一种分液相变板式换热器及其应用制造技术

本发明专利技术公开一种分液相变板式换热器及其应用，其包括活动压紧板、固定压紧板、至少一片换热板片和若干密封垫片，所述换热板片设置在活动压紧板和固定压紧板之间；所述活动压紧板和固定压紧板与换热板片之间设置密封垫片形成流道或者相邻的换热板片直接设置密封垫片形成流道；所述流道为工质流道和冷热源流体流道，所述工质流道中分别设置第一换热区、中间区和第二换热区，在所述第二换热区的两侧边缘分别设置导液槽和第一U型通道。本发明专利技术的优点是：作为冷凝器时，实现减少冷凝液膜厚度，减少冷凝传热热阻，提高冷凝传热效果；作为蒸发器时，使蒸汽与液态工质很好混合，降低第一换热区的蒸汽干度，提高传热系数，从而提高蒸发传热效果。

A Phase Separation Plate Heat Exchanger and Its Application

The invention discloses a liquid-phase change plate heat exchanger and its application, which comprises a movable compaction plate, a fixed compaction plate, at least one heat exchange plate and several sealing gaskets. The heat exchange plate is arranged between the movable compaction plate and the fixed compaction plate; the movable compaction plate and the fixed compaction plate are arranged between the fixed compaction plate and the heat exchange plate to form a flow passage or adjacent heat exchange plate directly. A sealing gasket is arranged to form a flow passage, which is a working medium flow passage and a cold and heat source flow passage. The first heat transfer zone, the middle zone and the second heat transfer zone are respectively arranged in the working medium flow passage, and the liquid guide groove and the first U-shaped channel are respectively arranged on the two sides of the second heat transfer zone. The advantages of the present invention are as follows: as a condenser, the thickness of condensate film is reduced, the heat resistance of condensation heat transfer is reduced, and the heat transfer effect of condensation is improved; as an evaporator, the vapor and liquid working substance are well mixed, the dryness of the steam in the first heat transfer zone is reduced, and the heat transfer coefficient is increased, so as to improve the heat transfer effect of evaporation.

【技术实现步骤摘要】
一种分液相变板式换热器及其应用
本专利技术涉及换热器领域，尤其是一种作为冷凝器时能够减薄冷凝液膜，强化冷凝传热；作为蒸发器时能够降低末端工质干度，强化蒸发传热的分液相变板式换热器及其应用。
技术介绍
板式换热器是由一组带有密封垫片的薄金属板片组成，金属板片上面的角孔依靠密封垫片形成了连续的流道，将工质从进口引流到相邻金属板片组成的流道中进行热交换。冷凝器在工作过程中，蒸汽在冷凝壁面上冷凝，冷凝液将在壁面铺展成液膜。冷凝液膜将蒸汽与冷凝壁面分开，在重力作用下，越靠近壁面底部的冷凝液膜越厚。冷凝液膜的导热系数较差，成为蒸汽与壁面热交换的热阻，越厚的冷凝液膜造成的冷凝换热热阻越大。通过减小冷凝液膜的厚度来强化冷凝传热，提高冷凝器的冷凝效果。蒸汽冷凝过程中，气流中间会夹带着一定量的小液滴。蒸发器在工作过程中，工质在蒸发器中沸腾蒸发，蒸发器末端的干度较高，传热系数明显降低。通过降低蒸发器末端干度，可以提高整个过程传热系数，强化蒸发传热，提高蒸发器的蒸发效果。非共沸工质在冷凝和蒸发过程中，不同组分比例的冷凝和蒸发过程中的传热系数是不一样。通过合理控制冷凝和蒸发过程组分比例，可以提高整个换热器的传热系数。但现有板式换热器不能及时减薄冷凝液膜而导致冷凝效果较低，板式蒸发器不能降低末端干度来提高传热系数；作为冷凝器时，无法及时把冷凝液排除，导致冷凝液膜厚度大，冷凝传热效果差；作为蒸发器时，换热区的蒸汽干度过大，蒸发传热效果也变差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有板式换热器作为冷凝器时不能及时减薄冷凝液膜而导致冷凝效果低、作为蒸发器时末端干度太高而导致传热系数低的问题，提出一种分液相变板式换热器。其作为冷凝器时，通过中间区及时把冷凝液排除，实现减少冷凝壁面的冷凝液厚度，减少冷凝传热热阻，从而提高冷凝传热效果；作为蒸发器时，通过中间区使第二换热区出来的蒸汽与液态工质很好混合，降低第一换热区的蒸汽干度，提高传热系数，从而提高蒸发传热效果。采用非共沸工质时，分液相变板式换热器作为冷凝器时，把第一换热区冷凝出富含高沸点工质排出后，第二换热区的低沸点工质比例增高，从而提高第二换热区传热系数。分液相变板式换热器作为蒸发器时，中间区混入低沸点液态工质后，第一换热区的组分比例改变，蒸发传热系数得到提高。非共沸工质组分可调的热力系统利用分液相变板式换热器来调节非共沸工质的组分，从而使热力系统在不同实际运行工况下能够高效运行。本专利技术的另一目的在于提供一种使用上述分液相变板式换热器的热力系统。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种分液相变板式换热器，包括活动压紧板、固定压紧板、至少一片换热板片和若干密封垫片；所述换热板片设置在活动压紧板和固定压紧板之间；所述活动压紧板与换热板片之间设置密封垫片形成流道，所述固定压紧板与所述换热板片之间设置密封垫片形成流道，或者相邻的换热板片直接设置密封垫片形成流道；所述流道由换热板片相隔为工质流道和冷热源流体流道，所述工质流道中分别设置第一换热区、中间区和第二换热区，在所述第二换热区的两侧边缘分别设置导液槽，所述第二换热区上部两侧设置横向第三密封垫片延伸，所述第二换热区的上部的中部设置开口与所述中间区相通，所述横向第三密封垫片延伸为向两侧向外倾斜向下设置，在所述横向第三密封垫片延伸与所述导液槽上部相接处设置第一U型通道，所述第一U型通道上方靠近第一密封垫片处设置导流片，所述导流片一端与所述第一密封垫片内侧边缘连接，所述导流片另一端向下弯折伸入所述第一U型通道内，并将所述导液槽与所述中间区间隔；所述导液槽与所述中间区通过第一U型通道连通。优选的，所述第一换热区和第二换热区的换热板片表面均设有疏水涂层，以便冷凝液尽快的往下流动，有利于冷凝液排放；所述中间区换热板片表面设置亲水涂层，以便液体附着在壁面，起到气液分离的作用；所述导液槽设置防结垢涂层。优选的，所述活动压紧板上面设置有蒸汽工质管口、第二液态工质管口、第一冷热源流体管口和第二冷热源流体管口；所述换热板片上设置有蒸汽工质角孔、第一液态工质角孔、第二液态工质角孔、第一冷热源流体角孔和第二冷热源流体角孔；所述蒸汽工质角孔与所述蒸汽工质管口连通，所述第二液态工质角孔与第二液态工质管口连通，所述第一冷热源流体角孔与所述第一冷热源流体管口连通，所述第二冷热源流体角孔与所述第二冷热源流体管口连通。优选的，所述导液槽由第三密封垫片与第一密封垫片间隔形成，在所述导液槽底部末端于所述第二换热区的积液区连通。优选的，所述中间区上部，所述第一液态工质角孔两侧设置分别第二U型通道，在所述第一液态工质角孔上方设置封盖垫片，所述封盖垫片的两端设置向下弯折边，所述向下弯折边伸入所述第二U型通道内，但不接触第二U型通道的底部。优选的，所述中间区的换热板片表面设置两侧进口部的竖直波纹，中部弯型部分的弧形波纹和靠近中间出口部分的斜波纹。优选的，所述第二换热区的平均波纹深度最佳值的计算公式为：其中，h为第二换热区的蒸汽工质侧的平均波纹深度；m为进入第二换热区的汽体质量流量；N为板式换热器的蒸汽工质的总流道；LW为板片宽度；G为：第二换热区的设计汽体质量流速。优选的，所述第一换热区中位于所述第二密封垫片上方的中间区域为竖直波纹，所述中间区域的两侧为斜波纹且靠近中间区域的一端比另一端高；第二换热区为人字形波纹。一种热力系统，其包括压缩机、分液相变板式换热器、四通阀、第一储液罐、第二储液罐和蒸发器，所述压缩机出口与四通阀的第一端口连接，所述四通阀的第二端口与所述分液相变板式换热器的蒸汽工质管口连接，所述分液相变板式换热器的第一液态工质管口与蒸发器一端连接，所述蒸发器另一端与四通阀第三端口连接，所述四通阀第四端口与所述压缩机的进口连接；所述分液相变板式换热器的第二液态工质管口与所述蒸发器一端连接。在所述第一液态工质管口与蒸发器之间设置第二阀门，第二液态工质管口与所述蒸发器之间设置第四阀门。在所述第一液态工质管口与蒸发器之间设置第二阀门，第二液态工质管口与所述蒸发器之间设置第四阀门。所述第一液态工质管口与蒸发器之间设置第一储液罐，所述第一液态工质管口与所述第一储液罐之间设置第一阀门，所述第一储液罐与所述蒸发器之间设置第二阀门；第二液态工质管口与所述蒸发器之间设置第二储液罐，所述第二液态工质管口与所述第二储液罐之间设置第三阀门，所述第二储液罐与所述蒸发器之间设置第四阀门。所述蒸发器与所述第二阀门和所述第四阀门之间连接的混合管上设置节流阀，所述节流阀与所述蒸发器连接。本专利技术所述分液相变板式换热器，当作为冷凝器时，夹带液滴气流的工质通过中间区，由于气流急速转向或冲向换热板片后再急速转向，液滴受到惯性力影响，运动轨迹与气流不同而达到气液分离目的；分离出的液滴会附着在的换热板片上，由于中间区是斜波纹，液态工质会流到换热板片的两侧的导液槽中，液态工质将在导液槽中继续换热，成为过冷状态，并流到第二换热区下端；所述工质采用非共沸工质，高沸点工质比低沸点工质先冷凝成液态，富含高沸点工质从第一液态工质管口流出，低沸点工质为气态工质进入第二换热区，增加气态工质中低沸点工质的含量，从而提高第二换热区传热系数。当作为蒸发器时，第一液态工质角孔进来的液态工质会溢出第二密封垫片，在中间区形成液帘，来自本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分液相变板式换热器，包括活动压紧板、固定压紧板、至少一片换热板片和若干密封垫片，其特征在于，所述换热板片设置在活动压紧板和固定压紧板之间；所述活动压紧板与换热板片之间设置密封垫片形成流道，所述固定压紧板与所述换热板片之间设置密封垫片形成流道，或者相邻的换热板片直接设置密封垫片形成流道；所述流道由换热板片相隔为工质流道和冷热源流体流道，所述工质流道中分别设置第一换热区、中间区和第二换热区，在所述第二换热区的两侧边缘分别设置导液槽，所述第二换热区上部两侧设置横向第三密封垫片延伸，所述第二换热区的上部的中部设置开口与所述中间区相通，所述横向第三密封垫片延伸为向两侧向外倾斜向下设置，在所述横向第三密封垫片延伸与所述导液槽上部相接处设置第一U型通道，所述第一U型通道上方靠近第一密封垫片处设置导流片，所述导流片一端与所述第一密封垫片内侧边缘连接，所述导流片另一端向下弯折伸入所述第一U型通道内。

【技术特征摘要】
1.一种分液相变板式换热器，包括活动压紧板、固定压紧板、至少一片换热板片和若干密封垫片，其特征在于，所述换热板片设置在活动压紧板和固定压紧板之间；所述活动压紧板与换热板片之间设置密封垫片形成流道，所述固定压紧板与所述换热板片之间设置密封垫片形成流道，或者相邻的换热板片直接设置密封垫片形成流道；所述流道由换热板片相隔为工质流道和冷热源流体流道，所述工质流道中分别设置第一换热区、中间区和第二换热区，在所述第二换热区的两侧边缘分别设置导液槽，所述第二换热区上部两侧设置横向第三密封垫片延伸，所述第二换热区的上部的中部设置开口与所述中间区相通，所述横向第三密封垫片延伸为向两侧向外倾斜向下设置，在所述横向第三密封垫片延伸与所述导液槽上部相接处设置第一U型通道，所述第一U型通道上方靠近第一密封垫片处设置导流片，所述导流片一端与所述第一密封垫片内侧边缘连接，所述导流片另一端向下弯折伸入所述第一U型通道内。2.根据权利要求1所述的一种分液相变板式换热器，其特征在于，所述第一换热区和第二换热区的换热板片表面均设有疏水涂层；所述中间区换热板片表面设置亲水涂层；所述导液槽设置防结垢涂层。3.根据权利要求2所述的一种分液相变板式换热器，其特征在于，所述活动压紧板上面设置有蒸汽工质管口、第二液态工质管口、第一冷热源流体管口和第二冷热源流体管口；所述换热板片上设置有蒸汽工质角孔、第一液态工质角孔、第二液态工质角孔、第一冷热源流体角孔和第二冷热源流体角孔；所述蒸汽工质角孔与所述蒸汽工质管口连通，所述第二液态工质角孔与第二液态工质管口连通，所述第一冷热源流体角孔与所述第一冷热源流体管口连通，所述第二冷热源流体角孔与所述第二冷热源流体管口连通。4.根据权利要求1所述的一种分液相变板式换热器，其特征在于，所述导液槽由第三密封垫片与第一密封垫片间隔形成，在所述导液槽底部末端与所述第二换热区的积液区连通。5.根据权利要求5所述的一种分液相变板式换...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈健勇，朱康达，陈颖，罗向龙，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44