的板式热交换器的热交换器板来实现，热交换器板限定每个热交换器板，其限定第一竖直边缘、平行于第一竖直边缘延伸的相反的第二竖直边缘，以及在第一竖直边缘与第二竖直边缘之间基本居中地且与第一竖直边缘和第二竖直边缘平行地延伸的中心竖直轴线，每个热交换器板进一步限定用于蒸发进料的汽化区段、用于冷凝所蒸发的进料的冷凝区段，以及用于分离所蒸发的进料和未蒸发的进料的分离区段，分离区段沿中心竖直轴线的方向位于汽化区段与冷凝区段之间，且形成交替的脊和谷，分离区段限定：
在中心竖直轴线的两侧上延伸的中心部分，中心部分中的脊和谷相对于中心竖直轴线以倾斜角度延伸，
在第一竖直边缘与中心部分之间延伸的第一部分，第一部分中的脊和谷水平地延伸且与中心部分中的相应脊和谷连接，以及
在第二竖直边缘与中心部分之间延伸的第二部分，第二部分中的脊和谷水平地延伸且与中心部分中的相应脊和谷连接，第一部分中的脊与第二部分中的谷水平地齐平，且反之亦然。
上述第二方面的热交换器板优选用于第一方面的板式热交换器。
上文的目标在第三方面通过一种制造用于处理液体进料的板式热交换器的方法来实现，该方法包括
提供多个热交换器板，其限定第一竖直边缘、平行于第一竖直边缘延伸的相反的第二竖直边缘，以及在第一竖直边缘与第二竖直边缘之间基本居中地且与第一竖直边缘和第二竖直边缘平行地延伸的中心竖直轴线，每个热交换器板进一步限定用于蒸发进料的汽化区段、用于冷凝所蒸发的进料的冷凝区段，以及用于分离所蒸发的进料和未蒸发的进料的分离区段，分离区段沿中心竖直轴线的方向位于汽化区段与冷凝区段之间，且形成交替的脊和谷，分离区段限定：
在中心竖直轴线的两侧上延伸的中心部分，中心部分中的脊和谷相对于中心竖直轴线以倾斜角度延伸，
在第一竖直边缘与中心部分之间延伸的第一部分，第一部分中的脊和谷水平地延伸且与中心部分中的相应脊和谷连接，以及
在第二竖直边缘与中心部分之间延伸的第二部分，第二部分中的脊和谷水平地延伸且与中心部分中的相应脊和谷连接，第一部分中的脊与第二部分中的谷水平地齐平，且反之亦然，以及
将热交换器板在板组中连续布置以形成热交换器，由此，每隔一个板围绕中心轴线转动，使得在第一部分和第二部分中脊陷入相反板的谷，且在中心部分中相反板的相反脊接触彼此。
根据第三方面的上述方法优选地与根据第二方面的热交换器板一起使用以制造根据第一方面的板式热交换器。
汽化区段位于板组的下部中，冷凝区段位于板组的上部中，而分离区段位于汽化区段与冷凝区段之间。
上文的目标在第四方面通过用于处理液体进料的板式热交换器实现，该热交换器包括具有多个连续布置的热交换器板的板组，每个热交换器板限定第一竖直边缘、平行于第一竖直边缘延伸的相反的第二竖直边缘，以及在第一竖直边缘与第二竖直边缘之间基本居中地且与第一竖直边缘和第二竖直边缘平行地延伸的中心竖直轴线，每个热交换器板进一步限定用于蒸发进料的汽化区段、用于冷凝所蒸发的进料的冷凝区段，以及用于分离所蒸发的进料和未蒸发的进料的分离区段，分离区段沿中心竖直轴线的方向位于汽化区段与冷凝区段之间，且形成交替的脊和谷，分离区段限定：
在中心竖直轴线的两侧上延伸的中心部分，
在第一竖直边缘与中心部分之间延伸的第一部分，第一部分中的脊和谷水平地延伸且与中心部分中的相应脊和谷连接，
在第二竖直边缘与中心部分之间延伸的第二部分，第二部分中的脊和谷水平地延伸且与中心部分中的相应脊和谷连接，第一部分中的脊与第二部分中的谷水平地齐平，且反之亦然，
在第一竖直边缘与第一部分之间的第一边缘部分，以及
在第二竖直边缘与第二部分之间的第二边缘部分，第一边缘部分和第二边缘部分中的脊和谷相对于中心竖直轴线以倾斜角度延伸，
由此，邻近的热交换板布置成使得在第一部分和第二部分中脊陷入相反板的谷，且在第一边缘部分和第二边缘部分中相反板的相反脊接触彼此。
边缘部分位于板边缘处的垫片凹槽附近。通常，脊和谷在第一边缘部分和第二边缘部分中以倾斜角度延伸。以该方式，将在垫片凹槽附近实现交叉波纹图案。这将改善垫片凹槽的设计和结构稳定性，因为由此建立的接触点将吸收原本会影响垫片的压力负载。此外，在垫片凹槽附近具有接触点将使垫片保持在凹槽中的适当位置且基本防止垫片错误定位。因此降低了泄漏的风险。
上文的目标在第五方面通过一种关于用于处理液体进料的板式热交换器的热交换器板来实现，热交换器板限定每个热交换器板，其限定第一竖直边缘、平行于第一竖直边缘延伸的相反的第二竖直边缘，以及在第一竖直边缘与第二竖直边缘之间基本居中地且与第一竖直边缘和第二竖直边缘平行地延伸的中心竖直轴线，每个热交换器板进一步限定用于蒸发进料的汽化区段、用于冷凝所蒸发的进料的冷凝区段，以及用于分离所蒸发的进料和未蒸发的进料的分离区段，分离区段沿中心竖直轴线的方向位于汽化区段与冷凝区段之间，且形成交替的脊和谷，分离区段限定：
在中心竖直轴线的两侧上延伸的中心部分，
在第一竖直边缘与中心部分之间延伸的第一部分，第一部分中的脊和谷水平地延伸且与中心部分中的相应脊和谷连接，
在第二竖直边缘与中心部分之间延伸的第二部分，第二部分中的脊和谷水平地延伸且与中心部分中的相应脊和谷连接，第一部分中的脊与第二部分中的谷水平地齐平，且反之亦然，
在第一竖直边缘与第一部分之间的第一边缘部分，以及
在第二竖直边缘与第二部分之间的第二边缘部分，第一边缘部分和第二边缘部分中的脊和谷相对于中心竖直轴线以倾斜角度延伸，
上文的目标在第六方面通过一种制造用于处理液体进料的板式热交换器的方法来实现，该方法包括
提供多个热交换器板，其限定第一竖直边缘、平行于第一竖直边缘延伸的相反的第二竖直边缘，以及在第一竖直边缘与第二竖直边缘之间基本居中地且与第一竖直边缘和第二竖直边缘平行地延伸的中心竖直轴线，每个热交换器板进一步限定用于蒸发进料的汽化区段、用于冷凝所蒸发的进料的冷凝区段，以及用于分离所蒸发的进料和未蒸发的进料的分离区段，分离区段沿中心竖直轴线的方向位于汽化区段与冷凝区段之间，且形成交替的脊和谷，分离区段限定：
在中心竖直轴线的两侧上延伸的中心部分，
在第一竖直边缘与中心部分之间延伸的第一部分，第一部分中的脊和谷水平地延伸且与中心部分中的相应脊和谷连接，
在第二竖直边缘与中心部分之间延伸的第二部分，第二部分中的脊和谷水平地延伸且与中心部分中的相应脊和谷连接，第一部分中的脊与第二部分中的谷水平地齐平，且反之亦然，
在第一竖直边缘与第一部分之间的第一边缘部分，以及
在第二竖直边缘与第二部分之间的第二边缘部分，第一边缘部分和第二边缘部分中的脊和谷相对于中心竖直轴线以倾斜角度延伸，以及
将热交换器板在板组中连续布置以形成热交换器，由此，每隔一个板围绕中心轴线转动，使得在第一部分和第二部分中脊陷入相反板的谷，且在第一边缘部分和第二边缘部分中相反板的相反脊接触彼此。
根据第四、第五和第六方面，也可应用第一边缘部分和第二边缘部分的交叉波纹形状，而在中心处没有交叉波纹形状。这改善了板边缘处的垫片和垫片凹槽处的结构稳定性。在分离区段的第一部分和第二部分中使用较大的压制深度需要对第一边缘部分和第二边缘部分中的压制深度进行高度调整，使得压制深度对应于汽化区段和冷凝区段的压制深度。
附图说明
图1公开板式热交换器的侧视图，
图2公开现有技术热交换板的前视图，
图3公开水平定向的脊和谷如何陷入彼此，
图4公开热交换板的前视图，
图5公开热交换器板的后侧视图，
图6公开热交换板的分离区段，
图7公开两个相反的板，其中一个已经转动180度。
具体实施方式
图1公开本发明的板式热交换器10的侧视图。在以下描述中，描述了关于海水淡化的应用，即进料是海水。然而，要注意的是，本发明不限于进料是海水，还可涉及任何其它处理，例如液体的蒸馏。板式热交换器包括许多个压缩模制的热交换器板12，这些板以它们形成板组14的方式彼此平行且连续地设置。板组14设在框架板16与压板18之间。
在热交换器板12之间，形成了第一板间隙20和第二板间隙22。第一板间隙20和第二板间隙22以交替顺序设置在板组14中，使得基本每个第一板间隙20与两个第二板间隙22相邻，且基本每个第二板间隙22与两个第一板间隙20相邻。板组14中的不同区段借助于每个板间隙中的垫片(未示出)彼此分隔，由此，第一板间隙20包括第一类型垫片(未示出)且第二板间隙22包括第二类型垫片(未示出)。板组14(即热交换器板12和设置在其间的垫片(未示出))以本身已知的方式借助于示意性指示的紧固螺栓24保持在一起。
板组14连接到冷却水入口导管26、冷却水出口导管28和淡水出口导管30。冷却水通常是海水，且因此冷却水出口导管28连接到海水入口导管32，以便回收冷却水吸收的热量。板组12进一步连接到加热流体入口导管34和加热流体出口导管36。加热流体用于蒸发进料，即通过海水入口导管32进入板组14的海水。加热流体可为热水，如来自船舶发动机的夹套水。冷凝的淡水通过淡水出口导管30离开板组14。
图2公开具有汽化区段40、分离区段44和冷凝区段42的现有技术热交换板12的前视图。板12还沿中心轴线C限定居中定位的端口46,48,50,52,54。端口46,48构成冷却流体的出口端口和入口端口，端口50构成淡水出口端口，且端口52,54构成加热流体的入口端口和出口端口。分离区段限定横向定向的脊56和谷58。该板还限定在垫片凹槽中的垫片38。
图3公开水平定向的脊56和谷58如何在两个邻近的板12,12'中陷入彼此。还示出了脊和谷的压制深度如何在分离区段增加。脊56和谷58限定压制深度，使得上板12的最低部分低于邻近板12'的最高部分。以该方式，从汽化区段到冷凝区段的流径将增加，且波纹上方流动方向的变化将增加，这将改善液体与蒸发的进料的分离，然而，在其中脊56和谷58应接触相邻板的位置中，脊56和谷58的压制深度必须减小。
图4公开根据本发明的热交换板12的前视图。每个热交换器板12具有第一竖直边缘60、与第一竖直边缘60基本平行的相反的第二竖直边缘60'，以及在竖直边缘60,60'之间基本居中地沿竖直方向延伸的中心轴线C。当板组位于正常使用位置时，中心轴线C基本竖直延伸。
热交换器板包括在底部处用于汽化进料即海水的汽化区段40、在顶部处用于冷凝汽化的进料的冷凝区段42，以及位于汽化区段40与冷凝区段42之间的用于分离汽化的进料和未汽化的进料的分离区段44。允许汽化进料从汽化区段40经由分离区段44流到冷凝区段42。
汽化区段40和冷凝区段42是波纹状的，其限定具有倾斜角度的谷和脊，与相反板一起形成交叉波纹图案，以便增加通过热交换器板12的热传递。第一板间隙通过面对面布置两个板12而形成，两个板具有位于热交换器板之间的第一类型的垫片38。形成板间隙的两个板是相同的，然而其中一个热交换器板围绕中心轴线C转动了180度。以该方式，热交换器板的波纹可布置成使得相反的脊形成交叉形图案且在汽化区段40和冷凝区段42中的接触点处接触彼此。
热交换器板12限定位于汽化区段40和分离区段44之间的一个或多个孔口70，以用于允许来自汽化区段40的一些蒸发的进料传递到包括平行分离区段的相反板间隙。此外，三个上部蒸气端口70'位于分离区段44与冷凝区段42之间，靠近第一竖直边缘60，用于允许蒸发的进料通过热交换器板12传递到冷凝区段42。
与第二边缘60'邻近的是冷却水出口端口46、冷却水入口端口48和淡水出口端口50。冷却水入口端口46与冷却水入口导管连通，冷却水出口端口48与冷却水出口导管连通，且收集来自冷凝区段42的冷凝进料的淡水出口端口50与淡水出口导管连通。
居中定位在汽化区段40附近的是加热流体入口端口52，且提供了加热流体出口端口54。加热流体入口端口52与加热流体入口导管连通，且加热流体出口端口54与加热流体出口导管连通。另外，连接到海水入口导管以用于将海水供应到汽化区段40的进料入口端口72居中定位在底部附近，且用于收集从分离区段44向下流动的未汽化的进料的两个出口端口74,74'位于板的相反侧上但与板12的底部处的进料入口端口72分开。
导流元件76可设在分离区段44的上部处。导流元件76将蒸气流引导到分离区段中且防止流采取直接路线通过分离区段44进入冷凝区段42，从而降低未汽化进料带入的风险。
图5公开根据本发明的板式热交换器的热交换器板12'和第二类型垫片38'的后侧视图。因此，热交换器板12'与热交换器板12相同，只是其已绕中心轴线46转动180度。其限定与汽化区段相反的加热区段40'和与冷凝区段相反的冷却区段42'。冷却水入口端口46和冷却水出口端口48与冷却区段42'连通，而加热流体入口端口52和加热流体出口端口54与加热区段40'连通。冷却区段42'和加热区段40'分别相对于其它端口密封。冷却区段42'布置成冷却相反的冷凝区段且加热区段40'布置成加热相反的汽化区段。后侧形成第二板间隙。
热交换器板12'的后侧还包括在加热区段40'与冷却区段42'之间的分离区段44'。汽化进料经由下部蒸气孔口70从第一板间隙引入。分离区段44'的功能与相反侧上的相同且分离汽化的进料和未汽化的进料。汽化的进料向上流过上部蒸气孔口70'，而未汽化的进料向下流到出口74,74''。
图6公开根据本发明的热交换板12的分离区段44。板12包括平行的脊56和谷58。板12限定第一竖直边缘60和第二竖直边缘60'。第一竖直边缘60和第二竖直边缘60'具有用于密封相反板(未示出)的垫片。板12进一步限定位于第一竖直边缘60和第二竖直边缘60'之间的中心轴线。分离区段44限定在中心轴线C处的中心部分62、在第一竖直边缘60与中心部分62之间的第一部分64，以及在第二竖直边缘60'与中心部分62之间的第二部分66。
在第一部分64和第二部分66中，波纹横向地延伸。第一部分64中的脊56与第二部分66中的相应谷58水平地齐平，且反之亦然。以该方式，当板在板组中面对面定位时，其中每隔一个板围绕中心轴线转动180度，第一部分64中的脊56将陷入第二部分66中的谷58中，且反之亦然。因此，第一部分64和第二部分66中的板间隙将在竖直方向上形成曲折的流径。
在中心部分62中，波纹限定相对于中心轴线C的倾斜角度。优选地，该角度约45度。以该方式，当板在板组中面对面定位时，相反板的脊56和谷58将形成交叉波纹图案。以该方式，第一部分64和第二部分66的脊56和谷58在中心部分62中相互连接。相反板的相反脊56将在接触点处接触，而谷58将在相邻板间隙中形成脊，且还与相邻板间隙中的相反脊接触，这将改善板组在分离区段42中的结构稳定性。由于有效分离发生在第一部分64和第二部分66中，故中心部分62的宽度明显小于相应的第一部分64和第二部分66的宽度。
分离区段44还包括底部处的孔口70。这是为了允许蒸发的进料进入板的两侧，因为两个板间隙都可用于分离。汽化进料可经由分离区段44顶部处的孔口70'重新进入具有冷凝区段(此处未示出)的板间隙。在备选实施例中，冷凝区段也可位于相对于汽化区段相反的板间隙中。
在第一竖直边缘60与第一部分64之间，以及在第二竖直边缘60'与第二部分66之间，分别定位有相应的边缘部分68,68'。在边缘部分68和68'中，波纹限定相对于中心轴线C的倾斜角度，类似于中心部分62。优选地，该角度约45度。以该方式，当板在板组中面对面定位时，相反板的脊56和谷58将形成交叉波纹图案。相反板的相反脊56将在接触点处接触，而谷58将在相邻板间隙中形成脊，且还与相邻板间隙中的相反脊部接触，这将改善板组在分别位于第一竖直边缘60和第二竖直边缘60'处的垫片处的结构稳定性。边缘部分68,68'的宽度与中心部分62的宽度类似，因为有效分离发生在第一部分64和第二部分66中。
图7公开两个相反的板38,38'，其中一个已经围绕中心轴线转动180度，且在板组中面对面地定位。在第一部分64和第二部分66中，波纹陷入彼此而不接触，而在中心部分62和边缘部分68,68'中，波纹限定交叉波纹图案。
参考标号
10. 板式热交换器
12. 热交换器板
14. 板组
16. 框架板
18. 压板
20. 第一板间隙
22. 第二板间隙
24. 紧固螺栓
26. 冷却水入口导管
28. 冷却水出口导管
30. 淡水出口导管
32. 海水入口导管
34. 加热流体入口导管
36. 加热流体出口导管
38. 垫片
40. 汽化区段
42. 冷凝区段
44. 分离区段
46. 冷却流体出口
48. 冷却流体入口
50. 淡水出口
52. 加热流体入口
54. 加热流体出口
56. 脊
58. 谷
60. 竖直边缘
62. 中心部分
64. 第一部分
66. 第二部分
68. 边缘部分
70. 孔口
72. 进料入口
74. 盐水出口
76. 导流件
C. 中心竖直轴线
A(')表示不同实施例中的类似特征。

Claims (16)

1.一种用于处理液体进料的板式热交换器，所述热交换器包括具有多个连续布置的热交换器板的板组，每个热交换器板限定第一竖直边缘、平行于所述第一竖直边缘延伸的相反的第二竖直边缘，以及在所述第一竖直边缘与所述第二竖直边缘之间基本居中地且与所述第一竖直边缘和所述第二竖直边缘平行地延伸的中心竖直轴线，每个热交换器板进一步限定用于蒸发所述进料的汽化区段、用于冷凝所蒸发的进料的冷凝区段，以及用于分离所蒸发的进料和未蒸发的进料的分离区段，所述分离区段沿所述中心竖直轴线的方向位于所述汽化区段与所述冷凝区段之间，且形成交替的脊和谷，所述分离区段限定：
在所述中心竖直轴线的两侧上延伸的中心部分，所述中心部分中的脊和谷相对于所述中心竖直轴线以倾斜角度延伸，
在所述第一竖直边缘与所述中心部分之间延伸的第一部分，所述第一部分中的脊和谷水平地延伸且与所述中心部分中的相应脊和谷连接，以及
在所述第二竖直边缘与所述中心部分之间延伸的第二部分，所述第二部分中的脊和谷水平地延伸且与所述中心部分中的相应脊和谷连接，所述第一部分中的脊与所述第二部分中的谷水平地齐平，且反之亦然，
由此，邻近的热交换板布置成使得在所述第一部分和所述第二部分中脊陷入相反板的谷，且在所述中心部分中相反板的相反脊接触彼此。
2.根据权利要求1所述的板式热交换器，其特征在于，每个热交换器板的所述分离区段限定在所述第一竖直边缘与所述第一部分之间的第一边缘部分和在所述第二竖直边缘与所述第二部分之间的第二边缘部分，所述第一边缘部分和所述第二边缘部分中的脊和谷相对于所述中心竖直轴线以倾斜角度延伸，使得在所述第一边缘部分和所述第二边缘部分中相反板的相反脊接触彼此。
3.根据前述权利要求中任一项所述的板式热交换器，其特征在于，所述板组限定以交替顺序布置的第一板间隙和第二板间隙，每个板间隙由沿每个板的所述第一竖直边缘和所述第二竖直边缘延伸的垫片包围。
4.根据权利要求3所述的板式热交换器，其特征在于，所述分离区段设在所述第一板间隙和所述第二板间隙两者中。
5.根据权利要求4所述的板式热交换器，其特征在于，所述热交换板在第一通路和第二通路处设有孔口，其用于所述板间隙之间的连通。
6.根据前述权利要求中任一项所述的板式热交换器，其特征在于，所述第一部分和所述第二部分中的脊和谷限定第一压制深度，而所述中心部分中和/或所述第一边缘部分和所述第二边缘部分中的脊和谷限定第二压制深度，所述第一压制深度大于所述第二压制深度。
7.根据前述权利要求中任一项所述的板式热交换器，其特征在于，所述中心部分的宽度小于所述第一部分和所述第二部分中的每个的宽度。
8.根据前述权利要求中任一项所述的板式热交换器，其特征在于，所述中心部分限定的面积小于所述第一部分和所述第二部分中的每个的面积的20％，优选地小于10％，更优选地小于5％。
9.根据前述权利要求中任一项所述的板式热交换器，其特征在于，所述中心部分的宽度基本等于所述第一部分和所述第二部分中邻近脊的中心之间的距离。
10.根据前述权利要求中任一项所述的板式热交换器，其特征在于，每个热交换器板在所述汽化区段和所述冷凝区段中具有波纹，使得相反的脊在接触点处接触彼此，在所述板间隙中形成交叉波纹图案。
11.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器的使用，其特征在于，所述液体进料是海水。
12.一种关于用于处理液体进料的板式热交换器的热交换器板，热交换器板限定每个热交换器板，其限定第一竖直边缘、平行于所述第一竖直边缘延伸的相反的第二竖直边缘，以及在所述第一竖直边缘与所述第二竖直边缘之间基本居中地且与所述第一竖直边缘和所述第二竖直边缘平行地延伸的中心竖直轴线，每个热交换器板进一步限定用于蒸发所述进料的汽化区段、用于冷凝所蒸发的进料的冷凝区段，以及用于分离所蒸发的进料和未蒸发的进料的分离区段，所述分离区段沿所述中心竖直轴线的方向位于所述汽化区段与所述冷凝区段之间，且形成交替的脊和谷，所述分离区段限定：
在所述中心竖直轴线的两侧上延伸的中心部分，所述中心部分中的脊和谷相对于所述中心竖直轴线以倾斜角度延伸，
在所述第一竖直边缘与所述中心部分之间延伸的第一部分，所述第一部分中的脊和谷水平地延伸且与所述中心部分中的相应脊和谷连接，以及
在所述第二竖直边缘与所述中心部分之间延伸的第二部分，所述第二部分中的脊和谷水平地延伸且与所述中心部分中的相应脊和谷连接，所述第一部分中的脊与所述第二部分中的谷水平地齐平，且反之亦然。
13.一种制造用于处理液体进料的板式热交换器的方法，所述方法包括
提供多个热交换器板，所述多个热交换器板限定第一竖直边缘、平行于所述第一竖直边缘延伸的相反的第二竖直边缘，以及在所述第一竖直边缘与所述第二竖直边缘之间基本居中地且与所述第一竖直边缘和所述第二竖直边缘平行地延伸的中心竖直轴线，每个热交换器板进一步限定用于蒸发所述进料的汽化区段、用于冷凝所蒸发的进料的冷凝区段，以及用于分离所蒸发的进料和未蒸发的进料的分离区段，所述分离区段沿所述中心竖直轴线的方向位于所述汽化区段与所述冷凝区段之间，且形成交替的脊和谷，所述分离区段限定：
在所述中心竖直轴线的两侧上延伸的中心部分，所述中心部分中的脊和谷相对于所述中心竖直轴线以倾斜角度延伸，
在所述第一竖直边缘与所述中心部分之间延伸的第一部分，所述第一部分中的脊和谷水平地延伸且与所述中心部分中的相应脊和谷连接，以及
在所述第二竖直边缘与所述中心部分之间延伸的第二部分，所述第二部分中的脊和谷水平地延伸且与所述中心部分中的相应脊和谷连接，所述第一部分中的脊与所述第二部分中的谷水平地齐平，且反之亦然，以及
将所述热交换器板在板组中连续布置以形成所述热交换器，由此，每隔一个板围绕中心轴线转动，使得在所述第一部分和所述第二部分中脊陷入相反板的谷，且在所述中心部分中相反板的相反脊接触彼此。
14.一种用于处理液体进料的板式热交换器，所述热交换器包括具有多个连续布置的热交换器板的板组，每个热交换器板限定第一竖直边缘、平行于所述第一竖直边缘延伸的相反的第二竖直边缘，以及在所述第一竖直边缘与所述第二竖直边缘之间基本居中地且与所述第一竖直边缘和所述第二竖直边缘平行地延伸的中心竖直轴线，每个热交换器板进一步限定用于蒸发所述进料的汽化区段、用于冷凝所蒸发的进料的冷凝区段，以及用于分离所蒸发的进料和未蒸发的进料的分离区段，所述分离区段沿所述中心竖直轴线的方向位于所述汽化区段与所述冷凝区段之间，且形成交替的脊和谷，所述分离区段限定：
在所述中心竖直轴线的两侧上延伸的中心部分，
在所述第一竖直边缘与所述中心部分之间延伸的第一部分，所述第一部分中的脊和谷水平地延伸且与所述中心部分中的相应脊和谷连接，
在所述第二竖直边缘与所述中心部分之间延伸的第二部分，所述第二部分中的脊和谷水平地延伸且与所述中心部分中的相应脊和谷连接，所述第一部分中的脊与所述第二部分中的谷水平地齐平，且反之亦然，
在所述第一竖直边缘与所述第一部分之间的第一边缘部分，以及
在所述第二竖直边缘与所述第二部分之间的第二边缘部分，所述第一边缘部分和所述第二边缘部分中的脊和谷相对于所述中心竖直轴线以倾斜角度延伸，
由此，邻近的热交换板布置成使得在所述第一部分和所述第二部分中脊陷入相反板的谷，且在所述第一边缘部分和所述第二边缘部分中相反板的相反脊接触彼此。
15.一种关于用于处理液体进料的板式热交换器的热交换器板，热交换器板限定每个热交换器板，其限定第一竖直边缘、平行于所述第一竖直边缘延伸的相反的第二竖直边缘，以及在所述第一竖直边缘与所述第二竖直边缘之间基本居中地且与所述第一竖直边缘和所述第二竖直边缘平行地延伸的中心竖直轴线，每个热交换器板进一步限定用于蒸发所述进料的汽化区段、用于冷凝所蒸发的进料的冷凝区段，以及用于分离所蒸发的进料和未蒸发的进料的分离区段，所述分离区段沿所述中心竖直轴线的方向位于所述汽化区段与所述冷凝区段之间，且形成交替的脊和谷，所述分离区段限定：
在所述中心竖直轴线的两侧上延伸的中心部分，
在所述第一竖直边缘与所述中心部分之间延伸的第一部分，所述第一部分中的脊和谷水平地延伸且与所述中心部分中的相应脊和谷连接，
在所述第二竖直边缘与所述中心部分之间延伸的第二部分，所述第二部分中的脊和谷水平地延伸且与所述中心部分中的相应脊和谷连接，所述第一部分中的脊与所述第二部分中的谷水平地齐平，且反之亦然，
在所述第一竖直边缘与所述第一部分之间的第一边缘部分，以及
在所述第二竖直边缘与所述第二部分之间的第二边缘部分，所述第一边缘部分和所述第二边缘部分中的脊和谷相对于所述中心竖直轴线以倾斜角度延伸。
16.一种制造用于处理液体进料的板式热交换器的方法，所述方法包括
提供多个热交换器板，所述多个热交换器板限定第一竖直边缘、平行于所述第一竖直边缘延伸的相反的第二竖直边缘，以及在所述第一竖直边缘与所述第二竖直边缘之间基本居中地且与所述第一竖直边缘和所述第二竖直边缘平行地延伸的中心竖直轴线，每个热交换器板进一步限定用于蒸发所述进料的汽化区段、用于冷凝所蒸发的进料的冷凝区段，以及用于分离所蒸发的进料和未蒸发的进料的分离区段，所述分离区段沿所述中心竖直轴线的方向位于所述汽化区段与所述冷凝区段之间，且形成交替的脊和谷，所述分离区段限定：
在所述中心竖直轴线的两侧上延伸的中心部分，
在所述第一竖直边缘与所述中心部分之间延伸的第一部分，所述第一部分中的脊和谷水平地延伸且与所述中心部分中的相应脊和谷连接，
在所述第二竖直边缘与所述中心部分之间延伸的第二部分，所述第二部分中的脊和谷水平地延伸且与所述中心部分中的相应脊和谷连接，所述第一部分中的脊与所述第二部分中的谷水平地齐平，且反之亦然，
在所述第一竖直边缘与所述第一部分之间的第一边缘部分，以及
在所述第二竖直边缘与所述第二部分之间的第二边缘部分，所述第一边缘部分和所述第二边缘部分中的脊和谷相对于所述中心竖直轴线以倾斜角度延伸，以及
将所述热交换器板在板组中连续布置以形成所述热交换器，由此，每隔一个板围绕中心轴线转动，使得在所述第一部分和所述第二部分中脊陷入相反板的谷，且在所述第一边缘部分和所述第二边缘部分中相反板的相反脊接触彼此。
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