CN205279817U - 板式冷却器、板式除湿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种板式冷却器、板式除湿装置。板式除湿装置包括板式冷却器、集水器和气液分离器；板式冷却器包括壳体和冷却芯体，冷却芯体包括多个层叠的换热板对、气体通道和冷却剂通道，气体通道内的介质沿换热板对内直线方向流动，壳体两端设有含湿气体入口、出口；集水器固定顶部与第一出口连通；气液分离器连接于集水器的顶部，其底部与集水器连通，其顶部设有第二出口，气液分离器内设有分离组件；本装置优选采用多级的除湿方法，S1：板式冷却器内的第一级除湿；S2：集水器内的第二级除湿；S3：气液分离器内的第三级除湿。本实用新型具有换热效率高、除湿效果佳、耐腐蚀性好、占地面积小、带自清洗系统以及防堵塞结垢的优点。

Description

板式冷却器、板式除湿装置

技术领域

本实用新型涉及冷却除湿领域，尤其涉及一种板式冷却器、板式除湿装置。

背景技术

除湿是工业生产及日常生活中经常遇见的问题，同时是许多工业生产的必要工序，例如合成树脂的高速喷射成型过程的除湿、汽车制造的喷漆车间的除湿、启动制动器中压缩空气除湿、食品、化工等干燥系统的气体除湿以及空调的室内除湿等。

其中冷却除湿法是目前最常用的含湿气体的除湿方法之一，冷却除湿的原理是将含湿气体冷却到露点温度，存在于含湿气体中的水分便会冷凝析出形成的冷凝液体，再将冷凝液体脱除。冷却除湿法与液体/固体吸附剂除湿法相比，能够在设计温度范围内连续除湿，避免了使用除湿剂及定期更换除湿剂的问题，因而更加高效、环保。

在已公布的冷却除湿法的相关专利中，如CN102177825A和CN2415292，所述冷却除湿装置内分别采用了管式换热器和翅片式换热器。在含湿率较高的工况下，管式换热器的传热管易被析出的冷凝液体包围，阻碍传热，降低除湿效果；翅片式换热器中的翅片密度较大，含湿气体中析出的冷凝液体会淹没翅片，并在翅片间滞止，减弱传热效率，降低除湿效果；另外，采用管式换热器和翅片式换热器进行除湿时，难以在线清洗换热表面，不适合含粉尘的含湿气体的除湿处理。

实用新型内容

本实用新型提供一种板式冷却器、板式除湿装置，解决了目前冷却除湿装置的传热效率低，除湿效果差的问题，还可以解决现有除湿设备体积大、不适应狭小空间内除湿处理需求的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种板式冷却器，其特征在于，

包括壳体和冷却芯体，冷却芯体安装于壳体内部；

冷却芯体包括气体通道、冷却剂通道以及多个间隔设置的换热板对；

换热板对包括至少两个平行换热板片；

气体通道形成于每两个换热板对之间的间隙内；

壳体一端设有含湿气体入口，其另一端设有第一出口，所述含湿气体入口和所述第一出口分别与所述气体通道连通；

壳体上设有冷却剂入口和冷却剂出口，所述冷却剂入口和冷却剂出口分别与冷却剂通道连通，冷却剂通道形成于壳体空间内；

所述换热板对在壳体内在竖直方向层叠布置，气体通道内的介质沿竖直方向流动，竖直方向为与水平方向垂直的方向；

壳体的顶部设有含湿气体入口，底部设有第一出口，所述含湿气体入口与所述气体通道的进口连通，气体通道的出口与第一出口连通。

进一步地，所述换热板对为多个平行设置，气体通道为多个平行通道。

进一步地，多个换热板对的尺寸相同，多个换热板对在壳体内等间距层叠分布。

进一步地，所述冷却芯体设有如下任意一种结构或任意组合：

第一方案：换热板片设有多个突起部；

第二方案：换热板片设有多个具有脊的波纹；

第三方案：换热板片设有多个具有谷结构的波纹；

第四方案：换热板片均匀分布有多个圆环式凸起或圆环式凹槽；

第五方案：换热板片同时分布有圆环式凸起及圆环式凹槽；

第六方案：换热板片表面包括非平滑结构；

第七方案：所述换热板对之间的间隔为2mm～35mm；

第八方案：换热板片之间采用焊接连接，冷却剂通道形成于两平行换热板片之间的空间内；

第九方案：换热板片的材料为不锈钢、碳钢、钛合金和镍基合金。

进一步地，所述冷却芯体安装角度的范围为相对水平方向成90°±15°。

一种板式除湿装置，其特征在于，包括上述的一种板式冷却器。

进一步地，包括三级除湿设备，分别为板式冷却器、集水器和气液分离器；

板式冷却器、集水器和气液分离器依次连接；

板式冷却器的第一出口连接集水器的入口；

集水器与气液分离器之间连通，气液分离器的水平位置高于集水器的水平位置。

进一步地，集水器固定连接于板式冷却器的壳体的底部，集水器顶部与板式冷却器的第一出口连通；气液分离器固定连接于集水器的顶部，气液分离器底部与集水器连通，气液分离器顶部设有第二出口，气液分离器内设有分离组件，集水器的底部设有排水口。

进一步地，所述分离组件为旋风分离器和除沫器中的至少一种；所述板式冷却器的壳体为圆筒形结构。

进一步地，集水器的排水口处设有液封结构，液封结构包括相互垂直的两块板作为延伸的侧边，底部设有沿横向倾斜的板，该板水平低的一端导向排水口。

进一步地，板式冷却器上设有内置清洗结构：板对与板对之间设有清洗管，清洗管上沿其轴向开有清洗液喷口，清洗管的上部与分水器连通，其下部为盲端。

进一步地，在清洗管两侧各设置有一排清洗液喷口，喷口为直径0.5～2.5mm的孔。

(1)、本实用新型所述的板式冷却装置、除湿装置可在除湿过程中保持高效传热，因为研发的板式冷却装置设备结构紧凑占地面积小，适用于任何含湿气体的除湿场合；本装置中的含湿气体在气体通道内顺畅流动，特别是优选沿竖直方向流动，含湿气体中的水分冷凝析出形成冷凝液体，一部分冷凝液体与气体通道的壁面接触，在壁面上形成冷凝液体膜，在含湿气体的吹扫和冷凝液体膜自身表面张力作用下，板片上的冷凝液体膜厚度大大减薄，且冷凝液体膜在换热板片表面流动时不会发生滞止现象，传热效率高，提高一级除湿中冷凝效率，提高了除湿的效果；更进一步地，含湿气体通过本装置后进行三级除湿过程，通过三次气液分离，分离的效率高，除湿效果好。

(2)、本实用新型技术方案中的换热板片上设有突起部或具有脊和谷的波纹结构或凹凸结构，使流经其凸峰上的液膜厚度进一步减薄，进一步提高本装置的传热效率，从而进一步提高一级除湿中冷凝效率，提高除湿效率。

(3)、本实用新型所述的板式除湿装置中的换热板片可用的材料种类多，适用的介质范围更广，能够满足不同工况下对换热板片耐蚀性的要求。

(4)、在板式冷却器的上方设置有内置清洗结构，其原理为：当含湿气体内含有粉尘状固体杂物时，含湿气体在冷却除湿过程中，固体颗粒会随着含湿气体中水蒸气的析出附着在板片表面上，当板片表面附着有杂物时，增大了板片的传热阻力，降低了传热效率，当杂物较多时，甚至会使流道堵塞，需及时对板片进行清洗，清洗时，向分水器内注入清洗液，清洗液分别进入各个清洗管内，并从清洗液喷口喷出，对板片表面进行冲洗，将附着其上的杂物冲刷掉，杂物便沿板片表面下落，进入板束底部的集水器内，从而完成对板束的清洗。

本实用新型的除湿方法，包括如下步骤：

S1：板式冷却器内的第一级除湿：含湿气体通过所述含湿气体入口进入所述板式冷却器的冷却芯体的气体通道内，冷却介质通过所述冷却剂入口进入所述换热芯体的冷却剂通道内，冷却剂的温度低于气体介质的温度，通过换热板片的壁面，两种介质进行热量交换，使在所述气体通道内的气体介质的温度降至露点温度，含湿气体中的水分冷凝形成雾滴状的冷凝液体从含湿气体中析出，含湿气体的含湿量降低，实现第一级除湿，一部分雾滴状冷凝液体与所述气体通道的壁面接触，另一部分雾滴状冷凝液体随含湿气体在所述气体通道内流动，冷却剂通过所述冷却剂出口排出；

S2：集水器内的第二级除湿：一部分雾滴状冷凝液体与所述气体通道的壁面接触后，冷凝液体沿所述气体通道的壁面进入所述集水器内并沉降于所述集水器的底部，含湿气体及另一部分雾滴状冷凝液体在集水器的上部运动，随含湿气体一起运动的雾滴状冷凝液体中的部分冷凝液体在重力及离心力的作用下沉积并附着于集水器的壁面，最终沉降在集水器的底部，含湿气体中的气体及未进入集水器的雾滴状冷凝液体进入气液分离器，含湿气体的含湿量进一步降低，实现第二级除湿；

S3：气液分离器内的第三级除湿：含湿气体进入气液分离器后，经过分离组件，使含湿气体中的雾滴落入所述集水器内并沉降于所述集水器的底部，含湿气体中的水分与其分离后成为干气，实现第三级除湿，通过第二出口排出。

所述的除湿方法与上述的板式除湿装置所达到的技术效果类似，在此不再赘述。

另外，介绍下除湿的典型应用工况：污泥干燥产生的气体，气体内部含有水蒸气和粉尘状的固体，需对气体进行降温除湿处理后进入后续处理工序，对其除湿过程，粉尘会随液化析出的水蒸气附着在板片表面，从长期的使用成本和除湿效果看，带内置清洗结构的板式除湿装置为最佳方案。

附图说明

图1为本实用新型的除湿方法的流程图；

图2为本实用新型的板式除湿装置的一个实施例的正视图；

图3为本实用新型的板式冷却装置的一个实施例的右视图；

图4为本实用新型的板式冷却装置的冷却芯体的一个实施例的板束结构示意图；

图5为本实用新型安装有板对内置清洗结构的一个实施例的结构示意图；

图6为本实用新型安装有液封的一个实施例的结构示意图。

图中：

1-板式冷却器，11-壳体，111-含湿气体入口，112-第一出口，113-冷却剂入口，114-冷却剂出口，12-冷却芯体，121-换热板对，1211-换热板片，122-气体通道，123-冷却剂通道，1231-冷却剂进口，1232-冷却剂出口，2-集水器，21-排水口，3-气液分离器，31-第二出口，32-分离组件，41-清洗管，42-清洗液喷口，43-分水器，5-液封结构，51-倾斜板，52-液态介质。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图对本实用新型做进一步阐述。

如图2和3所示，一种板式除湿装置，包括板式冷却器1、集水器2和气液分离器3；

板式冷却器包括壳体11和冷却芯体12，冷却芯体12固定安装于壳体11内部，冷却芯体12包括多个层叠焊接或采用其他方式连接的换热板对121，换热板对121包括焊接连接的两平行换热板片1211，冷却芯体12包括气体通道122和冷却剂通道123，气体通道内的介质沿竖直方向流动，壳体11的顶部设有含湿气体入口111，其底部设有第一出口112，含湿气体入口111和第一出口112分别与气体通道122连通，壳体的侧壁上设有冷却剂入口113和冷却剂出口114，冷却剂入口113和冷却剂出口114分别与冷却剂通道123连通。壳体可以为圆筒形结构。

在一个优选实施例中，换热板对为平行、等间距设置，其长度方向为垂直于水平方向设置。

在另一个优选实施例中，换热板对可为曲折的间隔设置，相邻板对的间隙至少形成一部分流畅的通道或者包括竖直方向的通道。

在另一个优选实施例中，换热板对为倾斜一定角度平行设置，含湿气体入口可以设在换热板对的入口一端而略高于第一出口。

在另一个优选实施例中，含湿气体入口设在壳体侧面，第一出口设在另一侧面靠近下端位置或者底部。

集水器2固定连接于壳体11的底部，其的顶部与第一出口112连通；

气液分离器3固定连接于集水器2的顶部，其底部与集水器2连通，其顶部设有第二出口31，气液分离器内设有分离组件32。

如图3所示，冷却剂通道123为两平行换热板片1211之间的空间，换热板对121的一侧边上设有冷却剂通道的入口1231和冷却剂通道的出口1232，冷却剂通道的入口1231与冷却剂入口113连通，冷却剂通道的出口1232与冷却剂出口114连通，气体通道122为两换热板对121之间的空间；冷却芯体12中的气体通道，为含湿气体在此通道内进行气液的第一次分离提供了充足的空间，冷凝液体膜在换热板片1211表面流动时，在含湿气体的吹扫和冷凝液体膜自身的表面张力作用下，冷凝液体膜不会发生滞止现象，降低了冷凝液体膜的传热阻力，提高了本装置的传热效果；在冷却剂通道入口1231和冷却剂通道出口1232与壳体连接，保证了进、出口端的连接密封性和连接强度；为了进一步降低冷凝液体膜厚度，提高传热效率，在换热板片1211上设有多个突起部或多个具有脊和谷结构的波纹。

在另一实施例中，冷却剂通道也可以为换热板对之间的空间。

分离组件32为旋风分离器和除沫器中的至少一种；作为优选的，为达到更好的气液分离效果，在气液分离器内沿竖直方向从下到上依次设有旋风分离器和除沫器。

如图2所示，集水器2的底部设有排水口21；排水口21的设置为了将冷凝析出的冷凝液体进行收集后排放。

为了解决冷凝液体膜厚度不均匀的问题，冷却芯体安装角度的范围为90°±15°，其安装角度为相对水平方向而言。

在一个优选的实施例中，换热板片设有多个突起部。

在一个优选的实施例中，换热板片设有多个具有脊的波纹。

在一个优选的实施例中，换热板片设有多个具有谷结构的波纹。

在一个优选的实施例中，换热板片均匀分布有多个圆环式凸起或圆环式凹槽。

在一个优选的实施例中，换热板片同时分布有圆环式凸起及圆环式凹槽。

在一个优选的实施例中，换热板片表面包括非平滑结构。

在一个优选的实施例中，所述换热板对之间的间隔为2～35mm，例如2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、10mm、20mm、25mm、30mm、35mm等。

在一个优选的实施例中，换热板片之间采用焊接连接。

在一个优选的实施例中，换热板片的材料为不锈钢、碳钢、钛合金和镍基合金。

在一个优选的实施例中，设有内置清洗结构：板对与板对之间设有清洗管41，清洗管上沿其轴向开有清洗液喷口42，清洗管的上部与分水器43连通，其下部为盲端。

在一个优选的实施例中，清洗液喷口的结构具体为：在清洗管两侧各设置有一排清洗液喷口，喷口为直径0.5～2.5mm的圆孔。

在一个优选的实施例中，清洗液喷口的结构具体为：在清洗管两侧各设置有一排清洗液喷口，喷口为方孔或椭圆形孔或异形孔。

在一个优选的实施例中，清洗管与板对通过点焊连接，一方面起到支撑板对的作用，另一方面使板对之间保持一定的间距。

当含湿气体内含有粉尘状固体杂物时，含湿气体在冷却除湿过程中，固体颗粒会随着含湿气体中水蒸气的析出附着在板片表面上，当板片表面附着有杂物时，增大了板片的传热阻力，降低了传热效率，当杂物较多时，甚至会使流道堵塞，需及时对板片进行清洗，清洗时，向分水器内注入清洗液，清洗液分别进入各个清洗管内，并从清洗液喷口喷出，对板片表面进行冲洗，将附着其上的杂物冲刷掉，杂物便沿板片表面下落，进入板束底部的集水器内，从而完成对板束的清洗。

在一个优选的实施例中，集水器的排水口处设有液封结构5，包括相互垂直的两块板和底部倾斜的板51，此结构使出水口始终浸没在液态介质52中，达到集水器内的气体无法随介质从排水口排出的目的。

如图1所示，一种除湿方法，可利用上述的板式除湿装置，包括如下步骤：

S1：板式冷却器内的第一级除湿：含湿气体通过含湿气体入口111进入板式冷却器1的冷却芯体12的气体通道122内，冷却介质通过冷却剂入口113进入换热芯体的冷却剂通道内，冷却剂的温度低于气体介质的温度，通过换热板片1211的壁面，两种介质进行热量交换，使在气体通道122内的气体介质的温度降至露点温度，含湿气体中的水分冷凝形成雾滴状的冷凝液体从含湿气体中析出，含湿气体的含湿量降低，实现第一级除湿，一部分雾滴状冷凝液体与气体通道122的壁面接触，另一部分雾滴状冷凝液体随含湿气体在气体通道122内流动，冷却剂通过冷却剂出口14排出；在此步骤中，水分冷凝析出后的一部分冷凝液体沿气体通道的壁面流动，从主流的含湿气体的流动分离出来，含湿气体经过水分冷凝与含湿气体分离的第一次气液分离，降低了含湿气体的含湿量，实现第一级除湿；

S2：集水器内的第二级除湿：一部分雾滴状冷凝液体与气体通道122的壁面接触后，冷凝液体沿气体通道122的壁面进入所述集水器内并沉降于集水器2的底部，含湿气体及另一部分雾滴状冷凝液体在集水器的上部运动，随含湿气体一起运动的雾滴状冷凝液体中的部分冷凝液体在重力及离心力的作用下沉积并附着于集水器2的壁面，最终沉降在集水器2的底部，含湿气体中的气体及未进入集水器2的雾滴状冷凝液体进入气液分离器3，含湿气体的含湿量进一步降低，实现第二级除湿；在此步骤中，与含湿气体主流一起运动的冷凝液体中的一部分沉降于集液器2的底部，而主流的含湿气体在集水器2的上部运动，含湿气体经过冷凝液沉降而与含湿气体分离的第二次气液分离，进一步降低了含湿气体的含湿量，实现第二级除湿；

S3：气液分离器内的第三级除湿：含湿气体进入气液分离器3后，经过分离组件32，使含湿气体中的雾滴落入集水器2内并沉降于集水器2的底部，含湿气体中的水分与其分离后成为干气，实现第三级除湿，通过第二出口31排出；在此步骤中，含湿气体进入气液分离器3后，在气液分离器3内继续向上运动，依次通过旋风分离器和除沫器后，含湿气体中残留的雾滴状冷凝液体与主流含湿气体分离，并最终沉降于集液器2的底部，含湿气体经过冷凝液体与含湿气体的机械分离过程的第三次气液分离，其含湿量基本降为零，实现第三级除湿，含湿气体成为干气并排出本装置。

含湿气体在本板式除湿装置中经过上述三次气液分离过程，实现了三级除湿，形成干气和冷凝液体，达到了含湿气体除湿的目的，干气通过第二出口31排出本板式除湿装置，冷凝液体聚集在集水器2内，并通过排水口21排出。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本案的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本案进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本案的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本案技术方案的精神，其均应涵盖在本案请求保护的技术方案范围当中。

Claims (12)

1.一种板式冷却器，其特征在于，

包括壳体和冷却芯体，冷却芯体安装于壳体内部；

冷却芯体包括气体通道、冷却剂通道以及多个间隔设置的换热板对；

换热板对包括至少两个平行换热板片；

气体通道形成于每两个换热板对之间的间隙内；

壳体一端设有含湿气体入口，其另一端设有第一出口，所述含湿气体入口和所述第一出口分别与所述气体通道连通；

壳体上设有冷却剂入口和冷却剂出口，所述冷却剂入口和冷却剂出口分别与冷却剂通道连通，冷却剂通道形成于壳体空间内；

所述换热板对在壳体内在竖直方向层叠布置，气体通道内的介质沿竖直方向流动，竖直方向为与水平方向垂直的方向；

壳体的顶部设有含湿气体入口，底部设有第一出口，所述含湿气体入口与所述气体通道的进口连通，气体通道的出口与第一出口连通。

2.根据权利要求1所述的一种板式冷却器，其特征在于，所述换热板对为多个平行设置，气体通道为多个平行通道。

3.根据权利要求1所述的一种板式冷却器，其特征在于，多个换热板对的尺寸相同，多个换热板对在壳体内等间距层叠分布。

4.根据权利要求1至3任一所述的一种板式冷却器，其特征在于，所述冷却芯体设有如下任意一种结构或任意组合：

第一方案：换热板片设有多个突起部；

第二方案：换热板片设有多个具有脊的波纹；

第三方案：换热板片设有多个具有谷结构的波纹；

第四方案：换热板片均匀分布有多个圆环式凸起或圆环式凹槽；

第五方案：换热板片同时分布有圆环式凸起及圆环式凹槽；

第六方案：换热板片表面包括非平滑结构；

第七方案：所述换热板对之间的间隔为2mm～35mm；

第八方案：换热板片之间采用焊接连接，冷却剂通道形成于两平行换热板片之间的空间内；

第九方案：换热板片的材料为不锈钢、碳钢、钛合金和镍基合金。

5.根据权利要求1至3任一所述的一种板式冷却器，其特征在于，所述冷却芯体安装角度的范围为相对水平方向成90°±15°。

6.一种板式除湿装置，其特征在于，包括上述权利要求1至5任一所述的一种板式冷却器。

7.根据权利要求6所述的一种板式除湿装置，其特征在于，

包括三级除湿设备，分别为板式冷却器、集水器和气液分离器；

板式冷却器、集水器和气液分离器依次连接；

板式冷却器的第一出口连接集水器的入口；

集水器与气液分离器之间连通，气液分离器的水平位置高于集水器的水平位置。

8.根据权利要求7所述的一种板式除湿装置，其特征在于，集水器固定连接于板式冷却器的壳体的底部，集水器顶部与板式冷却器的第一出口连通；气液分离器固定连接于集水器的顶部，气液分离器底部与集水器连通，气液分离器顶部设有第二出口，气液分离器内设有分离组件，集水器的底部设有排水口。

9.根据权利要求8所述的一种板式除湿装置，其特征在于，所述分离组件为旋风分离器和除沫器中的至少一种；所述板式冷却器的壳体为圆筒形结构。

10.根据权利要求8所述的一种板式除湿装置，其特征在于，集水器的排水口处设有液封结构，液封结构包括相互垂直的两块板作为延伸的侧边，底部设有沿横向倾斜的板，该板水平低的一端导向排水口。

11.根据权利要求6至10任一所述的一种板式除湿装置，其特征在于，板式冷却器上设有内置清洗结构：板对与板对之间设有清洗管，清洗管上沿其轴向开有清洗液喷口，清洗管的上部与分水器连通，其下部为盲端。

12.根据权利要求11所述的一种板式除湿装置，其特征在于，在清洗管两侧各设置有一排清洗液喷口，喷口为直径0.5～2.5mm的孔。