CN209978674U - 一种板式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种板式换热器，所述板式换热器，包括多个换热板片组(4)，所述换热板片组(4)包括中空件(6)，所述中空件(6)包括第一面层(62)、第二面层(63)以及多个绒筋(64)，所述绒筋(64)设置在第一面层(62)、第二面层(63)之间，且任一个绒筋(64)与第一面层(62)、第二面层(63)中的至少一个连接，以对所述第一面层(62)、第二面层(63)分别施加拉力；本实用新型所述的一种板式换热器，有利于提高换热板片组的承压能力以及换热效率。

Description

一种板式换热器

技术领域

本实用新型涉及板式换热器技术领域，特别涉及一种板式换热器。

背景技术

板式换热器是由多个换热板片组(或称为换热板片组件)按照一定的间隔，通过垫片压紧组成的可拆卸的换热设备。板式换热器具有体积小、占地面积小、传热效率高、组装灵活、热损失小等优点；目前市场上出现的板式换热器多为液体和液体交换，而无法解决回收加热炉烟气中的余热的问题；因此，国内普遍采用空气预热器回收加热炉烟气中的余热，用于对燃烧用的空气进行预热，以提高加热炉效率。而空气预热器在实际应用过程中，不仅容易出现露点腐蚀失效、设备庞大和投资巨大等问题，而且随着烟气温度的降低，空气难以平衡湿烟气冷凝的吸热量，这使得现有加热炉的排烟温度往往大于100℃，仍有较多的热量未被回收；所以为了进一步回收余热，就需要用水或其他液相工艺介质来吸收烟气的冷凝热量。

为了解决现有技术中存在的相关技术问题，本申请的申请人在早期的研究过程中，递交了申请号为CN201510759050.2的专利申请，其中公开了一种气相和液相热交换耐高压板式换热器，包括多个换热板片组件组成的换热模块；所述换热板片组件包括气相介质换热板片组件和液相介质换热板片组件；气相介质换热板片组件，包括非金属换热板片，非金属换热板片的表面安装有支撑肋，非金属换热板片的各个侧边上、下边缘设有密封条；所述上支撑肋、下支撑肋和密封条分别与所述非金属换热板片之间固定连接，相邻的非金属换热板片和所述密封条、垫片通过压紧力围成多个气相介质的通道；所述液相介质换热板片组件内部设有液相介质通道；从而在兼备板式换热器优点的同时，解决了回收加热炉烟气中余热的问题，能把烟气温度降低更低且耐腐蚀。

但申请人在之后的实际生产应用过程中，发现在所述板式换热器的换热板片结构基础上，如果非金属换热板片与金属换热板片之间的接触面积过大，则会使得气液两相的换热面积过小，不利于提高换热效率，如果非金属换热板片与金属换热板片之间的接触面积过小，则不能确保二者之间粘接的牢靠性，容易出现非金属换热板片与金属换热板片脱离的情况，导致换热器失效；此外，由于非金属换热板片采用玻璃或陶瓷材质，且非金属换热板片上设置凹槽，在凹槽内设置冷却管，形成液相介质通道，从而一方面液相介质与气相介质之间需要通过冷却管管壁、非金属换热板片这两层传热结构进行换热，使得换热效率较低，另一方面，具有凹槽的非金属换热板片质地较脆、承压能力较差，当两块非金属换热板片之间流入高温高压的液相介质时，液相介质会对非金属换热板片产生一定的胀力，使得非金属换热板片发生形变，不仅不利于确保其机械性能，而且非金属换热板片容易出现受力不均的情况，严重时甚至发生非金属换热板片破裂的情况。

此外，申请号为CN200910232973.7的专利文件公开了一种板式换热器，由一对第一、第二换热板构成的换热板组，换热板组按序重复叠加构成换热器，此换热器有液体入口通道和液体出口通道，同时此换热器侧面有供烟气进出的蜂窝状孔道；第一换热板是带有从进口连接导流槽的板片结构，板片设有均匀分布的凹凸坑状结构，第二换热板片上设有与第一换热板相对应的导流槽流道和均匀分布凹凸坑状结构，导流槽流道和均匀分布凹凸坑状结构与第一换热板片贴合后构成流道，第一、第二换热板上与液体入口通道连接处设有导流槽和角孔，使进入角孔的水流等液体均匀分布于板面液体流道；第二换热板的下凹面与相邻换热板组的第一换热面的上凸面贴合形成凹凸坑状流道构成气体通过的气体通道；该申请中的换热板组由两个结构较为特殊的换热板组成，这使得其结构不仅较为复杂，而且难以保证液体在液体流道中的紊流程度，不利于提高其换热效率。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种板式换热器，以解决现有技术中板式换热器存在的结构复杂，换热效率较低，以及换热板片组承压能力差容易发生脱离或破损的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种板式换热器，包括多个换热板片组，所述换热板片组包括中空件，所述中空件包括第一面层、第二面层以及多个绒筋，所述绒筋设置在第一面层、第二面层之间，且任一个绒筋与第一面层、第二面层中的至少一个连接，以对所述第一面层、第二面层分别施加拉力。

进一步的，所述第一面层、第二面层与绒筋之间具有多个孔道，所述孔道共同形成液相通道。

进一步的，所述第一面层、第二面层与绒筋之间为一体成型。

进一步的，所述换热板片组还包括第二密封板，所述第二密封板分别与第一面层、第二面层连接。

进一步的，所述中空件还包括横向筋，所述横向筋与任意两条或多条绒筋连接。

进一步的，所述绒筋包括相互连接的第一筋与第二筋；所述第一筋的一端与第一面层连接，所述第一筋的另一端与第二面层连接；所述第二筋的一端与第一面层或第二面层连接，所述第二筋的另一端与第一筋连接。

进一步的，所述中空件还包括隔水层，所述第一面层在靠近气相通道的一侧设置隔水层，所述第二面层在靠近气相通道的一侧设置隔水层。

进一步的，所述第一面层与隔水层粘接，所述第二面层与隔水层粘接。

进一步的，所述第一面层与隔水层之间通过树脂浇注工艺一体成型；所述第二面层与隔水层之间通过树脂浇注工艺一体成型。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种板式换热器具有以下优势：

本实用新型所述的一种板式换热器，通过设置中空件，利用绒筋分别与第一面层、第二面层连接，一方面能够对第一面层、第二面层施加拉力，抵消液相通道中的液相介质产生的胀力，使得换热板片组能够较为牢靠地装配在板式换热器中，避免换热板片组发生脱离，同时改善了包括第一面层、第二面层在内的换热层的受力分布情况，确保了换热层上的受力平衡，使得换热板片组不至于发生较大的形变，有利于提高换热板片组的承压能力；另一方面作为本实施例的优选方案，液相通道中的液相介质能够与第一面层、第二面层直接接触，气相通道中的气相介质与第一面层、第二面层直接接触，即液相介质与气相介质之间仅通过第一面层或第二面层中任一个传热层进行换热，相较于现有技术中的两层传热结构，提高了换热效率；此外，绒筋的设置能够改变液相通道中的液相介质的流动方向，增大液相介质内部的紊流情况，从而进一步提高换热效率。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的一种板式换热器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的一种板式换热器的换热板片组的爆炸图；

图3为本实用新型实施例所述的一种板式换热器的中空件的结构示意图；

图4为本实用新型实施例所述的一种板式换热器的换热板片组的主视图。

附图标记说明：

液相通道1，气相通道2，第一密封板3，换热板片组4，第二密封板5，中空件6，孔道61，第一面层62，第二面层63，绒筋64，隔水层65。

具体实施方式

下文将使用本领域技术人员向本领域的其它技术人员传达他们工作的实质所通常使用的术语来描述本公开的实用新型概念。然而，这些实用新型概念可体现为许多不同的形式，因而不应视为限于本文中所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开内容更详尽和完整，并且向本领域的技术人员完整传达其包括的范围。也应注意这些实施例不相互排斥。来自一个实施例的组件、步骤或元素可假设成在另一实施例中可存在或使用。在不脱离本公开的实施例的范围的情况下，可以用多种多样的备选和/或等同实现方式替代所示出和描述的特定实施例。本申请旨在覆盖本文论述的实施例的任何修改或变型。对于本领域的技术人员而言明显可以仅使用所描述的方面中的一些方面来实践备选实施例。本文出于说明的目的，在实施例中描述了特定的数字、材料和配置，然而，领域的技术人员在没有这些特定细节的情况下，也可以实践备选的实施例。在其它情况下，可能省略或简化了众所周知的特征，以便不使说明性的实施例难于理解。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通；术语“固定”可以是螺栓固定连接和/或螺钉固定连接和/或卡接和/或焊接，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例1

本实施例针对现有技术中用于气相和液相进行热交换的板式换热器，与常规的板式换热器相同的是，所述板式换热器包括换热板片组，密封装置，液相介质的进口、换热通路以及出口，气相介质的进口、换热通路以及出口等结构。

在现有技术中，往往只涉及气相与液相能够实现传热以及对烟气的抗腐蚀性能，而忽视了换热板片组装配牢靠性与其换热效率之间的关系，具体而言就是在现有的换热板片组的结构基础上，如果非金属换热板与金属换热板之间的接触面积过大，有利于提高换热板片组的装配牢靠性，但是会使得气液两相的换热面积过小或传热结构过多，不利于提高换热效率，如果非金属换热板与金属换热板之间的接触面积过小，有利于增大换热面积，但不能确保二者之间粘接的牢靠性，容易出现非金属换热板与金属换热板脱离的情况，严重时甚至发生非金属换热板破损的情况，导致换热器失效。

为了解决现有技术中板式换热器存在的结构复杂，换热效率较低，以及换热板承压能力差容易发生脱离或破损的问题，本实施例提出一种板式换热器，如附图1-4所示，所述板式换热器包括多个换热板片组4，任意相邻的两个换热板片组4之间设置第一密封板3，所述换热板片组4与第一密封板3之间共同形成气相通道2，用于为烟气的流动、换热提供通路；所述换热板片组4内部设置液相通道1，用于为液相介质的流动、换热提供通路，与现有技术相同的是，所述液相介质优选为水；从而烟气与液相介质通过换热板片组4进行热交换，以实现对高温烟气中的余热进行回收。

由于在换热过程中，换热板片组4内部的液相介质会产生由内向外的胀力，为了提高换热板片组4的承压能力，所述换热板片组4包括中空件6，所述中空件6包括第一面层62、第二面层63以及多个绒筋64，所述绒筋64杂乱无序地设置在第一面层62、第二面层63之间，且任一个绒筋64与第一面层62、第二面层63中的至少一个连接，以对所述第一面层62、第二面层63分别施加拉力；对于第一面层62、第二面层63而言，均是为液相介质与气相介质之间的换热过程，提供热量传递的换热层。

具体的，所述第一面层62、第二面层63与绒筋64之间具有多个孔道61，所述孔道61共同形成液相通道1。另外，所述第一面层62、第二面层63与绒筋64之间为一体成型，从而一方面便于中空件6的生产制造，另一方面有利于确保绒筋64与第一面层62、第二面层63之间连接的牢靠性，有利于提高换热板片组4的承压能力以及抗形变能力。

从而本实施例通过设置中空件6，利用绒筋64分别与第一面层62、第二面层63连接，一方面能够对第一面层62、第二面层63施加拉力，抵消液相通道1中的液相介质产生的胀力，使得换热板片组4能够较为牢靠地装配在板式换热器中，避免换热板片组4发生脱离，同时改善了包括第一面层62、第二面层63在内的换热层的受力分布情况，确保了换热层上的受力平衡，使得换热板片组4不至于发生较大的形变，有利于提高换热板片组4的承压能力；另一方面作为本实施例的优选方案，液相通道1中的液相介质能够与第一面层62、第二面层63直接接触，气相通道2中的气相介质与第一面层62、第二面层63直接接触，即液相介质与气相介质之间仅通过第一面层62或第二面层63中任一个传热层进行换热，相较于现有技术中的两层传热结构，提高了换热效率；此外，绒筋64杂乱无序的设置方式，能够改变液相通道1中的液相介质的流动方向，增大液相介质内部的紊流情况，从而进一步提高换热效率。

作为本实施例的优选方案，所述第一面层62、第二面层63均为纤维增强复合材料制得，例如现有技术中常见的玻璃纤维增强复合材料(GFRP)，碳纤维增强复合材料(CFRP)以及芳纶纤维增强复合材料(AFRP)等材料；所述绒筋64为玻璃纤维、碳纤维、凯芙拉纤维、玄武岩纤维中的至少一种纤维制得。从而本实施例充分利用了纤维增强复合材料及相应纤维材料的抗腐蚀性以及耐久性，能够极大地提高换热板片组4的耐腐蚀性能，有利于提高板式换热器的使用寿命。

实施例2

如附图1-2所示，本实施例在实施例1的基础上，对换热板片组4的结构做进一步介绍：

所述换热板片组4还包括第二密封板5，所述第二密封板5分别与第一面层62、第二面层63连接，且第二密封板5、第一面层62、第二面层63之间形成液相通道1，从而一方面确保了换热板片组4内部的液相介质通道1的密封性能，另一方面能够对第一面层62、第二面层63及绒筋64提供进一步的固定作用，有利于提高换热板片组4及板式换热器的装配牢靠性。

作为本实施例的另一种实施方式，在第二密封板5分别与第一面层62、第二面层63连接的基础上，所述第二密封板5也可以与绒筋64连接，以进一步提高其固定作用。

实施例3

如实施例1所述，绒筋64分别对第一面层62、第二面层63施加拉力，即绒筋64上始终承载力的作用；如附图4所示，本实施例在实施例1或实施例2的基础上，对绒筋64的设置做进一步介绍。

所述绒筋64包括相互连接的第一筋与第二筋；对于第一筋而言，所述第一筋的一端与第一面层62连接，所述第一筋的另一端与第二面层63连接；对于第二筋而言，所述第二筋的一端与第一面层62或第二面层63连接，所述第二筋的另一端与第一筋连接。

同时，所述中空件6还包括横向筋，所述横向筋与任意两条或多条绒筋64连接，所述绒筋64具体是指第一筋或第二筋，从而横向筋、第一筋、第二筋之间共同形成网状结构，一方面有利于改善绒筋64上的受力分布情况，提高其机械性能，另一方面能够进一步增大对液相通道1中的液相介质的扰流作用，增大液相介质内部的紊流情况，从而进一步提高换热效率。

此外，作为本实施例的优选方案，所述横向筋的材质与绒筋64相同。

同样的，横向筋在与绒筋64连接的基础上，所述横向筋也能够与第二密封板5连接，以进一步提高其固定作用。

实施例4

如附图1-4所示，本实施例在实施例1-3任一实施例的基础上，提出另一种实施方式。

所述第一面层62、第二面层63、绒筋64均为玻璃纤维、碳纤维、凯芙拉纤维、玄武岩纤维中的至少一种纤维制得，且所述第一面层62、第二面层63、绒筋64通过纤维编织工艺编织成一体结构，从而便于对中空件6进行生产制造，有利于降低其生产成本。

但这种结构往往存在密封性或隔水性能较差的缺点，为了解决这一问题，所述中空件6还包括隔水层65，所述第一面层62在靠近气相通道2的一侧设置隔水层65，所述第二面层63在靠近气相通道2的一侧设置隔水层65；作为优选，所述隔水层65为玻璃钢薄膜、耐高温塑料薄膜、耐高温隔水涂层等，例如聚四氟乙烯膜、聚苯硫醚膜等；此外，所述隔水层65可以包括多层薄膜结构，通过多层薄膜结构复合，以确保其隔水性能。

为了便于生产加工，所述隔水层65为玻璃钢薄膜，且所述第一面层62与隔水层65粘接，所述第二面层63与隔水层65粘接；为了确保换热板片组的换热效率，所述第一面层62与隔水层65之间的粘接剂、第二面层63与隔水层65之间的粘接剂均选用传热系数较大的粘接剂，例如现有技术中的常规导热胶，如硅胶类粘接剂等。

同时本实施例提出一种换热板片组的生产方法，包括：

S1、对纤维进行编织，获得一体成型的第一面层62，第二面层63，绒筋64；

其中，所述纤维为玻璃纤维、碳纤维、凯芙拉纤维、玄武岩纤维中的至少一种纤维；编织工艺为现有技术中的常规编织方法；

S2、在第一面层62上粘接隔水层65，在第二面层63上粘接隔水层65；

具体的，在第一面层62远离绒筋64的一侧面上粘接隔水层65，在第二面层63远离绒筋64的一侧面上粘接隔水层65。

S3、将第二密封板5分别与第一面层62、第二面层63进行密封连接，制得换热板片组4。

其中，作为优选方案，第二密封板5与第一面层62、第二面层63之间过盈配合，且第二密封板5与第一面层62之间设置密封胶，第二密封板5与第二面层63之间设置密封胶，以提高其密封性能。

为了便于中空件6的生产加工，所述第一面层62或第二面层63与隔水层65之间可以通过粘接工艺做成多层结构，也可以一体成型。具体的，所述第一面层62、隔水层65之间通过树脂浇注工艺一体成型；所述第二面层63、隔水层65之间通过树脂浇注工艺一体成型。

同时，本实施例提出另一种中空件6的生产方法，包括：

S1、对纤维进行编织，获得一体成型的第一面层62，第二面层63，绒筋64；

所述纤维为玻璃纤维、碳纤维、凯芙拉纤维、玄武岩纤维中的至少一种纤维；编织工艺为现有技术中的常规编织方法；

S2、在第一面层62上浇注隔水层65，在第二面层63上浇注隔水层65；

所述隔水层65为绝缘玻璃钢材料、绝缘耐高温塑料、绝缘耐高温隔水涂料等，例如现有技术中的聚四氟乙烯、聚苯硫醚等，通过熔融使其成为液相或近似液相的状态，浇注在第一面层62和/或第二面层63上，从而确保隔水层65与第一面层62和/或第二面层63能够形成一体结构。

S3、将第二密封板5分别与第一面层62、第二面层63进行密封连接，制得换热板片组4。

其中，作为优选方案，第二密封板5与第一面层62、第二面层63之间过盈配合，且第二密封板5与第一面层62之间设置密封胶，第二密封板5与第二面层63之间设置密封胶，以提高其密封性能。

实施例5

本实施例在实施例4的基础上，对隔水层65做进一步介绍。

所述隔水层65包括至少两层结构，即所述隔水层65包括至少一层隔水膜和至少一层加强膜，所述第一面层62在靠近气相通道2的一侧设置隔水膜，所述第二面层63在靠近气相通道2的一侧设置隔水膜，所述隔水膜在靠近气相通道2的一侧设置设置加强膜；

作为优选，所述隔水膜为耐高温塑料薄膜、耐高温隔水涂层等，例如聚四氟乙烯膜、聚苯硫醚膜；所述加强膜为玻璃钢薄膜；从而通过至少一层隔水膜起到隔水作用的基础上，继续设置至少一层加强膜，一方面为隔水膜提供了一定的防护作用，有利于提高中空件6的使用寿命，另一方面能够提高中空件6的机械强度，从而在一定程度上提高了换热板片组的机械性能。

在本实用新型中，对于任意板式换热器而言，可以包括本实用新型中所述的换热板片组4；除此之外，所述板式换热器还包括现有技术中的上盖板、立柱、下底板、密封结构等部件，鉴于其均为现有技术，在此不进行赘述。

此外，在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种板式换热器，包括多个换热板片组(4)，其特征在于，所述换热板片组(4)包括中空件(6)，所述中空件(6)包括第一面层(62)、第二面层(63)以及多个绒筋(64)，所述绒筋(64)设置在第一面层(62)、第二面层(63)之间，且任一个绒筋(64)与第一面层(62)、第二面层(63)中的至少一个连接，以对所述第一面层(62)、第二面层(63)分别施加拉力。

2.根据权利要求1所述的一种板式换热器，其特征在于，所述第一面层(62)、第二面层(63)与绒筋(64)之间具有多个孔道(61)，所述孔道(61)共同形成液相通道(1)。

3.根据权利要求1所述的一种板式换热器，其特征在于，所述第一面层(62)、第二面层(63)与绒筋(64)之间为一体成型。

4.根据权利要求1所述的一种板式换热器，其特征在于，所述换热板片组(4)还包括第二密封板(5)，所述第二密封板(5)分别与第一面层(62)、第二面层(63)连接。

5.根据权利要求1所述的一种板式换热器，其特征在于，所述中空件(6)还包括横向筋，所述横向筋与任意两条或多条绒筋(64)连接。

6.根据权利要求1所述的一种板式换热器，其特征在于，所述绒筋(64)包括相互连接的第一筋与第二筋；所述第一筋的一端与第一面层(62)连接，所述第一筋的另一端与第二面层(63)连接；所述第二筋的一端与第一面层(62)或第二面层(63)连接，所述第二筋的另一端与第一筋连接。

7.根据权利要求1所述的一种板式换热器，其特征在于，所述中空件(6)还包括隔水层(65)，所述第一面层(62)在靠近气相通道(2)的一侧设置隔水层(65)，所述第二面层(63)在靠近气相通道(2)的一侧设置隔水层(65)。

8.根据权利要求7所述的一种板式换热器，其特征在于，所述第一面层(62)与隔水层(65)粘接，所述第二面层(63)与隔水层(65)粘接。

9.根据权利要求7所述的一种板式换热器，其特征在于，所述第一面层(62)与隔水层(65)之间通过树脂浇注工艺一体成型；所述第二面层(63)与隔水层(65)之间通过树脂浇注工艺一体成型。

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