CN114341584B - 用于液体进料的处理的板式热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于液体进料的处理的板式热交换器。每个热交换器板限定使脊和谷交替的分离区段。分离区段限定中心部分、第一部分和第二部分。第一和第二部分中的相应脊和谷水平地延伸并与中心部分中的相应脊和谷连接，其中第一部分中的脊与第二部分中的谷水平地齐平，并且反之亦然。板还包括在第一竖直边缘和第一部分之间的第一边缘部分以及在第二竖直边缘和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的脊和谷相对于中心竖直轴线以倾斜的角度延伸。相邻的热交换板布置成脊在第一和第二部分中嵌入对置板的谷中，并且对置板的对置脊在第一边缘部分和第二边缘部分中彼此接触。

Description

用于液体进料的处理的板式热交换器
技术领域
本发明涉及一种用于液体进料的处理的板式热交换器、用于液体进料的处理的板式热交换器的热交换板以及制造用于液体进料的处理的板式热交换器的方法。
背景技术
用于海水的脱盐的设备已经制造了许多年，其中热交换器板的一个或几个板组件在该过程中形成主要部件。申请人公司几年来一直在生产淡水生成器，其中蒸发、分离和冷凝在板组件中进行。详细内容可在转让给Alfa Laval Corporate AB的国际申请WO 2006/104443A1中找到。该申请公开了一种用于脱盐的板式热交换器，该板式热交换器具有以交替顺序形成在热交换器中的第一和第二类型板间隙。第一类型板间隙形成蒸发区段、分离区段和冷凝区段，而第二类型板间隙形成加热区段、分离区段和冷却区段。
蒸发区段用于蒸发诸如海水的液体进料，分离区段用于从未蒸发进料中分离蒸发进料，并且冷凝区段用于冷凝蒸发进料。加热区段加热蒸发区段，并且冷却区段冷却冷凝区段。以上提及的热交换器的优点是它不需要任何容器，因为海水的整个处理在板组件中进行。
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，并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。这样，仅需要一种板类型。第一类型间隙和第二类型间隙通过使用两个不同的垫圈并通过使每隔一个的板围绕中心轴线转动180度将热交换板面对面布置而形成。这样，蒸发区段和冷凝区段中的对置板中的波纹将形成十字形图案，其中每个板间隙中的对置脊邻接。每个板间隙中的谷形成相邻板间隙中的脊，这些脊将邻接相应的相邻板间隙中的对置板的脊。
然而，分离区段典型地在所有板间隙之间延伸，即也在第二类型板间隙中的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。这与冷凝区段和蒸发区段不同。在分离区段中，板被设计成使得两个相邻板的主要波纹图案将嵌入彼此并且除了在偶尔的接触点上之外不邻接。这样，实现了曲折的流动路径，在该路径中，流动不断地被迫改变方向，并且以这种方式，未蒸发进料的小滴将通过撞击板而被捕获，并且然后从蒸发区段释放，而蒸发进料可通过而到达冷凝区段。
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。在以上提及的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和右侧之间具有非波纹的中心区，并且将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是问题。在以上提及的现有技术的热交换器中，非波纹的中心区部分地用于淡水的出口端口，该出口端口延伸到分离区段的中心部分中。
居中定位的端口和邻近热交换器板的边缘的端口意味着沿着热交换器板的宽度将需要多达六个垫圈元件。垫圈占据了热交换器板上的空间，该空间不能用于该过程。垫圈的宽度对于大型热交换器将与对于小型热交换器大致相同。对于大型热交换器，由垫圈占据的空间可忽略不计，但是对于小型热交换器，该空间可能是显著的。
对可在较小的船只上使用的较小的淡水生成器的需求越来越大。当如上面所讨论的缩小淡水生成器的尺寸时，垫圈仍将占用基本上相同量的空间。这将使较小的淡水生成器的面积效率与大型淡水生成器相比较低。对于需要较大热交换面积来正常操作的冷凝器来说，这尤其成问题。
上述问题的一个解决方案是省略居中定位的端口(特别是在冷凝器中)并将所有端口布置在热交换板的边缘处。欧洲专利申请EP19171723.0中提出了用于冷凝器的这种设计的一个示例。然后，端口可仍然围绕中心轴线对称地放置，以允许各个板翻转，即围绕中心轴线转动180度，同时将端口保持在相同的相对位置处。通过保持端口和垫圈凹槽围绕中心轴线对称，只需要一种板类型。
然而，上述情况意味着热交换板的中心部分将用于蒸发区段中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以使脊和谷之间发生变化将不是高效的。
此外，在沿着中心轴线的脊和谷之间变化将导致沿着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翼，也将建立开放的非波纹通道。沿着直中心轴线的开放通道将允许大量小滴直接输送到冷凝器而不冲击板。这将负面地影响分离。
因此，本发明的目的是为在热交换器的中心部分处的脊和谷之间的变化找到更高效的解决方案。
省略居中定位的端口也将移除分离区段中对置板之间的任何中心接触位置。这可导致分离区段的中心区域中的结构稳定性降低。
本发明的另一个目的是在没有居中定位的端口时提高分离区段的结构稳定性。
如果在分离区段中嵌入彼此的对置板的波纹图案一直延伸到垫圈凹槽，则板间隙也将沿着垫圈凹槽缺乏任何接触点。这将导致垫圈凹槽不太坚固，并可导致垫圈在垫圈凹槽中错位，这反过来又可导致泄漏。
在现有技术中，为了改善在垫圈凹槽中的垫圈的支撑，波纹的压入深度在垫圈凹槽附近略微增加。然而，仍然没有提供在垫圈凹槽和分离区段之间的板之间的接触。
因此，本发明的又一个目的是改进垫圈凹槽的设计并增加在板的边缘处的垫圈和垫圈凹槽处的结构稳定性。
另外，现有技术包括CN203820488UU，其公开了一种热交换板，该热交换板从顶部到底部依次分为冷凝区、蒸发区和加热区。
CN206262115UU描述了一种蒸发-分离-冷凝三合一海水收集板。气液分离区具有采用翼片的分离结构。翼片设置有加强肋。
GB1211065A描述了一种板式热交换器，其中两个板以叠加关系组装。板中的一个相对于另一个在其自己的平面上转动180°，并且在平板之间获得通路。
KR101345733B1描述了一种带有阻隔件的热交换器板。
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、分布区域、热传递区域、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
上述目的在第一方面通过用于液体进料的处理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件，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对的第二竖直边缘以及在第一竖直边缘和第二竖直边缘之间基本上居中地延伸并平行于第一竖直边缘和第二竖直边缘的中心竖直轴线，每个热交换器板还限定用于使进料汽化的蒸发区段、用于冷凝汽化进料的冷凝区段和用于分离汽化进料和非汽化进料的分离区段，分离区段沿着中心竖直轴线的方向位于蒸发区段和冷凝区段之间并形成交替的脊和谷，该分离区段限定：
中心部分，其在中心竖直轴线的两侧上延伸，
第一部分，其在第一竖直边缘和中心部分之间延伸，第一部分中的脊和谷水平地延伸并与中心部分中的相应脊和谷连接，
第二部分，其在第二竖直边缘和中心部分之间延伸，第二部分中的脊和谷水平地延伸并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，并且反之亦然，
第一边缘部分，其在第一竖直边缘和第一部分之间，和
第二边缘部分，其在第二竖直边缘和第二部分之间，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的角度延伸
其中，相邻的热交换板布置成使得脊在第一和第二部分中嵌入对置板的谷中，并且对置板的对置脊在第一边缘部分和第二边缘部分中彼此接触。
蒸发区段位于板组件的下部部分中，冷凝区段位于板组件的上部部分中，并且分离区段位于蒸发区段和冷凝区段之间。在蒸发区段和冷凝区段处的热交换板是波纹状的，带有具有脊和谷的波纹。在完整的板组件使用单个板类型的情况下，每隔一个板在形成板组件时围绕中心轴线转动180度。换句话说，每个板的前表面面对相邻板的前表面，并且每个板的后表面面对相邻板的后表面。由此，形成交替的第一类型和第二类型板间隙。蒸发区段和冷凝区段可位于同一类型的间隙中；然而，它们也可能位于不同类型的间隙中，即在相邻的板间隙中。这样，蒸发区段和冷凝区段形成在板的相对侧上。
蒸发区段和冷凝区段中的波纹应制造成使得当每隔一个板围绕中心轴线转动时，在板间隙中形成交叉波纹图案，其中对置脊在接触点处彼此接触。交叉波纹图案改善了在蒸发区段和冷凝区段处的板间隙之间的热传递。
在分离区段中，在板间隙之间不发生热交换。相反，在构成主要部分或分离区段的分离区段的第一和第二部分中，热交换板是波纹状的，带有具有脊和谷的波纹，使得它们允许捕获从蒸发区段流到冷凝区段的液体，即液体小滴。为了做到这一点，脊和谷应当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，每个板的脊应当嵌入对置板的谷中，并且相反，每个板的谷应当接纳对置板的脊，从而不接触相对的板。由此，在分离区段的第一和第二部分中的板组件的板之间的板间隙中建立了曲折的流动路径。换句话说，脊因此面对对置板的谷，并且反之亦然。因此，在第一和第二部分中的板之间不建立接触。
边缘部分位于板的边缘处的垫圈凹槽附近。脊和谷在第一边缘部分和第二边缘部分中以倾斜的角度延伸。这样，将在垫圈凹槽附近实现交叉波纹图案。这将改进垫圈凹槽的设计和结构稳定性，因为由此建立的接触点将吸收压力载荷，否则这些压力载荷将影响垫圈。此外，具有邻近垫圈凹槽的接触点将使垫圈在凹槽中保持在位，并且基本上防止垫圈被错位。从而降低了泄漏的风险。
根据第一方面的另一个实施例，其中中心部分中的脊和谷相对于中心竖直轴线以倾斜的角度延伸，使得对置板的对置脊在中心部分中彼此接触。
为了使脊能够在每隔一个板转动180度时嵌入对置谷中，第一边缘和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和第二边缘之间的谷。这对应于第一部分中相应的脊和谷之间相对于第二部分的竖直移位，其为相邻脊的中心之间的距离的一半。这样，当每隔一个板转动180度时，在第一部分和第二部分中，脊将面对谷，并且反之亦然。
因此，在中心轴线处将存在过渡部，在那里脊和谷相遇。当使用居中定位的端口时，过渡部将形成在该端口处，然而，当省略居中定位的端口时，必须找到另一种解决方案。优选地，中心部分在第一部分和第二部分之间的中心轴线的两侧上对称地延伸，以便使中心部分最小化并具有沿着中心轴线的接触点。因此，中心部分在横向方向上形成在第一部分和第二部分之间的过渡部。
为了增加分离区段的结构稳定性，在中心部分处的对置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，使得对置脊在接触点处接触。每个板间隙中的谷将接触相邻板间隙中的相应的相邻板，因为谷将在板的相对侧上形成脊。这样，不在第一和第二部分中接触的分离区段中的板在中心轴线处具有额外的支撑。
根据第一方面的另一个实施例，板组件限定以交替顺序布置的第一板间隙和第二板间隙，每个板间隙由沿着每个板的第一和第二竖直边缘延伸的垫圈封闭。
交替的第一和第二板间隙优选地通过使用单个板和将每隔一个板围绕中心轴线转动180度使得在板组件中板前表面彼此面对并且板后表面彼此面对来实现。组件中的板由优选地由橡胶制成的垫圈相互密封。
根据第一方面的另一个实施例，分离区段设置在第一和第二板间隙中。
由于在分离区段中不发生热传递，第一和第二板间隙两者都可用于分离。
根据第一方面的另一个实施例，热交换板在第一和第二通路处设置有用于在板间隙之间连通的孔口。
孔口应当设置在板间隙之间，以允许汽化进料在板间隙之间流动。优选地，每个板的分离区段的下部部分和上部部分两者都设置有一个或多个孔口。
根据第一方面的另一个实施例，在第一和第二部分中的脊和谷限定第一压入深度，而在中心部分中和/或在第一和第二边缘部分中的脊和谷限定第二压入深度，第一压入深度大于第二压入深度。
板的压入深度限定为每个板的假想中平面分别与脊的顶部和谷的底部之间的距离。与蒸发区段和冷凝区段中的脊和谷相比，通过增加分离区段中的脊和谷的压入深度，可改善分离区段中液体的去除。这样，从蒸发区段到冷凝区段的流动路径将增加，并且当通过较深的波纹时，流动路径的方向变化将增加，这将导致更多的小滴冲击板并从蒸气流中分离。当对置脊在接触点处接触时，中心部分中和/或第一和第二边缘部分中的压入深度应当与蒸发区段和冷凝区段中的压入深度相同，并且如果一些脊和谷将限定更大的压入深度，则它们将在接触点处被过度压缩。
当脊嵌入谷中时，在分离区段的第一和第二部分中，压入深度可增加。在分离区段的第一和第二部分中也没有接触点。在分离区段的第一和第二部分中使用较大的压入深度需要在中心部分中和/或在第一和第二边缘部分中的压入深度的高度调整，使得压入深度对应于蒸发第二和冷凝区段的压入深度。
根据第一方面的另一个实施例，液体进料是海水。
使用海水作为液体进料，冷凝物输出将是具有比进料低的盐度的淡水，并且浓缩物输出将是具有比进料高的盐度的盐水。
根据第一方面的另一个实施例，中心部分的宽度小于第一和第二部分中的每一个的宽度。
中心部分限定了交叉波纹专利，它不用于分离液体和蒸气，并且仅改善板组件的结构稳定性。因此，它应当尽可能小。
根据第一方面的另一个实施例，边缘部分限定了小于第一和第二部分中的每一个的面积的20%、优选地小于10%、更优选地小于5%。
上述值赋予板组件良好的结构稳定性，同时保持大部分有效分离区域。
根据第一方面的另一个实施例，边缘部分的宽度基本上等于第一和第二部分中相邻脊的中心之间的距离。
这样，脊和谷可相对于中心轴线形成45度的角度。这样，对置板在中心轴线处形成接触点。
上述目的在第二方面通过用于液体进料的处理的板式热交换器的热交换器板实现，热交换器板限定每个热交换器板，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对的第二竖直边缘以及在第一竖直边缘和第二竖直边缘之间基本上居中地延伸且平行于第一竖直边缘和第二竖直边缘的中心竖直轴线，每个热交换器板还限定用于使进料汽化的蒸发区段、用于冷凝汽化进料的冷凝区段，和用于分离汽化进料和非汽化进料的分离区段，分离区段沿着中心竖直轴线的方向位于蒸发区段和冷凝区段之间并形成交替的脊和谷，该分离区段限定：
中心部分，其在中心竖直轴线的两侧上延伸，
第一部分，其在第一竖直边缘和中心部分之间延伸，第一部分中的脊和谷水平地延伸并与中心部分中的相应脊和谷连接，
第二部分，其在第二竖直边缘和中心部分之间延伸，第二部分中的脊和谷水平地延伸并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，并且反之亦然，
第一边缘部分，其在第一竖直边缘和第一部分之间，和
第二边缘部分，其在第二竖直边缘和第二部分之间，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的角度延伸。
根据第二方面的上述热交换器板优选地在根据第一方面的板式热交换器中使用。
上述目的在第三方面中通过制造用于液体进料的处理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，该多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对的第二竖直边缘以及在第一竖直边缘和第二竖直边缘之间基本上居中地延伸并平行于第一竖直边缘和第二竖直边缘的中心竖直轴线，每个热交换器板还限定用于使进料汽化的蒸发区段、用于冷凝汽化进料的冷凝区段，和用于分离汽化进料和非汽化进料的分离区段，分离区段沿着中心竖直轴线的方向位于蒸发区段和冷凝区段之间并形成交替的脊和谷，该分离区段限定：
中心部分，其在中心竖直轴线的两侧上延伸，
第一部分，其在第一竖直边缘和中心部分之间延伸，第一部分中的脊和谷水平地延伸并与中心部分中的相应脊和谷连接，
第二部分，其在第二竖直边缘和中心部分之间延伸，第二部分中的脊和谷水平地延伸并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，并且反之亦然，
第一边缘部分，其在第一竖直边缘和第一部分之间，和
第二边缘部分，其在第二竖直边缘和第二部分之间，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的角度延伸，和
将热交换器板连续地布置在形成热交换器的板组件中，其中每隔一个板围绕中心轴线转动，使得脊在第一和第二部分中嵌入对置板的谷中，并且对置板的对置脊在第一和第二边缘部分中彼此接触。
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。
蒸发区段位于板组件的下部部分中，冷凝区段位于板组件的上部部分中，并且分离区段位于蒸发区段和冷凝区段之间。
上述目的在第四方面通过用于液体进料的处理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件，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对的第二竖直边缘以及在第一竖直边缘和第二竖直边缘之间基本上居中地延伸并平行于第一竖直边缘和第二竖直边缘的中心竖直轴线，每个热交换器板还限定用于使进料汽化的蒸发区段、用于冷凝汽化进料的冷凝区段，和用于分离汽化进料和非汽化进料的分离区段，分离区段沿着中心竖直轴线的方向位于蒸发区段和冷凝区段之间并形成交替的脊和谷，该分离区段限定：
中心部分，其在中心竖直轴线的两侧上延伸，中心部分中的脊和谷相对于中心竖直轴线以倾斜的角度延伸，
第一部分，其在第一竖直边缘和中心部分之间延伸，第一部分中的脊和谷水平地延伸并与中心部分中的相应脊和谷连接，和
第二部分，其在第二竖直边缘和中心部分之间延伸，第二部分中的脊和谷水平地延伸并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，并且反之亦然，
其中，相邻的热交换板布置成使得脊在第一和第二部分中嵌入对置板的谷中，并且对置板的对置脊在中心部分中彼此接触。
上述目的在第五方面通过用于液体进料的处理的板式热交换器的热交换器板实现，热交换器板限定每个热交换器板，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对的第二竖直边缘以及在第一竖直边缘和第二竖直边缘之间基本上居中地延伸且平行于第一竖直边缘和第二竖直边缘的中心竖直轴线，每个热交换器板还限定用于使进料汽化的蒸发区段、用于冷凝汽化进料的冷凝区段，和用于分离汽化进料和非汽化进料的分离区段，分离区段沿着中心竖直轴线的方向位于蒸发区段和冷凝区段之间并形成交替的脊和谷，该分离区段限定：
中心部分，其在中心竖直轴线的两侧上延伸，中心部分中的脊和谷相对于中心竖直轴线以倾斜的角度延伸，
第一部分，其在第一竖直边缘和中心部分之间延伸，第一部分中的脊和谷水平地延伸并与中心部分中的相应脊和谷连接，和
第二部分，其在第二竖直边缘和中心部分之间延伸，第二部分中的脊和谷水平地延伸并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，并且反之亦然。
上述目的在第六方面中通过制造用于液体进料的处理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，该多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对的第二竖直边缘以及在第一竖直边缘和第二竖直边缘之间基本上居中地延伸并平行于第一竖直边缘和第二竖直边缘的中心竖直轴线，每个热交换器板还限定用于使进料汽化的蒸发区段、用于冷凝汽化进料的冷凝区段，和用于分离汽化进料和非汽化进料的分离区段，分离区段沿着中心竖直轴线的方向位于蒸发区段和冷凝区段之间并形成交替的脊和谷，该分离区段限定：
中心部分，其在中心竖直轴线的两侧上延伸，中心部分中的脊和谷相对于中心竖直轴线以倾斜的角度延伸，
第一部分，其在第一竖直边缘和中心部分之间延伸，第一部分中的脊和谷水平地延伸并与中心部分中的相应脊和谷连接，和
第二部分，其在第二竖直边缘和中心部分之间延伸，第二部分中的脊和谷水平地延伸并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，并且反之亦然，和
将热交换器板连续地布置在形成热交换器的板组件中，其中每隔一个板围绕中心轴线转动，使得脊在第一和第二部分中嵌入对置板的谷中，并且对置板的对置脊在中心部分中彼此接触。
附图说明
图1公开了板式热交换器的侧视图；
图2公开了现有技术热交换板的前视图；
图3公开了水平定向的脊和谷如何嵌入彼此；
图4公开了热交换板的前视图；
图5公开了热交换器板的后侧的视图；
图6公开了热交换板的分离区段；
图7公开了两个相对的板，其中一个已转动180度。
具体实施方式
图1公开了本发明的板式热交换器10的侧视图。在下面的描述中，描述了关于海水的脱盐的应用，即，进料是海水。然而，应当注意，本发明不限于进料为海水，而是还可涉及任何其它处理，例如液体的蒸馏。板式热交换器包括大量的压缩模制热交换器板12，这些板12彼此平行地并且以使得它们形成板组件14的方式连续地设置。板组件14设置在框架板16和压力板18之间。
在热交换器板12之间形成第一板间隙20和第二板间隙22。第一板间隙20和第二板间隙22以交替的顺序设置在板组件14中，使得基本上每个第一板间隙20邻近两个第二板间隙22，并且基本上每个第二板间隙22邻近两个第一板间隙20。板组件14中的不同区段借助于每个板间隙中的垫圈(未示出)彼此界定，其中第一板间隙20包括第一类型垫圈(未示出)，并且第二板间隙22包括第二类型垫圈(未示出)。板组件14(即热交换器板12和设置在它们之间的垫圈(未示出))以其本身已知的方式借助于示意性地指示的紧固螺栓24保持在一起。
板组件14连接到冷却水进入导管26、冷却水流出导管28和淡水流出导管30。冷却水典型地是海水，并且因此冷却水流出导管28连接到海水进入导管32，以便回收由冷却水吸收的热量。板组件12还连接到加热流体进入导管34和加热流体流出导管36。加热流体用于使进料(即通过海水进入导管32进入板组件14的海水)汽化。加热流体可为加热的水，诸如来自船舶发动机的夹套水。冷凝的淡水通过淡水流出导管30离开板组件14。
图2公开了具有蒸发区段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还限定沿着中心轴线C居中定位的端口46、48、50、52、54。端口46、48构成冷却流体出口和入口端口，端口50构成淡水出口端口，并且端口52、54构成加热流体入口和出口端口。分离区段限定横向地定向的脊56和谷58。板还在垫圈凹槽中限定垫圈38。
图3公开了水平定向的脊56和谷58如何在两个相邻的板12、12'中嵌入彼此。该图还图示了在分离区段中如何增加脊和谷的压入深度。脊56和谷58限定了压入深度，使得上板12的最低部分低于相邻板12'的最高部分。这样，从蒸发区段到冷凝区段的流动路径将增加，并且在波纹上的流动方向的变化将增加，这将改善液体与汽化进料的分离，然而，在脊56和谷58应当接触相邻板的位置中，脊56和谷58的压入深度必须减小。
图4公开了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基本上平行的相对的第二竖直边缘60’以及在竖直边缘60、60'之间基本上居中地在竖直方向上延伸的中心轴线C。当板组件位于正常使用位置时，中心轴线C基本上竖直地延伸。
热交换器板包括在底部处用于蒸发进料(即海水)的蒸发区段40、在顶部处用于冷凝蒸发进料的冷凝区段42、以及位于蒸发区段40和冷凝区段42之间用于分离蒸发进料和未蒸发进料的分离区段44。汽化的进料被允许从蒸发区段40经由分离区段44流到冷凝区段42。
蒸发区段40和冷凝区段42是波纹状的，限定具有倾斜角度的谷和脊，与对置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。通过面对面地布置两个板12，形成第一板间隙，两个板12具有位于热交换器板之间的第一类型的垫圈38。形成板间隙的两个板是相同的，然而，热交换器板中的一个围绕中心轴线C转动180度。这样，热交换器板的波纹可布置成使得对置脊形成十字形图案并在蒸发区段40和冷凝区段42中的接触点处彼此接触。
热交换器板12限定位于蒸发区段40和分离区段44之间的一个或多个孔口70，用于允许来自蒸发区段40的一些汽化进料输送到包括平行分离区段的相对板间隙。此外，三个上蒸气端口70'位于分离区段44和冷凝区段42之间，邻近第一竖直边缘60，以用于允许汽化进料通过热交换器板12输送到冷凝区段42。
位于第二边缘60’附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与冷却水进入导管连通，冷却水出口端口48与冷却水流出导管连通，并且从冷凝区段42收集冷凝进料的淡水出口端口50与淡水流出导管连通。
居中地定位在蒸发区段40附近的是加热流体入口端口52，并且提供了加热流体出口端口54。加热流体入口端口52与加热流体进入导管连通，并且加热流体出口端口54与加热流体流出导管连通。另外，连接到海水进入导管的用于向蒸发区段40供应海水的进料入口端口72居中地定位在底部附近，并且用于收集从分离区段44向下流动的未蒸发进料的两个出口端口74、74'位于板12的底部处的进料入口端口72的相对侧上，但与进料入口端口72分开。
在分离区段44的上部处可设置流动引导元件76。流动引导元件76将蒸气流导向到分离区段中，并且防止流采取通过分离区段44进入冷凝区段42的直接路线，从而降低未蒸发进料的携带风险。
图5公开了根据本发明的板式热交换器的热交换器板12'和第二类型垫圈38'的后侧的视图。因此，热交换器板12'与热交换器板12相同，不同的是它已经围绕中心轴线46转动了180度。它限定了与蒸发区段相对的加热区段40'和与冷凝区段相对的冷却区段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’布置成冷却相对的冷凝区段，并且加热区段40’布置成加热相对的蒸发区段。后侧形成第二板间隙。
热交换器板12'的后侧还包括加热区段40'和冷却区段42'之间的分离区段44'。经由下蒸气孔70从第一板间隙引入汽化进料。分离区段44'的功能与相对侧上的分离区段相同，并且将蒸发进料和未蒸发进料分离。蒸发进料通过上蒸气孔口70'向上流动，而未蒸发进料向下流动到出口74、74’’。
图6公开了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'具有用于密封相对板(未示出)的垫圈。板12还在第一竖直边缘60和第二竖直边缘60'之间限定中心轴线。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和中心部分62之间的第一部分64、以及在第二竖直边缘60'和中心部分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，并且反之亦然。这样，当板面对面地定位在板组件中(其中每隔一个板围绕中心轴线转动180度)时，第一部分64中的脊56将嵌入第二部分66中的谷58中，并且反之亦然。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动路径。
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，该角度为约45度。这样，当板面对面地定位在板组件中时，对置板的脊56和谷58将形成交叉波纹图案。这样，第一部分64和第二部分66的脊56和谷58在中心部分62中互连。对置板的对置脊56将在接触点处接触，并且谷58将在相邻板间隙中形成脊，并且也在相邻板间隙中接触对置脊，这将改善分离区段42中板组件的结构稳定性。当在第一部分和第二部分62中发生有效分离时，中心部分62的宽度显著小于相应的第一部分64和第二部分66的宽度。
分离区段44还包括在底部处的孔口70。这是为了允许汽化进料进入板的两侧，因为两个板间隙可用于分离。汽化进料可经由在分离区段44的顶部处的孔口70'再进入具有冷凝区段(此处未示出)的板间隙。在备选实施例中，冷凝区段也可相对于蒸发区段位于相对的板间隙中。
在第一竖直边缘60和第一部分64之间，以及在第二竖直边缘60'和第二部分66之间，分别定位有相应的边缘部分68、68'。在边缘部分68、68'中，波纹相对于中心轴线C限定倾斜的角度，类似于中心部分62。优选地，该角度为约45度。这样，当板面对面地定位在板组件中时，对置板的脊56和谷58将形成交叉波纹图案。对置板的对置脊56将在接触点处接触，并且谷58将在相邻板间隙中形成脊，并且也在相邻板间隙中接触对置脊，这将改善分别位于第一竖直边缘60和第二竖直边缘60'处的垫圈处的板组件的结构稳定性。当在第一部分64和第二部分66中发生有效分离时，边缘部分68、68'的宽度类似于中心部分62的宽度。
图7公开了两个相对的板38、38'，其中一个板已围绕中心轴线转动了180度，并面对面地定位在板组件中。在第一部分64和第二部分66中，波纹不接触地嵌入彼此，而在中心部分62中和边缘部分68、68'中，波纹限定交叉波纹图案。
附图标记
10.板式热交换器
12.热交换器板
14.板组件
16.框架板
18.压力板
20.第一板间隙
22.第二板间隙
24.紧固螺栓
26.冷却水进入导管
28.冷却水流出导管
30.淡水流出导管
32.海水进入导管
34.加热流体进入导管
36.加热流体流出导管
38.垫圈
40.蒸发区段
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.流动引导件
C.竖直中心轴线
在不同的实施例中，A (')表示类似的特征。

Claims (13)

1.一种用于液体进料的处理的板式热交换器，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件，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对的第二竖直边缘以及在所述第一竖直边缘和所述第二竖直边缘之间居中地延伸并平行于所述第一竖直边缘和所述第二竖直边缘的中心竖直轴线，每个热交换器板还限定用于使所述进料汽化的蒸发区段、用于冷凝所述汽化进料的冷凝区段，和用于分离汽化进料和非汽化进料的分离区段，在所述蒸发区段和所述冷凝区段处的所述热交换器板是波纹状的，带有具有脊和谷的波纹，单个板类型用于完整的板组件，每隔一个板在形成板组件时围绕中心轴线转动180度，使得每个板的前表面面对相邻板的前表面，并且每个板的后表面面对相邻板的后表面，由此形成交替的第一类型和第二类型板间隙，所述蒸发区段和所述冷凝区段中的波纹制造成使得当每隔一个板围绕中心轴线转动时，在板间隙中形成交叉波纹图案，其中对置脊在接触点处彼此接触，所述分离区段沿着所述中心竖直轴线的方向位于所述蒸发区段和所述冷凝区段之间并形成交替的脊和谷，所述分离区段限定：
中心部分，其在所述中心竖直轴线的两侧上延伸，
第一部分，其在所述第一竖直边缘和所述中心部分之间延伸，所述第一部分中的所述脊和所述谷水平地延伸并与所述中心部分中的相应脊和谷连接，
第二部分，其在所述第二竖直边缘和所述中心部分之间延伸，所述第二部分中的所述脊和所述谷水平地延伸并与所述中心部分中的相应脊和谷连接，所述第一部分中的所述脊与所述第二部分中的所述谷水平地齐平，并且反之亦然，
第一边缘部分，其在所述第一竖直边缘和所述第一部分之间，和
第二边缘部分，其在所述第二竖直边缘和所述第二部分之间，所述第一边缘部分和所述第二边缘部分中的所述脊和所述谷相对于所述中心竖直轴线以倾斜的角度延伸，
其中，相邻的热交换器板布置成使得脊在所述第一和第二部分中嵌入对置板的谷中，并且对置板的对置脊在所述第一边缘部分和所述第二边缘部分中彼此接触。
2.根据权利要求1所述的板式热交换器，其中，所述中心部分中的所述脊和所述谷相对于所述中心竖直轴线以倾斜的角度延伸，使得对置板的对置脊在所述中心部分中彼此接触。
3.根据权利要求1或2所述的板式热交换器，其中，所述板组件限定以交替顺序布置的第一板间隙和第二板间隙，每个板间隙由沿着每个板的所述第一和第二竖直边缘延伸的垫圈封闭。
4.根据权利要求3所述的板式热交换器，其中，所述分离区段设置在所述第一和第二板间隙中。
5.根据权利要求4所述的板式热交换器，其中，所述热交换器板在所述第一和第二通路处设置有用于在所述板间隙之间连通的孔口。
6.根据权利要求1或2所述的板式热交换器，其中，在所述第一和第二部分中的所述脊和所述谷限定第一压入深度，而在所述中心部分中和/或在所述第一和第二边缘部分中的所述脊和所述谷限定第二压入深度，所述第一压入深度大于所述第二压入深度。
7.根据权利要求1或2所述的板式热交换器，其中，所述边缘部分的宽度小于所述第一和第二部分中的每一个的宽度。
8.根据权利要求1或2所述的板式热交换器，其中，所述边缘部分限定小于所述第一和第二部分中的每一个的面积的20％。
9.根据权利要求1或2所述的板式热交换器，其中，所述边缘部分的宽度等于所述第一和第二部分中相邻脊的中心之间的距离。
10.根据权利要求3所述的板式热交换器，其中，每个热交换器板在所述蒸发区段和冷凝区段中具有波纹，使得对置脊在接触点处彼此接触，在所述板间隙中形成交叉波纹图案。
11.根据权利要求1或2所述的板式热交换器，其中，所述液体进料是海水。
12.一种用于液体进料的处理的板式热交换器的热交换器板，所述热交换器板限定每个热交换器板，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对的第二竖直边缘以及在所述第一竖直边缘和所述第二竖直边缘之间居中地延伸并平行于所述第一竖直边缘和所述第二竖直边缘的中心竖直轴线，每个热交换器板还限定用于使所述进料汽化的蒸发区段、用于冷凝所述汽化进料的冷凝区段，和用于分离汽化进料和非汽化进料的分离区段，在所述蒸发区段和所述冷凝区段处的所述热交换器板是波纹状的，带有具有脊和谷的波纹，单个板类型用于完整的板组件，每隔一个板在形成板组件时围绕中心轴线转动180度，使得每个板的前表面面对相邻板的前表面，并且每个板的后表面面对相邻板的后表面，由此形成交替的第一类型和第二类型板间隙，所述蒸发区段和所述冷凝区段中的波纹制造成使得当每隔一个板围绕中心轴线转动时，在板间隙中形成交叉波纹图案，其中对置脊在接触点处彼此接触，所述分离区段沿着所述中心竖直轴线的方向位于所述蒸发区段和所述冷凝区段之间并形成交替的脊和谷，所述分离区段限定：
中心部分，其在所述中心竖直轴线的两侧上延伸，
第一部分，其在所述第一竖直边缘和所述中心部分之间延伸，所述第一部分中的所述脊和所述谷水平地延伸并与所述中心部分中的相应脊和谷连接，
第二部分，其在所述第二竖直边缘和所述中心部分之间延伸，所述第二部分中的所述脊和所述谷水平地延伸并与所述中心部分中的相应脊和谷连接，所述第一部分中的所述脊与所述第二部分中的所述谷水平地齐平，并且反之亦然，其特征在于
第一边缘部分，其在所述第一竖直边缘和所述第一部分之间，和
第二边缘部分，其在所述第二竖直边缘和所述第二部分之间，所述第一边缘部分和所述第二边缘部分中的所述脊和所述谷相对于所述中心竖直轴线以倾斜的角度延伸。
13.一种制造用于液体进料的处理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对的第二竖直边缘以及在所述第一竖直边缘和所述第二竖直边缘之间居中地延伸并平行于所述第一竖直边缘和所述第二竖直边缘的中心竖直轴线，每个热交换器板还限定用于使所述进料汽化的蒸发区段、用于冷凝所述汽化进料的冷凝区段，和用于分离汽化进料和非汽化进料的分离区段，在所述蒸发区段和所述冷凝区段处的所述热交换器板是波纹状的，带有具有脊和谷的波纹，单个板类型用于完整的板组件，每隔一个板在形成板组件时围绕中心轴线转动180度，使得每个板的前表面面对相邻板的前表面，并且每个板的后表面面对相邻板的后表面，由此形成交替的第一类型和第二类型板间隙，所述蒸发区段和所述冷凝区段中的波纹制造成使得当每隔一个板围绕中心轴线转动时，在板间隙中形成交叉波纹图案，其中对置脊在接触点处彼此接触，所述分离区段沿着所述中心竖直轴线的方向位于所述蒸发区段和所述冷凝区段之间并形成交替的脊和谷，所述分离区段限定：
中心部分，其在所述中心竖直轴线的两侧上延伸，
第一部分，其在所述第一竖直边缘和所述中心部分之间延伸，所述第一部分中的所述脊和所述谷水平地延伸并与所述中心部分中的相应脊和谷连接，
第二部分，其在所述第二竖直边缘和所述中心部分之间延伸，所述第二部分中的所述脊和所述谷水平地延伸并与所述中心部分中的相应脊和谷连接，所述第一部分中的所述脊与所述第二部分中的所述谷水平地齐平，并且反之亦然，其特征在于
第一边缘部分，其在所述第一竖直边缘和所述第一部分之间，和
第二边缘部分，其在所述第二竖直边缘和所述第二部分之间，所述第一边缘部分和所述第二边缘部分中的所述脊和所述谷相对于所述中心竖直轴线以倾斜的角度延伸，和将所述热交换器板连续地布置在形成所述热交换器的板组件中，其中每隔一个板围绕所述中心轴线转动，使得脊在所述第一和第二部分中嵌入对置板的谷中，并且对置板的对置脊在所述第一和第二边缘部分中彼此接触。
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