一种具有内插支撑物的板式换热器制造技术

本发明专利技术涉及一种具有内插支撑物的板式换热器，包括板式换热单元、板间支撑物、壳体、封头、隔离栅以及侧接口，所述板式换热单元由若干个相互平行的板片组成，该板片将所述壳体内空间分隔为两个互不连通的流道。与现有的波纹板片不同，所述板片并不直接接触，而是通过所述板间支撑物形成支撑并平衡两侧压力。所述板间支撑物呈带有螺旋扭带结构的整体板状，设置在所述板片之间，优选设置在所述板片压力较低的一侧或两侧。所述螺旋扭带结构对流体进行扰动以促进传热的进行。本发明专利技术具有承受高压和高压差，可靠性提高，清洗维护方便，制造成本降低等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种工业换热设备，尤其是涉及一种板式换热器。
技术介绍
板式换热器自从1878年问世，近几十年发展尤为迅速，已广泛应用于食品、制药、化工、冶金、电力等各个行业。板式换热器通常采用奇偶板片波纹方向相反的金属薄板进行堆叠，并在两端压紧形成换热流道。与传统的管壳式换热器相比，板式换热器具有结构紧凑、传热平均温差大、低流速下传热效率高、安装维护方便等优点，尤其适合于低品位热能的回收、高粘度流体换热。但同时也存在以下问题：一、难以承受高压和高压差，受密封垫圈耐压限制，可拆卸式板式换热器使用压力一般不高于2.0MPa，芬兰VAHTERUS和中国甘肃蓝科石化等开发的全焊式板片，置于圆柱壳体内形成板壳式换热器，耐压可达8.0MPa，但焊接范围大，同时也失去了易于清洗维护的优点，使用领域受到限制。二、对污垢敏感，由于相邻板片的波峰接触形成支撑，板间距较小，因而结垢易使流阻增大或流道堵塞，造成换热效率下降或频繁拆解清洗，因而不适用于带有固体颗粒或纤维的流体(如污水、烟气)或换热过程易发生结晶的溶液。三、不适用于高流速场合(如气体换热)。由于流道过于狭窄，气体流动阻力很高，因而板式换热器在气体换热(如烟气余热回收、压缩机段间冷却器)等场合较少应用。四、不适用于表面蒸发场合(如蒸发式冷凝器)。表面蒸发场合要求液膜能够在表面充分铺展，而波纹形成的凹凸不平的表面阻碍了液膜的铺展。现有技术中公开了一项专利技术申请(申请号201010184715.9)：公开了一种板壳式换热器。包括壳体、板束、板束管箱、介质进出口接管，采用全焊式六边形波纹板片作为传热元件。板片与板片之间通过焊接方式组成板束，板束安装在圆筒形壳体内，提高了承压能力，但焊接范围大，不便拆解，只适用于清洁流体。现有技术中公开了一项专利技术申请(申请号201110244041.1)：该装置涉及一种换热器，它包括壳体、置于壳体内的板式芯体和设于壳体或芯体上的介质进、出口，板芯是由若干个由换热板片叠装成的单元体组装而成的，单元体内及单元体与单元体之间皆为介质的流通通道，其特点是，在介质的流通通道内装有一层或多层传导金属板。与本专利不同在于其金属板的作用是扩展换热面积，不具有支撑和扰流作用。另外公开了一项专利技术申请(申请号201210258496.3)：该装置公开了一种板式换热器，该换热器包括换热板、外壳和密封垫、端盖、密封条，换热板和外壳形成两个相互独立的截面为楔形交错的流道。通过板片压制的凸点作为支撑，流体在楔形流道内不易分布均匀，且承受压差能力较弱。
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可承受高压和高压差，适用领域更广，便于清洗维护，表面平整，制造、安装、维护方便的板式换热器。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种板式换热器，包括板式换热单元、板间支撑物、壳体、封头、隔离栅以及侧接口，所述板式换热单元由若干个相互平行的板片组成，并与隔离栅一起将所述壳体内空间分隔为两个互不连通的流道。与现有的波纹板片不同，所述板片并不直接接触，而是通过所述板间支撑物形成支撑并平衡两侧压力。其中，板式换热单元的结构型式包括两种：一、由整张金属板片经往复折板形成：即所述板式换热单元由一整张金属平板经过往复折板形成一系列平行板状结构；本方案中，采用反复折板形式的板式换热单元，其整体成型结构使板间无需焊接和密封，只需对两端进行密封，提高了密封可靠性。二、由独立矩形板腔堆叠而成：即所述板式换热单元由若干互不相连的独立矩形板腔堆叠组成；折板或堆叠后形成的换热单元截面与壳体内壁截面相吻合，其截面形状为矩形或圆形。所述板间支撑物呈带有螺旋扭带结构的整体板状，设置在所述板片之间，优选设置在所述板片压力较低的一侧或两侧。其作用是：一、支撑换热面，平衡两侧压差；二、对流体进行扰动以促进传热的进行；三、通过与板片的接触并压紧以减小接触热阻，将热从板片传导到螺旋扭曲带，增大传热面积。板间支撑物的成型方法有如下两种：一、所述板间支撑物由螺旋扭曲带拼接而成，该螺旋扭曲带的宽度与所述板片间距相等以形成支撑；组成同一板间支撑物的螺旋扭曲带具有相同的厚度、宽度、扭距，长度等于或小于板式换热单元长度。拼接方式为焊接、粘接、卡槽连接等。相邻两螺旋扭曲带的扭转方向可以是相同的，也可以是相反的，但优选相反的。根据应用场合和成型方式不同，螺旋扭曲带的排布方式又分为以下几种方式：(1)连续螺旋扭曲带板：由相互平行的不间断连续螺旋扭曲带拼接而成，螺旋轴向与流体流动方向一致。其特点是支撑强度好，扰流效果好，但流动阻力较大；(2)间断螺旋扭曲带板：由相互平行且在螺旋轴向上具有一定间距的螺旋扭曲带拼接而成，其特点是支撑强度和扰流效果较(1)弱，但流动阻力较小。(3)菱形排布扭曲带板：螺旋扭曲带交叉排列且轴向与流体流动方向呈一定夹角，扭曲带之间的连接方式为卡槽连接。其特点是支撑强度和扰流效果较(2)更弱，但流动阻力更小。二、所述板间支撑物由整块板材经切割成为具有整体框架和若干伸出部的平板，并将所述伸出部扭转大于或等于90度的角度，使其呈螺旋扭带结构，相邻两螺旋扭曲带的扭转方向可以是相同的，也可以是相反的，但优选相反的，所述伸出部的宽度与所述板片间距相等以形成支撑。其特点是，整体成型，不需焊接，扰流效果好，但在同等几何尺寸条件下，支撑强度较情形一为弱。板间支撑物与板式换热单元的装配方式：板间支撑物置于换热单元的平行的相邻板片之间，无固定连接，通过两侧压差和预紧力使板片与板间支撑物接触且在工作中无相对移动。板间支撑物安装在流道中压力较低的一侧以平衡压差，起到支撑作用；或在两侧均有加入支撑物，起到强化传热作用。壳体：为使换热单元具有一定的承压能力，将换热单元置于一刚性壳体内。根据所受压力范围不同，壳体分为以下几种：一、一体化壳体：流道内压力与环境压力之差在10kPa以下：对于连续折板形成的板式换热单元，可不另设壳体，将形成板式换热单元的金属板延伸使其覆盖换热单元侧壁，与另一端板片焊接或粘接密封，形成一体化壳体，并在壁面开孔形成流体的进出口。二、对于流道内压力与环境压力之差大于10kPa板式换热单元，又分为如下几种情形：(1)矩形板框壳体：截面为矩形的板式换热单元，包括连续折板形成的板式换热单元和独立矩形板腔堆叠形成的板式换热单元，由四块与板式换热单元贴合的矩形板或板框包围形成壳体，在壁面上开孔形成流体进出口。相对的两板壁通过螺栓连接，通过收紧螺栓使板壁与板式换热单元紧密接触并压紧，形成预紧力。(2)截面为圆形的板式换热单元，壳体结构分为两种情况：(a)双半圆壳体：不具有内壳体，壳体为两个带直边的半圆柱壳体构成，直边上开有螺栓孔，通过螺栓与板式换热单元边缘压紧形成密封并连接为一个完整的圆柱壳体。壳体壁上开孔并连接接口管道形成进出口。(b)Ω形壳体：具有内壳体，即将情形一所述的具有截面为圆形的一体化壳体的板式换热单元置入一厚壁的圆柱形壳体内，且在侧开口两侧具有环绕内壳体的密封圈，以保证装配时该处内壳体与外壳体之间是紧密接触的。壳体沿圆柱长度方向分开并连接有直边，其截面形状类似字母“Ω”，直边上开有螺栓孔，装配时先将板式换热单元置入壳体内，然后通过螺栓将对应的两直边收紧，使壳体与板式换热单元紧密接触。内壳体上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有内插支撑物的板式换热器，包括板式换热单元、板间支撑物、壳体、封头、隔离栅以及侧接口，其特征在于：所述板式换热单元由若干个相互平行的板片组成，该板片将所述壳体内空间分隔为两个互不连通的流道；所述板间支撑物呈带有螺旋扭带结构的整体板状，设置在所述板片之间。

【技术特征摘要】
1.一种具有内插支撑物的板式换热器，包括板式换热单元、板间支撑物、壳体、封头、隔离栅以及侧接口，其特征在于：所述板式换热单元由若干个相互平行的板片组成，该板片将所述壳体内空间分隔为两个互不连通的流道；所述板间支撑物呈带有螺旋扭带结构的整体板状，设置在所述板片之间。2.根据权利要求1所述的一种具有内插支撑物的板式换热器，其特征在于：所述板式换热单元由一整张金属平板经过往复折板形成一系列平行板状结构；或者由若干互不相连的独立矩形板腔堆叠组成；折板或堆叠后形成的板式换热单元截面与壳体内壁截面相吻合，其截面形状为矩形或圆形。3.根据权利要求1所述的一种具有内插支撑物的板式换热器，其特征在于：所述板间支撑物由螺旋扭曲带拼接而成，该螺旋扭曲带的宽度与所述板片间距相等以形成支撑；或者，所述板间支撑物由整块板材经切割成为具有整体框架和若干伸出部的平板，并将所述伸出部扭转大于或等于90度的角度，使其呈螺旋扭带结构，所述伸出部的宽度与所述板...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾力丁，轩福贞，涂善东，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31