CN1333451A - 一种焊板热交换器的热交换叶片以及相应的热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明的叶片(9)包括多孔并/或带凹槽的波纹件,后者具有一个波纹主方向(F1)并以两个侧棱(13)为边界。波纹的该主方向(F1)相对于所述两个棱(13)是倾斜的。本发明应用于常压蒸馏设备热交换主管路。

Description

一种焊板热交换器的热交换叶片以及相应的热交换器
技术领域
本发明涉及用于焊板热交换器的热交换叶片，包括多孔并/或带凹槽的波纹件，后者具有一个波纹主方向并以两个侧棱为界。
本发明例如应用于常压蒸馏设备的热交换主管路，该管路使外部进入的空气和由常压蒸馏塔产生的冷的制品进行热交换。
背景技术
因为焊板热交换器能以特别紧凑的体积提供很大的热交换面积，此外由于其比较容易制造，因此该种热交换器得到广泛应用。
这种热交换器通常由铝或铝合金制成，它由多个平行的、通常为长方形的板构成，在这些板之间一方面设置各种几何形状的波状间隔物或分隔叶片，另一方面设置用来封闭所述板限定的扁平形状流体流动通道的挡条。所述流动可以是逆流、顺流、或交叉流。
叶片的作用是增加热交换面积，从而提高总体的热传递性能。特别是，叶片通过传导将热通量传递给相邻板，其中叶片是通过焊接固定在相邻板上的。
叶片可非常廉价地由折叠的、多孔的、带凹槽的和/或冲压的扁平制品制成。基本波形可以具有近似正方形、长方形或三角形的横截面。基本上，已知的叶片称为“直波纹片”(这是简单的波状片材)、“多孔波纹片”、具有波纹状母线的“人字波纹片”)、“百叶窗式波纹片”(波纹的侧边有凹槽)、以及“锯齿波纹片”或“局部偏移波纹片”(其中波纹沿母线以固定间隔产生横向偏移，该偏移通常为波纹的半个周期)。
在所有这些已知的叶片中，波纹的主方向(在人字波形的情况下是波纹的平均方向)确定了对流体的流动产生最小阻力的方向。
在交换器的每个通道中，通道长度的主要部分构成了有效热交换部分，该部分装有称为热交换叶片的叶片。在某些情况下，该部分以安有分配叶片的流体引入和引出分配部件为边界。
热交换部分由两个侧封闭挡条形成边界，这两个挡条与板的两个相对侧面平行，热交换叶片的波纹主方向平行于这些封闭挡条，除非有时为产生局部压力降而使限制区域中的主方向垂直于侧封闭挡条(所谓的“hardway”布置)。在后面的描述中将忽略hardway叶片。
在分配部件中，叶片的波纹总体方向向热交换叶片的波纹方向高度倾斜。
发明内容
本发明的一个目的是通过改善焊板热交换器的热性能来提高它的紧凑性。
为达到该目的，本发明的主题是一种上述类型的热交换叶片，其特征在于波纹的主方向相对于两条侧棱倾斜，并且叶片具有对近似平行于两条侧棱流动的流体产生最小阻力的总体方向。
本发明的主题还包括一种焊板热交换器，它包括多个平行的长方形板，在板之间限定了总体上的扁平形状的通道，在每个通道中有一个热交换叶片，每个热交换叶片连同侧封闭挡条一起构成两块板之间的分隔物，该交换器中的热交换叶片是上面所限定的类型。
附图说明
现在参照附图描述本发明的说明性示例，其中：
图1示出的是本发明的焊板热交换器的局部揭开的立体图；
图2表示该热交换器中的一个通道；
图3是本发明的部分叶片的立体图；
图4是同一叶片沿图3的中平面IV剖开的横截面；
图5和图7是本发明叶片的其它两个实施例的立体图；以及
图6和图8分别是沿图5的中平面VI和图7的中平面VIII剖开的图5和7所示叶片的剖面图。
具体实施方式
图1中所示的热交换器1例如为低温热交换器。它由一组平行的长方形板2构成，这些板2都是完全相同的，在这些板中间形成了多个使流体进行间接热交换的通道。在所示示例中，这些通道是相继的、交替布置的第一流体的通道3、第二流体的通道4和第三流体的通道5。
通道3到5中的每个通道都以限定通道的侧封闭挡条6和端部封闭挡条7作为边界，仅留下相应流体的引入/引出洞孔8。在每个通道中设置了间隔波纹片或波纹叶片，它们作为热叶片、并作为板之间的分隔物(特别是焊接过程中为了避免板在使用加压流体时有任何变形)、以及作为引导流体流动的装置。在通道的基本上整个长度上，这些叶片是热交换叶片9。在它们与洞孔相邻的区域中，这些叶片9延伸出分配叶片10。后者将来自引入洞孔的引入流体分配到叶片9的整个宽度上，或将离开该整个宽度的流体收集到一个引出洞孔。
该组板、封闭挡条和间隔波纹片通常由铝或铝合金制成，并通过炉焊(oven brazing)在一次操作中装配起来。
然后将总体上为半圆柱形状的流体引入/引出箱11焊接到这样制得的交换器主体上，使其位于相应的各行引入/引出洞孔8上方，这些箱11与流体供给与排放管12相连。
图2用示意图表示同一交换器中的一个通道，即通道3。热交换叶片9具有波纹主方向F1，该波纹主方向F1与通道纵向方向F2即侧封闭挡条6的方向成正锐角α，其角度通常在1°到30°之间，优选在2°到10°之间。
然而，叶片9是这样设置的：使通道中对流动产生最小阻力的总方向保持为近似于方向F2的方向。
此外，图2示出了与通道引入/引出洞孔8相邻的两个分配叶片10。这些分配叶片的波纹与方向F2所成的夹角β比角α大得多，通常接近75，而这些分配叶片对流动产生最小阻力的总体方向为其波纹主方向，因此它们能完成其分配功能。
叶片9由折叠片状材料制成，其纵向方向与F1垂直。沿着平行于方向F2的两条线13将折叠后的材料定尺剪切，由此得到若干个(在图2中数量为3)波形片材14，其形状为平行四边形(中间片材的情况下)或直角梯形或直角三角形(两端片材的情况下)。
图3到8表示叶片9的三个不同实施例。
在图3和4的实施例中，叶片包括具有长方形横截面的波纹，其波谷15和波峰16通过波纹侧边(wave leg)17连接在一起。
每个波纹侧边17上以固定间隔设有开口18，开口18是在波纹侧边接受流体通量的那侧(图3和4中的左侧)向后推得到的，该开口朝向流体通量的上游。由此，如图4箭头所示，由于开口18的存在，在两个侧边17中间以方向F1导入的液流在该方向的横向上部分偏转。
这样，总的来说，当适当地选择了开口18的尺寸和形状时，叶片9对流动产生最小阻力的方向为近似F2的方向。此外，F1与开口18的倾斜角形成流动的一种二维和紊流结构，该结构有助于高效率的热交换。
在图5和6的实施例中，叶片为“锯齿”型。由此它沿方向F1具有固定间隔的所谓的“锯齿长度”l、通常为两侧边17距离的一半的横向偏移d(它们在两侧交替出现)、以及所谓的“分隔周期”p。这样，叶片具有平行的偏移平面p，从上面看(图4)这些偏移平面是平行的偏移线19。
每个单独的侧边17在其整个高度上有弯成直角的进气边，构成偏转片20。所有偏转片20都定位在同侧，即在侧边17接受液流的那侧。
偏转片20具有减少其所在的那侧的流体流动面积，以及在另一侧增加该流动面积的作用。由此，如图6所示，在两侧边17中间导入的每股液流倾向于以近似于F2的方向流动，或甚至在相对于F2在F1另一侧的倾斜方向流动。
由于流体中产生的紊流，通过对叶片9的参数和偏转片20尺寸的适当选择，可使叶片9具有前述对靠近F2方向的流动产生最小阻力的总体方向F2。
图7和8中的实施例与前一实施例的区别在于：省略了偏转片20，在侧边17的某些进气边和某些出气边的整个高度上设置缩进21。更具体地说：
-在每隔一行的侧边17中，侧边在进气边和出气边上交替地均设有缩进和均没有缩进；
-在中间行中，侧边17交替地在进气边和出气边上设有缩进21。
最后得到的效果与上面图5和6中描述的效果基本相同。

Claims (11)

1.用于焊板热交换器的热交换叶片，包括多孔并/或带凹槽的波纹件，后者具有一个波纹主方向(F1)并以两个侧棱(13)为边界，其特征在于波纹的主方向(F1)相对于两个侧棱(13)是倾斜的。
2.根据权利要求1所述的叶片，特征在于它具有对流体流动产生最小阻力的总体方向(F2)，该方向与波纹主方向(F1)成显著角度。
3.根据权利要求2所述的叶片，特征在于对流体流动产生最小阻力的总体方向(F2)近似平行于两条侧棱(13)。
4.根据权利要求2或3所述的叶片，特征在于在其波纹侧边(17)上有结构(18；20；21)，有利于流体在对流动产生最小阻力的总体方向(F2)的横向上的运动。
5.根据权利要求1到4之一所述的叶片，特征在于在其波纹侧边(17)上包括使流体中产生紊流的结构(18；20；21)。
6.根据权利要求4或5所述的叶片，特征在于结构(18)由设置在波纹侧边(17)用于接受流体流的那侧上的开口构成，这些开口朝向该流体流的上游。
7.根据权利要求4或5所述的叶片为锯齿形，特征在于所述结构由偏转片(20)构成，这些偏转片在波纹侧边(17)的接受流体流的那一侧上突起。
8.根据权利要求7所述的叶片，特征在于偏转片(20)设置在波纹侧边(17)的进气边上。
9.根据权利要求4或5所述的锯齿形叶片，特征在于所述结构由位于波纹侧边(17)进气边和/或出气边上的缩进(21)构成，这些缩进设置在叶片(9)的偏移线(19)上，以增加与波纹主方向(F1)相比更接近所述侧棱(13)方向(F2)的方向上的流体流动面积。
10.一种焊板热交换器，包括：多个平行的长方形板(2)，这些板在其间形成大体扁平形状的通道(3、4、5)；位于每个通道中的热交换叶片(9)，每个叶片连同侧封闭挡条(6)一起构成两块板之间的分隔物，其特征在于至少一个热交换叶片(9)是如权利要求1到9之一所述的叶片。
11.根据权利要求10的所述热交换器，特征在于它构成常压蒸馏设备的热交换主管路。
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