一种高寿命多系统板式换热器及其实现方法技术方案

一种高寿命多系统板式换热器，其特征在于：依次包括上盖板、换热片和下盖板，上述换热片包括多种型式，各型式换热片按一定次序堆叠形成多个独立换热系统；上述多个独立换热系统包括至少两种高压腔、至少两种高压环形空腔、至少两种高压流道、至少一种低压腔、至少一种低压流道、至少两种高压换热介质分配孔、至少一种低压换热介质分配孔；上述各高压环形空腔及高压换热介质分配孔分别设置具有连续曲率的微凸体，上述高压换热介质分配孔具有一定锥度，其能有效降低各高压环形腔与低压流道之间的压差。上述各高压环形空腔中还设置了加强圈，其进一步提高了多系统板式换热器使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种高寿命多系统板式换热器及其实现方法
本专利技术涉及板式换热器，具体涉及一种高寿命多系统板式换热器及其实现方法。
技术介绍
板式换热器是液—液、液—汽进行热交换较为理想的设备，其具有热交换效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、使用寿命长等一系列优点，因而被广泛应用于冶金、矿山、石油、化工、电力、医药、食品、化纤、造纸、轻纺、船舶、供热等部门。并且，其可用于加热、冷却、蒸发、冷凝、杀菌消毒、余热回收等各种情况。板式换热器根据换热系统数量可分为单系统板式换热器和多系统板式换热器。但系统板式换热器通常为两种换热介质之间的热量转化，而多系统板式换热器通常为两种以上换热介质之间的热量转化。比较而言，多系统板式换热器具备两种以上不同换热介质同时换热的功能，相当于同时使用多个单系统板式换热器，因而多系统板式换热器具有空间结构紧凑，换热效率高等优点。单系统板式换热器通常采用两种表面花纹相互共轭的换热片依次堆叠而成，形成两种换热空腔，因而其结构较简单，且疲劳耐久可控性较好。相对而言，多系统板式换热器需采用两种以上表面花纹不同的换热片依次堆叠，形成两种以上换热空腔，因而其结构较为复杂，疲劳耐久可控性较差。为使多系统板式换热器各个换热空腔有序排布，压力较高的换热介质通常首先储存于高压环形空腔后经高压介质分配孔流入换热腔，由于现有高压环形空腔表面为平面且无相应支撑结构，因而当流速较低的高压换热介质聚集于此时，高压环形空腔与换热介质压力较小的低压腔易形成较大压差，使多系统板式换热器处于低周疲劳状态状态，产品可靠性较差。针对高压环形空腔与低压腔之间存在的大压差，现有技术的解决方案为在高压环形腔中设置采用机加工的环形块状金属垫圈，其虽能解决多系统板式换热器疲劳开裂问题，但其具有多系统换热器整体质量重，金属垫圈机加工成本高等缺点，且其并未从根本上解决大压差问题。因此，开发一种低压差高强度的高寿命多系统板式换热器是本领域技术人员需要思考的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种高寿命多系统板式换热器及其实现方法，其能有效减小高压环形空腔与低压流道之间的压差，且具有简单易行的补强措施，提高现有多系统板式换热器使用寿命。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种高寿命多系统板式换热器，其特征在于：依次包括上盖板、换热片和下盖板，上述换热片包括多种型式，各型式换热片按一定次序堆叠形成多个独立换热系统；上述多个独立换热系统包括至少两种高压腔、至少两种高压环形空腔、至少两种高压流道、至少一种低压腔、至少一种低压流道、至少两种高压换热介质分配孔、至少一种低压换热介质分配孔；压力较高换热介质分别经上述各高压腔、上述各高压环形空腔后通过各高压换热介质分配孔分别进入上述各高压流道，压力较低的换热介质经上述低压腔后通过低压换热介质分配孔进入上述低压流道，压力不同的各种换热介质在各自流道中完成热量交换；上述各高压环形空腔及高压换热介质分配孔分别设置具有连续曲率的微凸体，其提高了各高压环形空腔中换热介质的流动速度，降低了各高压环形腔与低压流道之间的压差；上述高压换热介质分配孔具有一定锥度，其能进一步降低各高压环形腔与低压流道之间的压差。优选地，上述高寿命多系统板式换热器还包括加强圈，其安装于上述多系统板式换热器各高压环形空腔中，其降低了各高压环形空腔因压差引起的应力。具体地，上述加强圈为具有周期性上凸和下凹平面的环形波纹圈，其上凸平面与下凹平面分别各高压环形空腔的上平面与下平面采用焊接的方式连接；上述加强圈的波数可根据加强圈材料的减薄率与高压换热介质分配槽进液孔大小设置。进一步地，上述加强圈波数设置条件为：加强圈材料的减薄率≤25％、加强圈与各高压环形空腔形成的换热介质流通区域最小面积大于高压换热介质分配孔进液口面积、加强圈的安装位置能保证高压换热介质顺畅流通。优选地，上述各高压环形空腔侧壁具有曲率连续的微凸体结构，当相同流量的高压换热介质流过上述微凸体结构时，高压换热介质相对于各高压环形空腔侧壁的流动速度增加，由此高压换热介质的压力下降，由此，高压环形空腔与低压流道之间的压差有所减小。优选地，上述各高压换热介质分配孔内壁具有曲率连续的微凸体结构，而各低压换热介质分配孔内壁无微凸体结构。因而相同流量的高压换热介质流经高压换热介质分配孔时的流动速度再一次提高，高压换热介质的压力再一次下降，由此，高压环形空腔与低压流道之间的压差再一次减小。进一步地，上述高压换热介质分配孔进液口面积大于出液口面积，即各高压换热介质分配孔或相邻换热片焊接形成高压换热介质分配孔的高压换热介质分配槽具有一定的锥度，而低压换热介质分配孔进液口面积等于出液口面积，即低压换热介质分配孔或相邻换热片焊接形成低压换热介质分配孔的低压换热介质分配槽无锥度；由此，当相同流量高压介质换热介质流经高压换热介质分配孔时时流动速度进一步提高，高压换热介质的压力进一步下降，由此，高压环形空腔与低压流道之间的压差进一步降低。具体地，各高压换热介质分配孔或相邻换热片焊接形成高压换热介质分配孔的高压换热介质分配槽锥度范围为1:12～1:11。本专利技术还提出了上述高寿命多系统板式换热器实现方法，其包括以下具体步骤：(1)备料：准备相应尺寸的不锈钢片、铜箔；(2)冲压换热片：采用冲压机将相应不锈钢片冲成相应型号的换热片；(3)冲压加强圈：采用冲压机将相应不锈钢片充成相应型号的加强圈；(4)镀铜：采用电镀技术在上述加强圈表面镀一层铜膜，铜膜厚度为0.04～0.06mm；(5)预装配：将上述上盖板、各型号换热片、加强圈、铜箔、下盖板按一定顺序预装配；(6)预压：采用压力机预压上述预多系统板式换热器，预压力设置为0.5～4.5MPa；(7)钎焊：将上述预压多系统板式换热器放入真空炉进行钎焊，炉温为1100～1200℃，钎焊时间为9小时；(8)质检：按国家标准或行业标准或企业标准对上述块状流体分配器进行质量检查。质检环节穿插在每一个制造工序中；与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术各高压环形空腔侧壁具有连续曲率微凸体，其能有效提高高压换热介质的流动速度，降低高压换热介质作用于高压环形空腔侧壁的压力，减小高压环形空腔与低压流道的压差；(2)本专利技术中各高压换热介质分配孔内壁具有连续曲率微凸体，其能再次提高高压换热介质的流动速度，降低高压换热介质作用于高压换热介质分配孔内壁的压力，再次减小高压环形空腔与低压流道的压差；(3)本专利技术中各高压换热介质分配孔或相邻换热片焊接形成高压换热介质分配孔的高压换热介质分配槽具有一定的锥度，其能进一步提高高压换热介质流动速度，进一步减小高压环形空腔与低压流道的压差；(4)本专利技术中各高压环形空腔中设置加强圈，其能减小高压环形腔因压差引起的应力，进一步提高多系统换热器使用寿命。(5)本专利技术中的加强圈可采用模具冲压的方式批量生产，因而成本较低。附图说明图1为本专利技术高寿命多系统板式换热器腔体与流道示意图，其中a为一号高压腔、b为一号高压环形空腔、f为二号高压环形空腔、g为二号高压腔、h为低压流道，j为一号高压流道、k为低压腔、m为二号高压流道；图2为本专利技术高寿命多系统板式换热器结构示意图，其中1为上盖板、2为换热片、3为下盖板、4为加强圈、1.1为一号高压进/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高寿命多系统板式换热器，其特征在于：依次包括上盖板、换热片和下盖板，上述换热片包括多种型式，各型式换热片按一定次序堆叠形成多个独立换热系统；上述多个独立换热系统包括至少两种高压腔、至少两种高压环形空腔、至少两种高压流道、至少一种低压腔、至少一种低压流道、至少两种高压换热介质分配孔、至少一种低压换热介质分配孔；压力较高换热介质分别经上述各高压腔、上述各高压环形空腔后通过各高压换热介质分配孔分别进入上述各高压流道，压力较低的换热介质经上述低压腔后通过低压换热介质分配孔进入上述低压流道，压力不同的各种换热介质在各自流道中完成热量交换；上述各高压环形空腔及高压换热介质分配孔分别设置具有连续曲率的微凸体，其提高了各高压环形空腔中换热介质的流动速度，降低了各高压环形腔与低压流道之间的压差；上述高压换热介质分配孔具有一定锥度，其能进一步降低各高压环形腔与低压流道之间的压差。

【技术特征摘要】
1.一种高寿命多系统板式换热器，其特征在于：依次包括上盖板、换热片和下盖板，上述换热片包括多种型式，各型式换热片按一定次序堆叠形成多个独立换热系统；上述多个独立换热系统包括至少两种高压腔、至少两种高压环形空腔、至少两种高压流道、至少一种低压腔、至少一种低压流道、至少两种高压换热介质分配孔、至少一种低压换热介质分配孔；压力较高换热介质分别经上述各高压腔、上述各高压环形空腔后通过各高压换热介质分配孔分别进入上述各高压流道，压力较低的换热介质经上述低压腔后通过低压换热介质分配孔进入上述低压流道，压力不同的各种换热介质在各自流道中完成热量交换；上述各高压环形空腔及高压换热介质分配孔分别设置具有连续曲率的微凸体，其提高了各高压环形空腔中换热介质的流动速度，降低了各高压环形腔与低压流道之间的压差；上述高压换热介质分配孔具有一定锥度，其能进一步降低各高压环形腔与低压流道之间的压差。2.根据权利要求1所述的一种高寿命多系统板式换热器，其特征在于：还包括：加强圈，安装于上述多系统板式换热器各高压环形空腔中，其降低了各高压环形空腔因压差引起的应力。3.根据权利要求2所述的一种高寿命多系统板式换热器，其特征在于：上述加强圈为具有周期性上凸和下凹平面的环形波纹圈，其上凸平面与下凹平面分别各高压环形空腔的上平面与下平面采用焊接的方式连接；上述加强圈的波数可根据加强圈材料的减薄率与高压换热介质分配槽进液孔大小设置。4.根据权利要求3所述的一种高寿命系统板式换热器，其特征在于：上述加强圈波数设置条件为：加强圈材料的减薄率≤25％、加强圈与各高压环形空腔形成的换热介质流通区域最小面积大于高压换热介质分配孔进液口面积、加强圈的安装位置能保证高压换热介质顺畅流通。5.根据权利要求1所述的一种高寿命多系统板式换热器，其特征在于：上述各高压环形空腔侧壁具有曲率连续...

【专利技术属性】
技术研发人员：奚龙，张举飞，王健，荣彬彬，吴娜，
申请(专利权)人：江苏宝得换热设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32