金属氢化物板翅式换热器制造技术

一种金属氢化物板翅式换热器，属于工业换热节能技术领域。本发明专利技术包括：上盖板，液路平齿肋片，隔板，反应床单元，液路尾封条，下盖板，螺栓组件，通孔法兰盘，盲板法兰盘，液路首封条，氢气管，氟橡胶法兰垫片，后封盖，前封盖，进液口，出液口，过滤片垫片，微孔过滤片。反应床单元包括上盖板，单元尾封条，单元侧面封条，下盖板，单元齿形肋片。反应床单元一端开口，且内焊齿形肋片，它既极大的增加了换热面积，提高了有效导热系数，又能在不显著提高换热单元热容的情况下保证换热单元的强度。此外，采用各反应床单元并联固定于通孔法兰盘上的结构使得金属氢化物的过滤和密封难度大大降低，而且同时氢气的传质能力不会降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种板翅式换热器，特别是一种金属氢化物板翅式换热 器，属于工业换热节能

技术介绍
由于金属氢化物合金在储氢和能量利用方面有着巨大的优势，目前金属氢 化物的合金开发和应用研究方兴未艾，但由于储氢合金的有效导热系数低，有 着良好的传热和传质能力的金属氢化物热交换器的研究己成为一个十分迫切 的问题。经对现有技术的检索，目前国内外关于金属氢化物热交换器的结构一般普 遍局限于采用管式热交换器；即合金在管内，热介质流体在管外冷却或加热， 见专利200420047872. 5，或者，热介质流体在大管中心的小管内流动，而合金 充填在中心小管与大管内壁所夹的环状柱体间。管式单元的优点是结构简单， 结构强度高且易于安排应力缓解措施；易于满足合金吸氢膨胀对反应床体强度 的要求。但其也有如下缺点首先，由于管式换热单元的横截面是圆，众所周知，对同样面积的平面几何体来说，圆的周长是最短的，也就是说对同样内容 积，同样长度的规则换热单元来说，换热单元的横截面为圆形时，换热单元的 侧面积最小，即同样体积的合金所能接触的换热面积最少；其次，由于换热面 积小，管式换热单元内部合金层的平均厚度较大，这一方面导致粉化后的合金 的有效导热系数很低；另一方面使得合金的沉降效应影响的比较大，合金吸氢 膨胀时易出现局部应力集中，对换热单元的强度要求比较大，要求比较厚的管 壁，从而会导致换热单元床体热容较大。提高换热面积及有效导热系数的方法之一是采用横截面为方形的扁平式 换热单元，但目前在整个换热领域中使用的板式热交换器或板翅式热交换器均 不适合于金属氢化物合金固体与热介质流体的传热要求、金属氢化物合金与氢 气源的氢气传质要求以及合金吸氯膨胀对反应床体的强度要求。
技术实现思路
本专利技术为了克服已有技术的不足和缺陷，结合合金的膨胀和粉化特性，提 供一种金属氢化物板翅式换热器，具有高有效导热系数，大的换热面积，同时 又能满足反应强度要求和传质要求。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括上盖板、液路平齿肋片、 隔板、反应床单元、液路尾封条、下盖板、螺栓组件、通孔法兰盘、盲板法兰 盘、液路首封条、氢气管、氟橡胶法兰垫片、后封盖、前封盖、进液口、出液 口、过滤片垫片、微孔过滤片。上盖板和下盖板是两块扁平的长方体板，分别 盖在换热器的最上部和最下部，与各自相邻的液路平齿垫片焊接在一起，处于 中间部分的液路平齿肋片都无缝焊接在每两个反应床单元中间，起传导热量和 支撑的作用。液路尾封条位于换热器的最右端，处于右端中间部分的液路尾封条位于每 两个反应床单元中间，与其上下的反应床单元无缝焊接，起密封和支撑作用， 处于右端最上部的液路尾封条与上盖板及反应床单元无缝焊接；处于右端最下 部的液路尾封条则与下盖板及反应床单元无缝焊接，同样起密封和支撑作用。 液路首封条位于换热器的左端，所处位置与液路尾封条的位置首尾对应，不同 的是液路尾封条对换热器右端进行密封和支撑，而液路首封条是对换热器左端 密封和支撑，两者一起使得液路热介质只能在平齿肋片和反应床单元所形成的 通道中流动。对于由所有反应床单元，平齿肋片，液路首封条，液路尾封条以及上盖板， 下盖板所焊成的整体，其左端，也就是所有反应床单元开口的一端，插入通孔 法兰盘的大小恰好与其对应的通孔中，与通孔法兰盘通孔的内表面无缝焊接固 定。前封盖和后封盖分别位于换热器的前部和后部，与换热器无缝焊接固定。 隔板有三块， 一块位于后封盖的正中间，其周边分别于与后封盖，平齿肋片端 面，反应床单元侧面无缝焊接；另两块隔板位于前封盖的中部，在进液口和出 液口之间，其周边分别于与前封盖，平齿肋片的端面，反应床单元的侧面无缝 焊接；3块隔板，与前端盖、后端盖一起围成一个4流程的液路热介质的流道。过滤片垫片整体呈长方形薄片，位于微孔过滤片和液路首封条之间，在与 每个反应床单元的开口对应的地方都有一个与反应床开口一样大小的长方形空洞，用于氢气的进出同时避免不同反应床单元之间的合金粉末的互通；微孔 过滤片整体为一块扁平薄板，位于盲板法兰盘与过滤片垫片之间，起整体过滤 的作用。氢气管为圆管，位于盲板法兰盘的中心， 一端与盲板法兰盘中心的中 心孔承插焊连接。另一端连接氢气源，用于氢气的进出；，螺栓组件，氟橡胶 法兰垫片用于盲板法兰盘和通孔法兰盘之间的密封。反应床单元包括单元上盖板、单元尾封条、单元侧面封条、单元下盖板、 单元齿形肋片。反应床单元整体呈扁平的长方体，单元齿形肋片位于中心，很 薄的单元上盖板和单元下盖板分别位于单元齿形肋片的上下方，单元侧面封条位于单元齿形肋片两侧，单元尾封条位于单元齿形肋片的尾部；通过整体真空 不锈钢硬钎焊工艺，单元上盖板、单元下盖板、与单元侧面封条、单元尾封条 无缝焊接在一起，焊成一个只有前端开口，其他各个侧面都密封的反应床单元 的腔体，单元齿形肋片则位于腔体中心，与单元上盖板和单元下盖板紧密焊接 在一起，用于增强传热和提高床体强度，金属氢化物合金粉末则装填在反应床 单元的腔体与平齿肋片的空隙中；反应床单元的前端开口用于装填合金粉末和 氢气进出。反应床单元内部装有的储氢材料为稀土系储氢合金，镁系储氢合金，钛铁 系储氢合金，锆系储氢合金或非晶态金属。换热器工作时，换热流体从进液口流入，流经换热器内的四个流程，与各 反应床单元进行换热后，从出液口流出。氢气由氢管经微孔过滤片出入各反应 床单元内当合金与氢气反应吸收氢气放出大量的热生成金属氢化物时，此时 温度较低的换热流体被泵入以带走换热单元的热量，当换热单元内金属氢化物 因平衡氢压被破坏而放氢吸热时，温度较高的换热流体被泵入以带走换热单元 的冷量。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果1) 本专利技术的板式反应床单元整体采用方形截面的扁平长方体结构，且换 热单元内焊齿形肋片，这极大的增加了合金的换热面积，同时由于合金层厚度很薄，也较大的提高了合金粉末的有效导热系数，使整个换热器的传热能力得 到显著提高。2) 由于本专利技术的板式反应床换热单元的合金层厚度很薄，约为3 — 4mm， 它减少了合金粉末的沉降效应的影响，从而减少合金的应力积累的影响；另外由于采用内焊齿形肋片结构，它将合金层分隔成数个小区间，可减少合金的膨 胀应力集中；由于这两个特点，可解决板式反应床单元强度不够的问题，并且 可使用的薄壁组件，从而可减少床体热容。3) 本专利技术的各反应床单元并联固定于通孔法兰盘上，只需一块微孔过滤 片便可整体过滤密封，相对于对每个换热单元进行单独过滤密封来说，产品的 加工制造难度，安装难度都大大减少，且氢气的传质能力不会降低。4) 本专利技术的各反应床单元在结构上有重复性和叠加性的特点，可模块化 设计，可根据换热功率的大小选择换热器板式换热单元的数量，利于大规模的 生产、加工和维修。附图说明图i是本专利技术换热器的c-c视图图2是本专利技术换热器的A-A视图图3是本专利技术换热器的B-B视图图4是本专利技术换热器的C-C视图中的I局部视图图5是本专利技术换热器的反应床单元的分解示意图图6是本专利技术换热器过滤密封组件的三维分解示意图图中上盖板l，液路平齿肋片2，隔板3，反应床单元4，液路尾封条5， 下盖板6，螺栓组件7，通孔法兰盘8，盲板法兰盘9，液路首封条IO,氢气管 11，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属氢化物板翅式换热器，包括：上盖板（１）、液路平齿垫片（２）、隔板（３）、反应床单元（４）、液路尾封条（５）、下盖板（６）、螺栓组件（７）、通孔法兰盘（８）、盲板法兰盘（９）、液路首封条（１０）、氢气管（１１）、氟橡胶法兰垫片（１２）、后封盖（１３）、前封盖（１４）、进液口（１５）、出液口（１６）、过滤片垫片（２２）、微孔过滤片（２３），其特征在于：反应床单元（４）包括单元上盖板（１７）、单元尾封条（１８）、单元侧面封条（１９）、单元下盖板（２０）、单元齿形肋片（２１），单元齿形肋片（２１）位于其中心，单元上盖板（１７）和单元下盖板（２０）分别位于单元齿形肋片（２１）的上下方，单元侧面封条（１９）位于单元齿形肋片（２１）两侧，单元尾封条（１８）位于单元齿形肋片（２１）的尾部，单元上盖板（１７）、单元下盖板（２０）、与单元侧面封条（１９）、单元尾封条（１８）无缝焊接在一起，焊成一个只有前端开口，其他各个侧面都密封的反应床单元（４）的腔体，单元齿形肋片（２１）则位于腔体中心，与单元上盖板（１７）和单元下盖板（２０）紧密焊接在一起；上盖板（１）和下盖板（６）分别盖在换热器的最上部和最下部，与各自相邻的液路平齿垫片（２）焊接在一起，处于中间部分的液路平齿垫片（２）都无缝焊接在每两个反应床单元（４）中间，液路尾封条（５）位于换热器的最右端，处于右端中间部分的液路尾封条（５）位于每两个反应床单元（４）中间，与位于其上下的反应床单元（４）无缝焊接，处于右端最上部的液路尾封条（５）与上盖板（１）及反应床单元（４）无缝焊接；处于右端最下部的液路尾封条（５）则与下盖板（６）及反应床单元（４）无缝焊接，液路首封条（１０）位于换热器的左端，所处位置与液路尾封条（５）的位置首尾对应；所有反应床单元（４）开口的一端插入通孔法兰盘（８）的通孔中，与通孔法兰盘（８）通孔的内表面无缝焊接固定，前封盖（１４）和后封盖（１３）分别位于换热器的前部和后部，与换热器无缝焊接固定；隔板（３）有三块，一块位于后封盖（１３）的正中间，其周边分别于与后封盖（１３）、液路平齿垫片（２）端面、反应床单元（４）侧面无缝焊接，另两块隔板（３）位于前封盖（１４）的中部，在进液口（１５）和出液口（１６）之间，其周边分别于与前封盖（１４）、液路平齿垫片（２）的端面、反应床单元（４）的侧面无缝焊接，三块隔板（３）与前端盖（１３）、后端盖（１４）一起围成一个四流程的液路热...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈江平，阳明，覃峰，陈芝久，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]