CN221198142U - 一种用于板式热换器的板片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于板式热换器的板片，包括基板，其中对称基板两端设有角孔区、导流区和导热区；角孔区与导流区的连接处形成人字形密封槽，导流区与导热区的连接处为圆弧线；导流区沿基板两侧板面设有多个凸起，多个凸起与所述人字形密封槽垂直、平行或倾斜任意角度布置；导热区由多个可拆卸的撤块拼接而成。本实用新型提供的板片，通过撤块的拼接，可以根据需要选择基板的长度，适应不同尺寸的板式换热器使用；导流区能够引导传热介质进入导热区进行传热，根据需要选择不同形式的导流区的板片，适应不同传热工况的选择。

Description

一种用于板式热换器的板片

技术领域

本实用新型涉及换热设备技术领域，更具体的说是涉及一种用于板式热换器的板片。

背景技术

板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器，是满足生产工艺过程、供热制冷系统等对介质进行加热、冷却用的设备，广泛应用在炼油、化工、钢铁、有色冶金、制碱、制糖、硫酸、热电厂、核电站、食品、造纸、军工、船舶以及城市供热、制冷等国民经济生活有关的各行各业中，板式热换器的核心部件为换热板片，其在各板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。板式换热器是液—液、液—气进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比管式换热器高3～5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90％以上。

热换器板片通过独特的波纹设计，为板式换热器提供换热介质流道和换热表面，迫使流体在板槽内形成旋转的三维流动，在雷诺数较低的情况下产生絮流，有效提高了换热系数，但同时也导致了更高的流动阻力和泵功率。

因此，如何提供一种用于板式热换器的板片，在提高换热系数的情况下降低流动阻力和泵功率，是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种用于板式热换器的板片，旨在解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于板式热换器的板片，包括基板，其中

对称所述基板两端设有角孔区、导流区和导热区；所述角孔区与所述导流区的连接处形成人字形密封槽，所述导流区与所述导热区的连接处为圆弧线；

所述导流区沿所述基板两侧板面设有多个凸起，多个所述凸起与所述人字形密封槽垂直、平行或倾斜任意角度布置

所述导热区由多个可拆卸的撤块拼接而成，多个所述撤块的板面上设有多个连续的人字形波纹，所述人字形波纹水平方向的中心夹角为锐角、钝角或锐角和钝角相结合，以形成三种不同的流道。

上述技术方案的有益效果是，通过撤块的拼接，可以根据需要选择基板的长度，适应不同尺寸的板式换热器使用；人字形波纹能够形成三种不同的液体流道，当选择钝角人字形波纹时，具有高传热系数、高阻力降的特点，选择锐角人字形波纹时，具有低传热系数、低阻力降的特点，选择锐角和钝角结合的人字形波纹时，具有中等传热系数，中等阻力降的特点，可以根据用户需要，选择不同角度的人字形波纹，适用范围更广，通过人字形波纹的设置，能够提高换热系数，同时降低液体的流动阻力和泵功率。

优选的，在上述一种用于板式热换器的板片中，所述角孔区设有热水进口、冷水出口、热水出口、冷水进口和防护波纹，其中，所述热水进口与所述热水出口、所述冷水出口与所述冷水进口均沿所述基板X轴两侧对称设置，所述热水进口、所述热水出口与所述冷水出口、所述冷水进口沿所述基板Y轴两侧对称设置，所述防护波纹与所述导流区之间通过所述人字形密封槽分隔。在使用时，冷水介质下进上出，热水介质上进下出，介质在通道中的流动方式为纯逆流，能够有效保证板式换热器的热交换的效果。

优选的，在上述一种用于板式热换器的板片中，所述人字形波纹的波纹深度为4～20mm。

优选的，在上述一种用于板式热换器的板片中，相邻两个所述人字形波纹的间距为10～15mm。

优选的，在上述一种用于板式热换器的板片中，所述凸起为圆形、方形或水滴形中的一种或多种。

优选的，在上述一种用于板式热换器的板片中，所述基板短边端部开设有燕尾槽。燕尾槽能够实现五点定位，可以实现换热器导杆上任意位置对板片的拆卸，大大降低了产品组装、维护、更换备件的劳动强度和时间，提高的工作效率。

优选的，在上述一种用于板式热换器的板片中，所述基板的厚度为0.4～0.7mm。

优选的，在上述一种用于板式热换器的板片中，所述基板采用铝锌铜合金板片通过模具制作成型。板片采用整体一次压制成型，为控制成型压力和压型尺寸，所有板片均一次成型。板片是在压机上进行冷冲成形，在冷冲压成形过程中，会产生少许残余应力，为了减少其残余应力，在压机模具材料的选择、模具加工等环节严格控制加工精度和表面光洁度要求，板片成形完成后存放一定时间，目的是消除其残余应力。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种用于板式热换器的板片，具有以下有益效果：

1、性能优越:在启动、低负荷、低流速下运行时，板片的热工设计可以保证设备能够获得很好的水力及热力性能。通过性能测试，其传热系数可以达到6000W/m2K以上。

2、整体成型：板片整体设计，一次成型无接缝，保证了设备的组装精度和良好的密封性能；

4、纯逆流：冷侧介质下进上出，热侧介质上进下出，在通道中流动为纯逆流；

5、单边/对角流：同一种介质的进/出口在一侧/两侧对角。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的板片结构示意图；

图2为本实用新型提供的板片人字形波纹结构示意图；

图3为本实用新型提供的钝角人字形波纹结构示意图；

图4为本实用新型提供的锐角人字形波纹结构示意图；

图5为本实用新型提供的钝角和锐角结合的人字形波纹结构示意图。

图6为本实用新型提供的导流区结构示意图；

图7为本实用新型提供的角孔区结构示意图；

图8为本实用新型提供的实施例2板片结构示意图；

图9为本实用新型提供的实施例2中导流区结构示意图；

图10为本实用新型提供的实施例2中角孔区结构示意图；

图11为本实用新型提供的实施例3板片结构示意图；

图12为本实用新型提供的实施例3中导流区结构示意图；

图13为本实用新型提供的实施例3中角孔区结构示意图。

其中：

1-基板；2-导流区；3-导热区；31-撤块；32-圆弧线；33-人字形波纹；331-中心夹角；332-波纹深度；4-燕尾槽；5-角孔区；51-热水进口；52-冷水出口；53-热水出口；54-冷水进口；55-防护波纹；6-人字形密封槽。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

参见附图1，本实用新型实施例公开提供了一种用于板式热换器的板片，包括基板1，其中

对称基板1两端设有角孔区5、导流区2和导热区3；角孔区5与导流区2的连接处形成人字形密封槽6，导流区2与导热区3的连接处为圆弧线32；

导流区2沿基板1两侧板面设有多个凸起，多个凸起与人字形密封槽6垂直、平行或倾斜任意角度布置；

导热区3由多个可拆卸的撤块31拼接而成，多个撤块31的板面上设有多个连续的人字形波纹33，人字形波纹33水平方向的中心夹角331为锐角、钝角或锐角和钝角相结合，以形成三种不同的流道。

参见附图2和3，人字形波纹为钝角，角度为127°，具有高传热系数、高阻力降的特点；参加附图4，人字形波纹为锐角，角度为56°，具有低传热系数、低阻力降的特点，参加附图5，人字形波纹为锐角和钝角相结合的形式，具有中等传热系数、中等阻力降的特点，可以根据使用工况和用户需求，选择不同角度的人字形波纹。

为了进一步优化上述技术方案，使得换热器内的介质为纯逆流状态，保证换热器的换热效果，角孔区5设有热水进口51、冷水出口52、热水出口53、冷水进口54和防护波纹55，其中，热水进口51与热水出口53、冷水出口52与冷水进口54均沿基板1X轴两侧对称设置，热水进口51、热水出口53与冷水出口52、冷水进口54沿基板1Y轴两侧对称设置，防护波纹55与导流区2之间通过所述人字形密封槽6分隔。

参加附图1，X轴为基板短边，Y轴为基板长边，板片安装方向为图示方向，冷水进口为板面右下角，冷水出口为板片右上角，冷水介质为下进上出；热水进口为左上角，热水出口为左下角，热水介质为上进下出，换热器的介质在流动内为纯逆流状态，能够提高换热功效。

为了进一步优化上述技术方案，提高换热器板片的安装、拆卸和维护效率，方便板片在换热器导杆上任意位置的拆卸，基板1短边端部开设有燕尾槽4，燕尾槽4的开口宽度为50～55mm，能够与换热器导杆配合。

在本实施例中，人字形波纹33的波纹深度332为4～20mm；相邻两个人字形波纹33的间距为10～15mm。

在本实施例中，导流区2上凸起为圆形、方形或水滴形中的一种或多种。通过凸起能够引导介质进入导热区进行热交换。

在本实施例中，基板1的厚度为0.4～0.7mm，基板宽度为500mm，长度为1130mm或1690mm，采用铝锌铜合金板片通过模具制作成型。

板片在设计选型时，

1、根据已知工艺介质和参数计算所需物性参数，根据热平衡方程计算未知参数

(1)一般计算时各个公式中代入的参数为每侧介质在平均温度下的数值，已知进出口数据时，用插入法求得；

(2)热平衡方程Q吸＝Q放。

即：Q＝Cphqmh(T₁-T₂)＝CpCqmC(t₂-t₁)，单位kw，其中Cp表示比热(kJ/kg·K)，qm表示质量流量(kg/s)，T₁、T₂分别表示热侧进出口温度，t₁、t₂表示冷侧进出口温度，h表示热侧，c表示冷侧，以下同。

2、初选板式换热器的型号

按照角孔流速v＝3.5m/s，代入公式(单位mm，此公式适合介质水，qv表示体积流量m³/h)计算角孔直径，然后选择角孔直径接近此数值的换热器型号。

3、假定总换热系数Ki值，估算换热面积

(1)需要计算对数平均温差△tm，逆流换热时

(2)根据换热量Q＝K△tm A计算Ai＝Q/Ki△tm。

4、确定流程组合

(1)计算总板片数Np，Np＝Ne+2，Ne指有效换热板片数，Ne＝[Ai/a](a指单板有效换热面积)

(2)计算流道数，Nc＝Np-1

(3)确定流程组合，一般采暖工况全为简单流程，流道数为奇数时，取冷侧比热侧多一个流道，流程组合一般表示为：nh、nc分别表示热、冷侧流道数。

5、计算两侧板间流速ωh，m/s，式中f表示单流道横截面积(m²)

如果板间流速不在0.2-0.8m/s的范围内，不能继续往下计算，需调整流程或重新选择产品型号。

6、计算雷诺数Reh，Rec

de表示当量直径(m)，ρ、μ分别表示介质的密度(kg/m3)和粘度(Pa·s)

7、计算膜系数

W/m2·K，其中λ表示介质导热系数(W/m·K)，Pr表示普朗特数，Pr＝Cpμ/λ

8、计算Kt值

(1)计算板阻Rp，Rp＝δ/λp，δ表示板片厚度(m)，λp表示板片材料的导热系数

(2)

9、与假定Ki比较确定富裕量

如果此值大于零且大于或等于要求换热面积富裕量，则原假定成立，换热能力满足规定要求；否则如果此值小于零或小于要求富裕量，则需重新假定Ki值，从第3步开始重新计算，直到满足为止；如仍不能满足，则要从第2步开始重新选择产品型号。

10、压降校核

△Ph＝Euhωh2ρh，△PC＝Eucωc2ρc，单位Pa

如果两侧的压降都小于额定压降，则压降校核通过，否则依次要从第4步(改变流程组合)或第3步(重新假定Ki值)或第2步(重新选择产品型号)开始重新计算。

11、确定板片材料、胶垫材质和设计压力等确定产品型号。

为了进一步优化上述技术方案，提高介质的流通顺畅度，在导流区内涂覆疏水涂层。

实施例2：

参见附图8～10，本实用新型实施例公开了一种用于板式热换器的板片，其结构与实施例1相同，所不同的是，人字形波纹夹角为62°或123°；基板1的厚度为0.4～0.7mm，基板宽度为500mm，长度为990mm或1210mm；

导流区上的凸起与人字形密封槽呈一定角度布置，多个凸起首尾相接且相邻两个凸起具有一定角度形成波浪形介质流道。

实施例3：

参见附图11～13，本实用新型实施例公开了一种用于板式热换器的板片，其结构与实施例1相同，所不同的是，人字形波纹夹角为57°或127°；基板1的厚度为0.4～0.7mm，基板宽度为500mm，长度为961mm、1351mm、1741mm或2131mm；

导流区上的凸起与人字形密封槽垂直布置，多个凸起首尾相连，且相邻两个凸起之间近似垂直或平行状态，形成口字型介质流道。

本实用新型提供的用于板式换热器的板片，通过选择不同角度的人字形波纹，能够适用不同的工况组合，撤块能够方便板片的拆卸，同时燕尾槽可以在换热器导杆任意位置拆卸和安装，提高了产品的维护功效。通过人字形波纹的设置，能够提高换热系数，同时降低液体的流动阻力和泵功率

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种用于板式热换器的板片，包括基板(1)，其特征在于，

对称所述基板(1)两端设有角孔区(5)、导流区(2)和导热区(3)；所述角孔区(5)与所述导流区(2)的连接处形成人字形密封槽(6)，所述导流区(2)与所述导热区(3)的连接处为圆弧线(32)；

所述导流区(2)沿所述基板(1)两侧板面设有多个凸起，多个所述凸起与所述人字形密封槽(6)垂直、平行或倾斜任意角度布置；

所述导热区(3)由多个可拆卸的撤块(31)拼接而成，多个所述撤块(31)的板面上设有多个连续的人字形波纹(33)，所述人字形波纹(33)水平方向的中心夹角(331)为锐角、钝角或锐角和钝角相结合，以形成三种不同的流道。

2.根据权利要求1所述的一种用于板式热换器的板片，其特征在于，所述角孔区(5)设有热水进口(51)、冷水出口(52)、热水出口(53)、冷水进口(54)和防护波纹(55)，其中，所述热水进口(51)与所述热水出口(53)、所述冷水出口(52)与所述冷水进口(54)均沿所述基板(1)X轴两侧对称设置，所述热水进口(51)、所述热水出口(53)与所述冷水出口(52)、所述冷水进口(54)沿所述基板(1)Y轴两侧对称设置，所述防护波纹(55)与所述导流区(2)之间通过所述人字形密封槽(6)分隔。

3.根据权利要求1所述的一种用于板式热换器的板片，其特征在于，所述人字形波纹(33)的波纹深度(332)为4～20mm。

4.根据权利要求1所述的一种用于板式热换器的板片，其特征在于，相邻两个所述人字形波纹(33)的间距为10～15mm。

5.根据权利要求1所述的一种用于板式热换器的板片，其特征在于，所述凸起为圆形、方形或水滴形中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种用于板式热换器的板片，其特征在于，所述基板(1)短边端部开设有燕尾槽(4)。

7.根据权利要求1所述的一种用于板式热换器的板片，其特征在于，所述基板(1)的厚度为0.4～0.7mm。

8.根据权利要求1所述的一种用于板式热换器的板片，其特征在于，所述基板(1)采用铝锌铜合金板片通过模具制作成型。