一种新型全焊接板壳式换热器制造技术

本发明专利技术涉及一种新型全焊接板壳式换热器，包括壳体(1)、换热板对主体(7)以及设置在壳体(1)上的板程换热流体入口、板程换热流体出口、壳程换热流体入口、壳程换热流体气相出口和壳程换热流体液相出口，所述的换热板对主体(7)安装在壳体(1)内，由换热板对(3)构成，所述的换热板对(3)由两块金属板通过焊接多个触点形成板程腔体，供板程换热流体流通，各换热板对(3)之间及其与壳体(1)之间形成壳程腔体，供壳程换热流体流通，所述的换热板对主体(7)为长方体结构、圆柱体结构或螺旋圆柱体结构中的一种。与现有技术相比，本发明专利技术具有换热效率高、占地面积小、结构灵活多变、换热面积大、换热系统紧凑、压降低的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种板壳式换热器，尤其是涉及一种新型全焊接板壳式换热器。
技术介绍
换热器是一种十分重要的热量交换设备，实现不同温度的多种介质之间的热量传递，它能在很大程度上提高能源的利用率，广泛应用于石油、化工、冶金、电力、制冷及食品等行业。随着能源需求的快速增长，各行业的产业规模也在逐步扩大，也就给各种设备带来了挑战，相同的工况，规模加大后，设备也将同时增大，继而带来占地、制造、安装维修等一系列的困难。所以，如何实质性的增加换热器的换热效率是一个重要的课题。目前应用最成熟的换热器型式是管壳式换热器，创新在常规管壳式换热器的基础上，出现了如螺旋槽纹管换热器、管内插入物换热器、折流杆式换热器、管翅式换热器等新型式，它们的主要原理是通过增加单侧流体的扰动从而增加换热效率，在提高换热效率的同时压降大大增加，并且复杂不通透的结构也不便于清洗；另外，板壳式换热器是一种效率更高的设备，包括含有凹槽的换热板及壳体，壳体充当压力容器，两侧通道均很小，从而两侧流体均实现了扰动，它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑、占地面积小等特点，相比于含橡胶等垫片式板式换热器，它能承受更高的压力以及能耐腐蚀，但是为了实现高的换热效率，其板片与板片间隙很小，且含触点，清洗很不方便，因此限定了该类型换热器只能用于两侧介质均很清洁的工位。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种换热效率高、压降可调、清洗方便、体积小、结构灵活的新型全焊接板壳式换热器。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现:—种新型全焊接板壳式换热器，包括壳体、换热板对主体以及设置在壳体上的板程换热流体入口、板程换热流体出口、壳程换热流体入口、壳程换热流体气相出口和壳程换热流体液相出口，其特征在于，所述的换热板对主体安装在壳体内，由换热板对构成，所述的换热板对由两块金属板通过焊接多个触点形成板程腔体，供板程换热流体流通，各换热板对之间及其与壳体之间形成壳程腔体，供壳程换热流体流通，所述的换热板对主体为长方体结构、圆柱体结构或螺旋圆柱体结构中的一种。所述的换热器的摆放形式为立式、卧式或倾斜摆放中的一种。所述的长方体结构由多对相同尺寸的方形换热板对平行排布而成；所述的圆柱体结构由多对长度相同的换热板对平行排布而成，不同位置的换热板对的宽度变化呈从两侧向中间逐渐增加的趋势，形成截面呈圆形的换热板对主体；所述的螺旋圆柱体结构为一对截面呈螺旋状的卷板换热板对，其整体呈圆柱体状。 所述的板程换热流体入口和板程换热流体出口至少设有一对，当板程换热流体入口和板程换热流体出口设置一对时，为单股流换热；当板程换热流体入口和板程换热流体出口设置多对时，换热板对主体分成多个模块，每个模块连接一对板程换热流体入口和板程换热流体出口，每个模块的板程中通过一股板程换热流体，实现多股流换热。所述的换热板对内部焊有焊缝，在板程腔体内形成弯折形流道，板程换热流体从板程换热流体入口流入后，经过折流，从板程换热流体出口流出。所述的换热板对内部焊缝条数大于或等于1，当焊缝条数为1时，板程腔体为U型流道，板程换热流体入口和板程换热流体出口设置在换热板对同一端，换热板对另一端封口，板程换热流体从板程换热流体入口流至换热板对另一端后，反方向折流，从板程换热流体出口流出，从而实现双流程换热，增加单位体积的换热面积；当焊缝条数大于1时，各焊缝交错设置，板程腔体为蛇型流道，板程换热流体入口和板程换热流体出口设置在换热板对同一端或不同端，板程换热流体从板程换热流体入口流入后，经过多次折流，从板程换热流体出口流出，从而实现多流程换热，进一步增加单位体积的换热面积。所述的长方体结构和圆柱体结构中，各换热板对之间设有条形的换热板对固定件，换热板对固定件上设有多个卡槽，所述的换热板对的间距通过其在换热板对固定件对应卡槽的位置控模型进行调节，根据各种工况下流体流量、压降要求以及流体物性清洁程度等要求调节。所述的螺旋圆柱体结构中，所述的换热板对两端的外沿设有舌片，通过舌片上的定位孔将换热板对固定在壳体上。该换热器还包括膨胀节，所述的膨胀节设置在换热流体入口处，为弹性补偿元件，起到补偿轴向变形的作用；当换热板对主体和壳体由于温差和压力作用变形不一致时，能吸收变形能，自动调节壳体和换热板对主体中的应力大小。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点:(1)从本质上强化换热效果，提高换热效率，减小占地面积:焊接触点和凹凸不平的换热板对表面增加了换热板对两侧壳程换热流体的扰动，从而加快了壳程换热流体流速；由于换热板对的两片板之间有触点，使板程换热流体的流动形式呈湍流状态，能加大板程换热流体的扰动，大大强化换热板对内外的传热；同时对于有气态的流体，换热板对间的凹凸不平腔体能够强化气体的扰动，较大程度地增大了含气侧换热(气体传热效率一般较低)。越高的换热效率，意味着达到同样的换热效果所需的换热面积越小，这样不仅减小了设备的占地面积，同样减少了设备的安装、维护清洗等的难度。(2)结构灵活多变，可根据工况设计:利用了换热板对主体灵活的结构形式及特殊的成型方式，可根据换热流体的温度、压力、压降要求、换热要求以及换热流体的状态，综合调整加强换热的扰动与压降要求、换热流体状态与形式等细节设计，最终可将换热器设计为与管壳式类似的圆柱形、长方体或正方体、螺旋板圆柱形等形式。(3)多流程、多股流换热，增加换热面积，换热系统更加紧凑:对于换热板对，通过焊接触点将换热板对板程腔体分割为多个流程，可以实现多流程设计，从而增加单位体积内的换热面积；对于整个换热板对主体，通过设置不同换热板对的板程换热流体入口和板程换热流体出口，将不同的换热流体分离，独立进入各自的板程腔体，实现多股流换热，使换热系统更加紧凑，能量回收利用率高。(4)可实现至少单侧较低压降:根据不同的工况要求，可以灵活调节换热板及板对束的结构参数，达到不同程度的换热效果。由于整个结构较通透，并且可以根据流体流量和介质物性调整流体通道，能达到很低的压降。如附图9所示是某个实际应用工位，采用管壳式及新型板式换热器实现的压降区别。如果既需要实现单侧较低压降，又需满足较大的换热要求时，可通过增大低压降侧通道大小，减小另一侧通道大小或同时将该侧设计为多流程，由此平衡两侧压降和换热的矛盾。(5)设备本体能实现气液分离，无需附加分离器:常规的板壳式换热器基本无法实现气液分离，在换热结束时同时含气液两相的工况，一般在流体流出换热器后，需要增加气液分离器进行气液分离，本新型换热器虽为板式换热器，但其结构拥有管壳式换热器的优点，即可以在设备内实现气液分离，无需增加额外的气液分离器，简化了换热过程。(6)不易结垢，拆卸清洗方便:由于触点存在，且流体流动形式为湍流，由此产生壁面剪切力较大，使换热器本身有了自清洁功能；此外，即使长时间使用后，有了一定程度的结垢，整个换热板束可以从壳体中拆卸出来进行清洗，壳程间距较大且可通过换热板对固定件调整，清洗很方便。【附图说明】图1为本专利技术传热板对的局部剖面结构示意图；图2为本专利技术传热板对的多流程设计示意图；图3为本专利技术传热板对的多股流设计示意图；图4为本专利技术新型全焊接板壳式换热器的整体结构示意图；图5 (a)为管壳式换热器俯视示意图；图5(b)为本专利技术新型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型全焊接板壳式换热器，包括壳体(1)、换热板对主体(7)以及设置在壳体(1)上的板程换热流体入口、板程换热流体出口、壳程换热流体入口、壳程换热流体气相出口和壳程换热流体液相出口，其特征在于，所述的换热板对主体(7)安装在壳体(1)内，由换热板对(3)构成，所述的换热板对(3)由两块金属板通过焊接多个触点形成板程腔体，供板程换热流体流通，各换热板对(3)之间及其与壳体(1)之间形成壳程腔体，供壳程换热流体流通，所述的换热板对主体(7)为长方体结构、圆柱体结构或螺旋圆柱体结构中的一种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李凤清，傅建敏，
申请(专利权)人：德艾柯工程技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31