CN1945192A - 板壳式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种板壳式换热器，包括设有冷介质物料进口和冷介质物料出口的壳体和置于该壳体内的板管组。其中：板管组包括至少一个热介质入口导流管和至少一个热介质出口导流管，热介质入口导流管和热介质出口导流管的一端固定在壳体的端盖上，另一端分别设有与其相连通的若干个板片组和端部板片组。板片组包括间隔布置、且具有两个凸起型的波纹状板片，两个板片的凸起面相互对应、且在每个板片的外表面设有波纹扰动条；端部板片组包括间隔布置、且具有凸起型的波纹状板片、端部板片，两个板片的凸起面相互对应、且在凸起面的外表面设有波纹扰动条。本发明冷介质与热介质的壳程和管程清晰，换热效率高，耐压性好，结构紧凑、体积小、使用寿命长。

Description

板壳式换热器

技术领域

本发明涉及一种换热器，特别涉及一种能够适合于高粘度、含颗粒和纤维悬浮状等冷、热介质物料之间进行热能交换的板壳式换热器。

背景技术

在化工和石油化工等领域，广泛使用换热器进行冷、热介质物料之间热量的交换。目前，换热器按照结构主要可以分为管壳式换热器和板式换热器。其中：管壳式换热器的传热面用管制成，它具有结构坚固，操作弹性大，可靠程度高，使用范围广的优点；但它的不足之处在于：换热效率低、设备体积大。板式换热器的传热面用平板或稍带锥度的伞板制成，其上设有各种凹凸条纹或各种不同端面形状的翅片，它具有换热效率高、结构紧凑、重量轻的优点；但它的不足之处在于：密封周边长，容易形成泄漏；受热圈密封材料的限制，其换热温度不能很高、承压能力有限；不宜处理悬浮状的热交换物料进行热交换。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种板壳式换热器，它不仅换热效率高，而且结构紧凑、体积小、使用寿命长。

本发明板壳式换热器，包括设有冷介质物料进口和冷介质物料出口、、且呈圆筒体或方箱体的壳体和置于该壳体内的板管组。其中：板管组包括至少一个热介质入口圆形导流管和至少一个热介质出口圆形导流管，热介质入口圆形导流管和热介质出口圆形导流管的一端固定在壳体的端盖上，另一端分别设有与其相连通的若干个板片组和端部板片组；板片组包括间隔布置、且具有两个凸起型波纹状板片a、b，两个板片a、b的凸起面相互对应、且在每个板片a、b的外表面设有波纹扰动条；端部板片组包括间隔布置、且具有凸起型波纹状板片a、端部板片b，两个板片a、b的凸起面相互对应、且在凸起面的外表面设有波纹扰动条。

作为本发明板壳式换热器的改进，其中：波纹扰动条呈横向或纵向排列，每相邻两个板片组的波纹扰动条、板片组与端部板片组的波纹扰动条的方向一个为横向、另一个为纵向依次交错布置，并在每相邻波纹扰动条之间和波纹扰动条外侧间隔设有若干个球形凸块，球形凸块交错排列；热介质入口圆导流管为两个，热介质出口圆导流管为两个，分别设置在横向波纹扰动条的两侧或纵向波纹扰动条的两端。

作为本发明板壳式换热器的进一步改进，其中：在板片a、b、a或端部板片b分别设有与热介质入口圆形导流管和热介质出口圆形导流管管径相对应的角孔或盲孔，在热介质入口圆形导流管和热介质出口圆形导流管的管壁上沿轴向间隔设有与板片组和端部板片组相连通配合的导流分配孔，该导流分配孔为多个、且沿其周向间隔均匀分布，热介质入口圆形导流管和热介质出口圆形导流管分别插入角孔中，其导流分配孔分别位于板片组的板片a与b和端部板片组的板片a与端部板片b之间。

本发明板壳式换热器，其中：板片组和端部板片组由不锈钢材料制成，其板片a、b、a的凹面、端部板片b的凹面及周边密封采用热熔焊焊接，板片组和端部板片组与热介质入口导流管和热介质出口导流管的焊接采用氩弧焊接。

采用上述结构，由于将板管组置于壳体内，并且将板管组的板片作为换热面，冷介质和热介质不仅能够分别在板片间和导流管内流动，并且较宽的板间距离又适合于高粘度、含颗粒和纤维悬浮状等冷、热介质物料之间的热量能交换，从而使本发明板壳式换热器的冷介质与热介质的壳程和管程清晰，结构紧凑体积小，重量轻，成本低。

由于将板片和导流管组成的板管组采取周边施焊密封，中间部位用点焊固定并相互支撑，所以本发明板壳式换热器既能够在较压力下进行热能交换，又能够在较高温度条件下进行工作，从而兼顾了管壳式换热器与板式换热器的优点，使用寿命长。

附图说明

图1是本发明板壳式换热器结构示意图；

图2是图1中板管组结构示意图；

图3是图2中板片结构示意图；

图4是图3中A-A剖示图；

图5是图2中端部板片组的端部板片B-B剖示图；

图6是图2中热介质入口导流管或热介质出口导流管结构示意图。

附图中标号说明：

1热介质入口圆形导流管，2端盖，3热介质出口圆形导流管，4冷介质物料进口，5板片组，5a板片，5b板片，端部板片组6，6a板片，6b端部板片，7板管组，8冷介质物料出口，9壳体，波纹扰动条10，球形凸块11，角孔12，盲孔13，导流分配孔14，支撑板15。

具体实施方式

下面结合附图对本发明板壳式换热器的具体实施方式作进一步说明。

由图1所示，本发明板壳式换热器提供了一款全焊式板管组板壳式换热器，管程或壳程呈逆流方式。其中：板管组7包括热介质入口圆形导流管1、热介质出口圆形导流管3、导流分配孔14，至少两个以上的板片组5和端部板片组6；板片组5由两个板片5a/5b构成，端部板片组6由板片6a和端部板片6b构成，在板片5a/5b、6a/6b上设有波纹扰动条10和球形凸块11，并且采用全焊接密封结构。

具体地讲：由图1所示，本发明板壳式换热器，包括为圆筒体或方箱体的壳体9，在壳体9的侧壁上分别设有冷介质物料进口4和冷介质物料出口8，在壳体9内设有全焊式由不锈钢材料制成的板管组7，壳体9与板管组7设计为可拆式。板管组7包括至少一个热介质入口圆形导流管1和至少一个热介质出口圆形导流管3，热介质入口圆形导流管1和热介质出口圆形导流管3的一端固定在壳体9的端盖2上，另一端分别设有与其相连通的若干个板片组5和端部板片组6。

由图2、3、4所示，板片组5包括间隔布置、且具有两个凸起型波纹状板片5a、5b，两个板片5a、5b的凸起面相互对应组焊而成，板片5a、5b的周边焊缝由热熔焊完成，同时在凸起面与凸起面的接触面上用点焊施焊；同样，由图5所示，端部板片组6包括间隔布置且具有凸起面的板片6a、端部板片6b，板片6a与端部板片6b的凸起面也相互对应组焊而成，板片6a、端部板片6b的周边焊缝也由热熔焊完成，同时在凸起面与凸起面的接触面上用点焊施焊。为了提高换热效率，在每个凸起面的外表面设有波纹扰动条10，每个板片上的波纹扰动条10排列有所不同，即：每相邻两个板片组5的波纹扰动条10、板片组5与端部板片组6的波纹扰动条10的方向一个为横向、另一个为纵向相互呈依次相互交错布置，如：第一板片组5的波纹扰动条10为横向，第二板片组5的波纹扰动条10为纵向，如此排列可以使板片组5与板片组5之间的波纹扰动条10及板片组5与端部板片组6之间的波纹扰动条10形成网格布局。在每相邻波纹扰动条10之间和波纹扰动条10外侧间隔设有若干个球形凸块11。具有上述结构的板管组7的主要好处在于：第一，板片组5中的板片5a与板片5b之间或端部板片组6中的板片6a与端部板片6b不存在密封垫圈的问题，从而较好地解决了板片组5和端部板片组6耐温及易泄漏的问题；同时，具有较宽的板间距离更适合于高粘度、含颗粒和纤维悬浮状等冷、热介质物料之间的热量能交换；第二，在板片组5和端部板片组6设有波纹扰动条10，形成网状布局，使流经板片组5与端部板片组6板间通道的介质更容易产生湍流，从而进一步提高了换热效率。板片组5中的板片5a与板片5b或端部板片组6中的板片6a与端部板片6b的凸起面对应并施以点焊，板片不易膨胀变形，其承压性能大幅度提升。第三，在每相邻波纹扰动条10之间和波纹扰动条10外侧间隔设有若干个交错排列的球形凸块11，该球形凸块11可以造成冷、热介质的涡流，从而更进一步提高了换热效率。

由图4、5所示，在板片组5的板片5a、5b设有角孔12，在端部板片组6的板片6a、端部板片6b分别设有角孔12和盲孔13，该角孔12和盲孔13分别与热介质入口圆形导流管1和热介质出口圆形导流管3管径相对应。由图6所示，在热介质入口圆形导流管1和热介质出口圆形导流管3的管壁上沿轴向间隔设有与板片组5和端部板片组6导流分配孔14，该导流分配孔14为多个、且沿其周向间隔均匀分布。制造时，先在热介质入口圆形导流管1或热介质出口圆形导流管3上开长槽形孔，然后在长槽形孔中用支撑板15间隔连接，从而在热介质入口圆形导流管1或热介质出口圆形导流管3上形成沿周向间隔均匀分布的导流分配孔14。导流分配孔14的大小、方向对本发明板壳式换热器的流量及板片5的流量分配起重要作用。将上述热介质入口圆形导流管1和热介质出口圆形导流管3分别插入角孔12中，其导流分配孔14分别位于板片组5的板片5a与5b和端部板片组6的板片6a与端部板片6b之间。

工作时，热介质由热介质入口圆形导流管1进入其上的导流分配孔14分配到板片组5和端部板片组6内自上而下流动汇集于热介质出口圆形导流管3后流出，从而完成热介质的管程。冷介质由冷介质物料进口4进入流经板片组5与板片组5、板片组5与端部板片组6之间的通道后汇集于冷介质物料出口8后流出，从而完成冷介质壳程，冷热介质可以为逆向流。

Claims (5)

1.一种板壳式换热器，其特征在于：包括设有冷介质物料进口(4)和冷介质物料出口(8)的壳体(9)和置于该壳体(9)内的板管组(7)，所述板管组(7)包括至少一个热介质入口导流管(1)和至少一个热介质出口导流管(3)，所述热介质入口导流管(1)和热介质出口导流管(3)的一端固定在所述壳体(9)的端盖(2)上，另一端分别设有与其相连通的若干个板片组(5)和端部板片组(6)，所述板片组(5)包括间隔布置、且具有两个凸起型波纹状板片(5a、5b)，两个板片(5a、5b)的凸起面相互对应、且在每个板片(5a、5b)的外表面设有波纹扰动条(10)，所述端部板片组(6)包括间隔布置、且具有凸起型波纹状板片(6a)、端部板片(6b)，两个板片(6a、6b)的凸起面相互对应、且在凸起面的外表面设有波纹扰动条(10)。

2.根据权利要求1所述的板壳式换热器，其特征在于：所述波纹扰动条(10)呈横向或纵向排列，每相邻两个板片组(5)的波纹扰动条(10)、板片组(5)与端部板片组(6)的波纹扰动条(10)的方向一个为横向、另一个为纵向依次交错布置，并在每相邻波纹扰动条(10)之间和波纹扰动条(10)外侧间隔设有若干个球形凸块(11)，所述球形凸块(11)交错排列，所述热介质入口导流管(1)为两个，热介质出口导流管(3)为两个，分别设置在横向波纹扰动条(10)的两侧或纵向波纹扰动条(10)的两端。

3.根据权利要求2所述的板壳式换热器，其特征在于：所述热介质入口导流管(1)和热介质出口导流管(3)为圆形，壳体(9)为圆筒体或方箱体。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的板壳式换热器，其特征在于：在所述板片(5a、5b、6a)或端部板片(6b)分别设有与热介质入口导流管(1)和热介质出口导流管(3)管径相对应的角孔(12)或盲孔(13)，在所述热介质入口导流管(1)和热介质出口导流管(3)的管壁上沿轴向间隔设有与板片组(5)和端部板片组(6)相连通配合的导流分配孔(14)，该导流分配孔(14)为多个、且沿其周向间隔均匀分布，所述热介质入口导流管(1)和热介质出口导流管(3)分别插入角孔(13)中，其导流分配孔(14)分别位于板片组(5)的板片(5a)与(5b)和端部板片组(6)的板片(6a)与端部板片(6b)之间。

5.根据权利要求4所述的板壳式换热器，其特征在于：所述板片组(5)和端部板片组(6)由不锈钢材料制成，其板片(5a、5b、6a)的凹面、端部板片(6b)的凹面及周边密封采用热熔焊焊接，板片组(5)和端部板片组(6)与热介质入口导流管(1)和热介质出口导流管(3)的焊接采用氩弧焊接。

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