CN202382624U - 一种改进型半容积式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及换热器技术领域，特指一种改进型半容积式换热器。该改进型半容积式换热器包括：一用于储水的罐体，该罐体具有用于冷水输入的进水口、热水输出的出水口、热水回流的回水口；一板壳式换热器，该换热器固定在罐体的侧壁上；所述的换热器通过管道与罐体连通，并且在管道上安装有水泵；罐体内的流体通过水泵泵入换热器内，与换热器内的媒介进行热交换后在回流至罐体内；所述的换热器包括：焊接于罐体上的圆柱形壳体、位于壳体内的换热组件以及与换热组件形成循环导通的媒介入口和媒介出口，其中所述的换热组件由多数个板片焊接形成板片组，板片组位于刚性连接的后挡板和面板之间，所述的媒介入口和媒介出口与板片组内部形成的流道连通。

Description

一种改进型半容积式换热器

技术领域：

本实用新型涉及换热器技术领域，特指一种改进型半容积式换热器。

背景技术：

换热器是一种将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。

常见的间壁式换热器包括以下几种：

一、夹套式换热器。这种换热器是在容器外壁安装夹套制成，结构简单；但其加热面受容器壁面限制，传热系数也不高，为提高传热系数且使釜内液体受热均匀，可在釜内安装搅拌器。当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时，亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施，以提高夹套一侧的给热系数。为补充传热面的不足，也可在釜内部安装蛇管，夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却。

二、沉浸式蛇管换热器。这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状，并沉浸在容器内的液体中。蛇管换热器的优点是结构简单，能承受高压，可用耐腐蚀材料制造；其缺点是容器内液体湍动程度低，管外给热系数小。为提高传热系数，容器内可安装搅拌器。

三、喷淋式换热器。这种换热器是将换热管成排地固定在钢架上，热流体在管内流动，冷却水从上方喷淋装置均匀淋下，故也称喷淋式冷却。喷淋式换热器的管外是一层湍动程度较高的液膜，管外给热系数较沉浸式增大很多。另外，这种换热器大多放置在空气流通之处，冷却水的蒸发亦带走一部分热量，可起到降低冷却水温度，增大传热推动力的作用因此，和沉浸式相比，喷淋式换热器的传热效果大有改善。

四、套管式换热器是由直径不同的直管制成的同心套管，并由U形弯头连接而成。在这种换热器中，一种流体走管内，另一种流体走环隙，两者皆可得到较高的流速，故传热系数较大另外，在套管换热器中，两种流体可为纯逆流，对数平均推动力较大。套管换热器结构简单，能承受高压，应用亦方便(可根据需要增减管段数目)。特别是由于套管换热器同时具备传热系数大，传热推动力大及能够承受高压强的优点，在超高压生产过程(例如操作压力为3000大气压的高压聚乙烯生产过程)中所用的换热器几乎全部是套管式。

五、板式换热器，这是一种典型的间壁式换热器，其使用非常普遍，但是传统的板式换热器存在密封性较差，易漏泄；需常更换垫圈，较麻烦；使用压力受一定限制；使用温度受垫圈材料耐温性能的限制；清洗不方便，并且不便于维护而逐渐被淘汰。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题就是在于克服上述产品所存在的不足，提供一种改进型半容积式换热器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：该换热器包括：一用于储水的罐体，该罐体具有用于冷水输入的进水口、热水输出的出水口、热水回流的回水口；一板壳式换热器，该换热器固定在罐体的侧壁上；所述的换热器通过管道与罐体连通，并且在管道上安装有水泵；罐体内的流体通过水泵泵入换热器内，与换热器内的媒介进行热交换后在回流至罐体内；所述的换热器包括：焊接于罐体上的圆柱形壳体、位于壳体内的换热组件以及与换热组件形成循环导通的媒介入口和媒介出口，其中所述的换热组件由多数个板片焊接形成板片组，板片组位于刚性连接的后挡板和面板之间，所述的媒介入口和媒介出口与板片组内部形成的流道连通。

进一步而言，上述技术方案中，所述的板片表面形成波纹状凸起，该凸起的波纹状弯折角度为：90°-120°。

进一步而言，上述技术方案中，所述的板片呈圆形，其上形成有与媒介入口和媒介出口对应的两个圆孔。

进一步而言，上述技术方案中，所述的板片之间通过圆孔边缘、板片边缘的交错焊接形成板片组，该板片组中间隔板片形成的内部空间与媒介入口和媒介出口连通。

进一步而言，上述技术方案中，所述板片的外径为：150mm到1430mm，圆孔的直径为：15mm到350mm。

进一步而言，上述技术方案中，所述的板片组通过焊接于后挡板和面板之间构成整体式换热组件，该换热组件插入壳体内，并通过螺栓将面板与壳体的外缘固定连接，形成可更换式装配。

进一步而言，上述技术方案中，所述的板片组外部半包围设置有阻流板，两块阻流板对称设置于板片组圆周的两侧，所述的阻流板包括：与板片外缘贴合的弧板和位于弧板两侧的折板。

进一步而言，上述技术方案中，所述板片一侧边形成有弧形凸缘，并且于板片组中折流板的凸缘与壳体内壁贴合，改变流体方向，形成折流。

进一步而言，上述技术方案中，所述的罐体上设置有一控制电箱，所述的罐体上设置有一排气阀、安全阀和真空阀。

进一步而言，上述技术方案中，所述的罐体底部设置有排污管。

采用上述技术方案后，其采用了热交换效率更好的板壳式换热组件，可大大降低能耗，并且大幅提高效率。同时，本实用新型还具有以下优点：

1、本实用新型的热交换效率高，其可以达到持续恒温，并且可采用低温热媒换热，最低做到温差1℃，即被加热的罐体内的流体温度可以比媒介热源的进口温度低1℃，热交换效率较目前同类产品大大提高。

2、本实用新型将热交换器设置在外部，罐体内的流体在外部实现循环。本实用新型外置管道及用于循环的泵，使罐体内的流体泵再经换热器循环加热，缸内全部容积，加上焊接在罐体上的换热器壳体的容积，利用率超过100％；同时做到无死水，不易结垢，极大减少杆菌的产生。

3、本实用新型在罐体上单独配置控制柜，其具有过热保护、温度控制和水位控制，可根据用水量大小，由控制阀来做实时控制，自动调节换热器负荷，安全节能；控制可是手动或自动控制。当处于手动控制时，可手动启动或停止水泵，手动开启或关闭热源侧控制阀；当在自动位置时，水泵自动运行，当罐体内介质达到要求温度时，一次侧电动阀便关闭，直至罐体介质温度小于要求值时再次开启循环水泵，一次侧电动阀便开启。

4、本实用新型的罐体在高位开有供给热水的出水口，外与热供水管道连接，中位开有热水回流的回水口，外与热回水管道连接，低位开有冷水补水进水口，外与补水管连接；这种设置可进一步提高罐体内的流体循环，确保整个罐体内的流体可以得到很好的换热。

5、本实用新型换热器换热部分采用高效的全焊接可拆换热组件，全焊接可拆换热组件的壳体与罐体焊成一体，壳体上下两侧通过管道与罐体连通，将罐体内的水自下而上泵入换热组件内，与换热组件进行热交换后，再由罐体上方流入，如此循环可保证罐体内的水循环加热。

附图说明：

图1是本实用新型的主视图；

图2是本实用新型的俯视图；

图3是图1中的局部放大图；

图4是本实用新型换热器的右视图；

图5是本实用新型板片的示意图；

图6是本实用新型换热器的工作原理图；

图7是本实用新型实施例二的工作原理图；

图8是本实用新型实施例二中阻流板的示意图；

图9是本实用新型实施例三中板片组的立体示意图；

图10是本实用新型实施例三中板片的示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

见图1～5所示，本实用新型为一种改进型半容积式换热器，其包括：一用于储水的罐体1，该罐体1具有用于冷水输入的进水口11、热水输出的出水口12、热水回流的回水口13；一板壳式换热器2，该换热器2固定在罐体1的侧壁上；所述的换热器2通过管道3与罐体1连通，并且在管道3上安装有水泵4，在换热器2上下两侧的管道3上分别设置有阀门A，通过阀门A可将换热器2与罐体1隔离；罐体1内的流体通过水泵4泵入换热器2内，与换热器2内的媒介进行热交换后在回流至罐体1内。

罐体1材质采用不锈钢304或316，承压可达16Bar，经久耐用，寿命15年以上；板片材质，采用不锈钢00Gr17Ni14Mo2(SUS316L)或00Gr19Ni14Mo10(SUS304L)，耐高温高压，并具有较高的耐蚀性。

罐体1最顶部设有破真空阀18、安全阀17和排气阀16，通过不同的阀门可以确保罐体1的安全，避免了设备产生负压。同时，在系统形成负压的时候，破真空阀18自动及时吸入空气，保护系统；在系统压力过大情况下，安全阀17自动打开，起到排泄作用，使设备及管路系统在安全的状态下运行。防止罐体1内出现负压、高温、高压等危险情况，确保罐体1的安全。

罐体1最底部同时也设有排污管7，装有黄铜材质的密封好的耐用的截止阀，清洗维护缸体时，通过排污管7能彻底排出缸内积水与污垢。

所述的换热器2包括：焊接于罐体1上的圆柱形壳体21、位于壳体21内的换热组件以及与换热组件形成循环导通的媒介入口22和媒介出口23，其中所述的换热组件由多数个板片201焊接形成板片组20，板片组20位于刚性连接的后挡板202和面板203之间，所述的媒介入口22和媒介出口23与板片组20内部形成的流道连通。

所述的板片201表面形成波纹状凸起200。该凸起200的波纹状弯折角度为：90°-120°，通常可取弯折角度为100°。

所述的板片201呈圆形，其上形成有与媒介入口22和媒介出口23对应的两个圆孔204。所述的板片201之间通过圆孔204边缘、板片边缘的交错焊接形成板片组20。板片201上的波纹为鱼骨纹波浪形，其数量多少及分布密度可根据板片201设计长度而定。制作过程中，板片201一张张叠加，相邻板片201上的波纹凸起200应对应，即波峰对波峰。然后，分别将两块板片201的圆孔边缘焊接在一起，组成板束，再将板束拼装压紧，将相邻板束的板片外沿按顺序焊接，这样板片201的间壁形成冷热媒通道，形成换热芯。将板片组20的前后两端焊接在后挡板202和面板203之间，并且后挡板202和面板203之间通过焊接的连杆206形成刚性连接，这样就一个整体式换热组件，该换热组件插入壳体21内，并通过螺栓将面板203与壳体21的外缘固定连接，形成可更换式装配。使用者更具需求可以更换不同的换热组件，例如选择不同直径、板片数量的换热组件，以配合不同的需求。采用这种可更换式结构，维修更加简单，即便是换热组件出现问题，只需要更换新的换热组件即可，而无需对整个设备进行报废。传统的换热器由于是将换热组件与壳体21直接焊接，如果换热组件出现问题，则需要报废整个换热器，而同时换热器的壳体又焊接在罐体上，所以连通罐体也需要报废，这样就产生很大的浪费。而本实用新型采用这种结构后，就可以克服这种情况，降低维修、维护的成本。

本实用新型的热交换器为全焊接可拆换热组件。其是目前较为先进的制作工艺，它采用鱼骨纹板片201作为传热元件，波纹板片具有“静搅拌”作用，能在很低的雷诺数下形成湍流，其污垢系数低，大大降低了结垢率，传热效率高，传热系数高，一般为3500～5500(w/m2.k)换热量大，流体压降小，散热损失小。

本实用新型设计灵活方便，板片201外径从Φ150mm到Φ1430mm，口径大小从Φ15mm到Φ350mm，可根据不同换热负荷，不同工况选用不同板片大小、不同进出口口径的板型。板片201用模具一次性压制成型，组成不同规格板束，保证产品质量。

所述的罐体1上设置有一控制电箱5。该控制电箱5内设置有过热保护、温度控制和水位控制电路，可根据用水量大小，由控制阀来做实时控制，自动调节换热器负荷，安全节能。

所述的罐体1中间还设置有一较大孔径的人孔B，以便于使用者进入罐体1内部进行清洁、维护。

参见图6所示，本实用新型工作时，冷水由进水口11进入罐体1内，罐体1内的冷水由泵4抽出，并通过管道3，穿过换热器2后，再由管道3自罐体1上方流入。此时，流入的冷水经过换热器2热交换后已经被加温。如此循环，可将罐体1内的水循环加热至指定的温度。换热器2停过媒介入口22和媒介出口23与媒介(例如高温的蒸汽等)连通，媒介在换热器2内的板片组20内经过时，其热量通过板片201与外部流经的冷水形成热交换，从而完成对冷水的加温。

罐体1内的冷水流经换热器时，其是由板片组20外缘与壳体21之间的间隙、以及板片201之间自身间隙通过。由于板片组20外缘与壳体21之间的间隙较大，同时板片201之间的间隙形成有波纹，所以水流将更容易由板片组20外缘与壳体21之间的间隙流经，这样此部分水与板片组20内部的媒介形成的热交换效率较低，为了克服这个问题，本实用新型在板片组20外设置有阻流板。见图7、8所示，这是本实用新型的实施例二，其在所述的板片组20外部半包围设置有阻流板6，两块阻流板6对称设置于板片组20圆周的两侧，所述的阻流板6包括：与板片201外缘贴合的弧板61和位于弧板61两侧的折板62。其中折板62的宽度与板片组20外缘与壳体21之间的间隙对应。采用这种结构后，将板片组20外缘与壳体21之间的间隙通过阻流板6阻挡，强迫冷水必须自上而下由板片201之间的间隙经过，这样冷水充分流经板片201之间的通道中经过，并与板片组20进行充分的热交换，从而提高热交换效率。

见图9、10，这是本实用新型的实施例三，其是在上述实施例二的基础上对板片201进行改进。本实施例的板片201一侧边形成有弧形凸缘205，并且于板片组20中板片201的凸缘205，凸缘205与壳体内壁贴合，这种具有凸缘的板片201我们称之为：折流板，因为其可以改变流体的流向。具体而言，凸缘205的长度正好与两阻流板6之间的距离对应，通过阻流板6与凸缘205的配合，将壳体21形成间隔，凸缘205将起到折流效果。当冷水由下进入壳体21内时，因为管道3位于板片组20的中间位置，由板片组20两侧进入的水流无法直接进入壳体21上方的管道3中，其通过凸缘205不断的改变流向，最终由板片组20中间位置流入管道3内。由于凸缘205的存在，将增加换冷水与热介质的换热次数，从而达到更好的换热效果。

当然，以上所述仅仅为本实用新型实例而已，并非来限制本实用新型实施范围，故，凡依本实用新型申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种改进型半容积式换热器，其包括：

一用于储水的罐体(1)，该罐体(1)具有用于冷水输入的进水口(11)、热水输出的出水口(12)、热水回流的回水口(13)；

一板壳式换热器(2)，该换热器(2)固定在罐体(1)的侧壁上；

所述的换热器(2)通过管道(3)与罐体(1)连通，并且在管道(3)上安装有水泵(4)；罐体(1)内的流体通过水泵(4)泵入换热器(2)内，与换热器(2)内的媒介进行热交换后在回流至罐体(1)内；

其特征在于：所述的换热器(2)包括：焊接于罐体(1)上的圆柱形壳体(21)、位于壳体(21)内的换热组件以及与换热组件形成循环导通的媒介入口(22)和媒介出口(23)，其中所述的换热组件由多数个板片(201)焊接形成板片组(20)，板片组(20)位于刚性连接的后挡板(202)和面板(203)之间，所述的媒介入口(22)和媒介出口(23)与板片组(20)内部形成的流道连通。

2.根据权利要求1所述的一种改进型半容积式换热器，其特征在于：所述的板片(201)表面形成波纹状凸起(200)，该凸起(200)的波纹状弯折角度为：90°-120°。

3.根据权利要求2所述的一种改进型半容积式换热器，其特征在于：所述的板片(201)呈圆形，其上形成有与媒介入口(22)和媒介出口(23)对应的两个圆孔(204)。

4.根据权利要求3所述的一种改进型半容积式换热器，其特征在于：所述的板片(201)之间通过圆孔(204)边缘、板片边缘的交错焊接形成板片组(20)，该板片组(20)中间隔板片(201)形成的内部空间与媒介入口(22)和媒介出口(23)连通。

5.根据权利要求4所述的一种改进型半容积式换热器，其特征在于：所述板片(201)的外径为：150mm到1430mm，圆孔(203)的直径为：15mm到350mm。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种改进型半容积式换热器，其特征在于：所述的板片组(20)通过焊接于后挡板(202)和面板(203)之间构成整体式换热组件，该换热组件插入壳体(21)内，并通过螺栓将面板(203)与壳体(21)的外缘固定连接，形成可更换式装配。

7.根据权利要求6所述的一种改进型半容积式换热器，其特征在于：所述的板片组(20)外部半包围设置有阻流板(6)，两块阻流板(6)对称设置于板片组(20)圆周的两侧，所述的阻流板(6)包括：与板片(201)外缘贴合的弧板(61)和位于弧板(61)两侧的折板(62)。

8.根据权利要求6所述的一种改进型半容积式换热器，其特征在于：所述板片(201)一侧边形成有弧形凸缘(205)，并且于板片组(20)中折流板(201)的凸缘(205)与壳体内壁贴合，改变流体方向，形成折流。

9.根据权利要求6所述的一种改进型半容积式换热器，其特征在于：所述的罐体(1)上设置有一控制电箱(5)，所述的罐体(1)上设置有一排气阀(16)、安全阀(17)和真空阀(18)。

10.根据权利要求6所述的一种改进型半容积式换热器，其特征在于：所述的罐体(1)底部设置有排污管(7)。

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