專利名稱：一種板殼式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱交換設(shè)備，特別涉及用于石油煉制、化工、電力、冶金等領(lǐng)域的兩種流體介質(zhì)進(jìn)行熱交換的設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前的管殼式換熱器所用的傳熱管為圓形管子。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，管殼式換熱器的最常用的管子直徑為25mm與19mm兩種。這種換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)堅固、彈性大、缺點(diǎn)是傳熱效率低、緊湊性差，所占的空間較大。此外，近年來出現(xiàn)了一種板殼式換熱器，它的特點(diǎn)是有較高的緊湊性和傳熱效率，但它的缺點(diǎn)是板片的波紋形狀單一，傳熱系數(shù)不高。同時它的承壓能力也差，因此未能得到大面積推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種板殼式換熱器，以解決以往的板式換熱器存在的承壓能力差、傳熱效率低、結(jié)構(gòu)龐大和堅固性差等技術(shù)問題。
本發(fā)明所述一種板殼式換熱器，它主要包括板管管束、殼體、管程進(jìn)出口、殼程進(jìn)出口和支座；所述板管管束由層疊組合在一起的復(fù)合流道波紋板片組成，每片板片平面上依次排列有V形凹狀波紋槽，所述波紋槽按相鄰呈互相垂直且兩種不同方向排列的波紋槽分別與板片的兩個垂直邊成一個銳角的方向排列，所述的板片按正、反面相對組合后，在其相鄰兩層的內(nèi)部形成相互垂直且間隔傳熱的管程和殼程兩種復(fù)合流道；所述管程流道是它的兩端分別通過進(jìn)口管箱、出口管箱和帶膨脹節(jié)出口相連通的流道；所述殼程流道是它的兩端分別與殼體上的殼程進(jìn)出口相連通的流道。
如上所述的一種板殼式換熱器，所述殼程的折流結(jié)構(gòu)為全密閉結(jié)構(gòu)，在殼程內(nèi)設(shè)置若干個折流板，以圓弧形導(dǎo)流板和兩側(cè)的折流板構(gòu)成導(dǎo)流筒，將相鄰的兩段殼程的端口封閉成具有進(jìn)出口的折流結(jié)構(gòu)，按上述方式依次設(shè)置折流板和圓弧板構(gòu)成的導(dǎo)流筒，使每段殼程流道首尾相連，以形成一個具有完整的折流形式的殼程流道。
如上所述的一種板殼式換熱器，所述的波紋槽為V型，并在相鄰的V型槽所圍成的中央設(shè)有一個擾流凹槽。
如上所述的一種板殼式換熱器，管程的出口管箱與一個帶膨脹節(jié)的出口管相連。
本發(fā)明所述一種板殼式換熱器兼有板式換熱器傳熱效率高，緊湊性好和管殼式換熱器結(jié)構(gòu)堅固的優(yōu)點(diǎn)，同時它又克服了以往的板式換熱器承壓能力差和管殼式換熱器傳熱效率低及結(jié)構(gòu)龐大的缺點(diǎn)。在相同的工藝條件下它的傳熱系數(shù)可比普通管殼式換熱器提高25％以上，基至一倍，在相同的體積下它的傳熱面積比普通管殼式高50％以上。采用本發(fā)明的換熱器可以顯著地節(jié)省投資和占用空間，它是一種高效緊湊的換熱設(shè)備。
在某煉油裝置的熱油和冷油的換熱過程中，熱油的處理量為95000t/h溫度以150℃冷到65℃；冷油的溫度從30℃升至119℃。熱負(fù)荷4968600W。在同樣工藝條件下采用兩種類型換熱器的比較結(jié)果見附表1。
從表1可知，采用本發(fā)明的換熱器的傳熱系數(shù)可提高30％，緊湊性大為提高，同為直徑700mm的換熱器，管殼式的傳熱面積是135m2，而本發(fā)明的換熱器的面積為202m2。由此可知采用本發(fā)明的換熱器可以顯著地節(jié)省占地空間和投資。
此外，板式換熱器由于流道的特殊性，在低雷諾數(shù)便可獲得較高的傳熱系數(shù)，因而可在較低的速度下操作，從而降運(yùn)行費(fèi)用，達(dá)到節(jié)能的目的。如某一設(shè)計的原來管程和殼程流速分別為1.45m/s和0.48m/s；而本發(fā)明僅為0.3m/s和0.2m/s。原設(shè)計的總壓力降管程為0.348MPa，殼程0.147MPa；本發(fā)明的壓降管程僅有0.06MPa，殼程僅有0.045MPa。原來的驅(qū)動功率為20.26KW，本發(fā)明的驅(qū)動功率為2.6KW，按每度電0.5元計算，年可節(jié)省7.4萬元。


圖1是本發(fā)明所述換熱器結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖2是圖1的沿A-A方向剖視圖。
圖3是本發(fā)明板片的板面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是圖3的局部放大圖。
圖5是圖4的沿C-C方向的剖面圖。
圖6是本發(fā)明板管的剖面結(jié)構(gòu)圖。
圖7是本發(fā)明板管管束的截面結(jié)構(gòu)圖。
圖8是本發(fā)明殼程導(dǎo)流筒的折流結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的具體實施例參見附圖。圖1的結(jié)構(gòu)圖反映了板殼式換熱器的總裝配圖。該板殼式換熱器擁有一個殼體4，該殼體4兩端為殼體左右側(cè)封頭2、11。在殼體4左右兩端為管程進(jìn)口1和管程出口10，它們分別通過膨脹節(jié)9和管程出口管箱8與板管管束5的管程流道兩端相連接。按換熱器的習(xí)慣稱謂，將與殼體軸線平行的流道稱作管程。管程的出口管箱與一個帶膨脹節(jié)的出口管相連的目的是，借助膨脹節(jié)板管管束可以在殼體內(nèi)自由伸縮。在殼體4側(cè)面的左右兩端分別設(shè)有殼程進(jìn)出口12、3。所述殼程4的流道為多段折流結(jié)構(gòu)，由折流板6及圓弧形導(dǎo)流板7將每段殼程流道隔離，形成一個依次排列的折流式殼程流道。折流式殼程流道兩端與所述殼體4上的殼程進(jìn)出口12、3分別連接。在殼體4下端設(shè)有兩個支座13。所述殼體4可以采用如圖2所示的圓截面的筒體結(jié)構(gòu)。在圖1中，沿圓筒形殼體的軸線方向，放置板管管束5。管束由板片14疊加構(gòu)成，在管束5內(nèi)，水平方向流道為管程流道，垂直方向流道為殼程流道。
構(gòu)成板管管束的每一層板片14的結(jié)構(gòu)參見圖3、4所示。板片14背面設(shè)有相互垂直依次整齊排列的凹狀波紋槽，兩種不同方向排列的波紋槽分別與板片的兩個垂直邊成一個銳角的方向排列，每個凹狀波紋槽為V形，所述凹狀波紋槽的V形面可以為平滑曲面。由于在圖3、4中示出的是板片正面結(jié)構(gòu)，因此圖中示出的波紋槽為凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)。為了增加紊流效果，在相鄰的四個波紋槽所圍住的板片中央處，設(shè)有一個擾流凹槽。
上述板片的截面形狀，可以參看圖5示出的結(jié)構(gòu)。從圖中可以看出，在兩個波紋槽14-2之間的板片上有一個擾流凹槽14-1。
將按圖3、4、5所示的板片，按正反面相對應(yīng)的組合后，在兩板片之間會形成如圖6所示的具有流體通道的截面形狀，在相鄰兩層板片形成的流道為縱橫交錯的復(fù)合式流道，也就是說在縱向方向和橫向方向上均會形成如圖6所示的流道結(jié)構(gòu)。將與殼體軸線平行的流道定義為管程流道，另一方向的流道即為殼程流道。由多層板片按上述方式疊加就形成了如圖7所示的板管管束的截面結(jié)構(gòu)。圖7示出的板管束形成的復(fù)合流道作用有三一是增加流道內(nèi)流體紊流程度，進(jìn)一步強(qiáng)化傳熱；二是增加板管的抗壓能力，三是流道的交變截面促成流體對流道的自清潔作用。
本發(fā)明為了保持換熱器有較高的傳熱效率，殼程還采用了無泄漏折流技術(shù)。所述無泄漏折流技術(shù)涉及的密封部件包括折流板和圓弧形板構(gòu)成的導(dǎo)流筒，它們的結(jié)構(gòu)可參見圖8。將板管管束的殼程流道分段，在每一段殼程流道的兩端口處，分別以圓弧形導(dǎo)流板7和兩側(cè)的折流板6進(jìn)行密封，以使相鄰的兩段殼程流道能具有折流形式的流道結(jié)構(gòu)，按上述方式依次設(shè)置折流板和圓弧形板構(gòu)成的導(dǎo)流筒，使每段殼程流道首尾相連，以形成一個具有完整的折流形式的殼程流道。
本發(fā)明所述的板管板片的最佳規(guī)格參數(shù)如下板管的寬度200mm至2000mm板管的長度300mm至30000mm板片波紋的波高1至8mm板片波紋的波距12至80mm板片波紋的長度8至60mm板片波紋的寬度8至60mm表1

權(quán)利要求
1.一種板殼式換熱器，它主要包括板管管束、殼體、管程進(jìn)出口、殼程進(jìn)出口和支座；其特征在于所述板管管束由層疊組合在一起的復(fù)合流道波紋板片組成，每片板片平面上依次排列有V形凹狀波紋槽，所述波紋槽按相鄰呈互相垂直且兩種不同方向排列的波紋槽分別與板片的兩個垂直邊成一個銳角的方向排列，所述的板片按正、反面相對組合后，在其相鄰兩層的內(nèi)部形成相互垂直且間隔傳熱的管程和殼程兩種復(fù)合流道；所述管程流道是它的兩端分別通過進(jìn)口管箱、出口管箱和帶膨脹節(jié)出口相連通的流道；所述殼程流道是它的兩端分別與殼體上的殼程進(jìn)出口相連通的流道。
2.如權(quán)利要求1所述的一種板殼式換熱器，其特征在于所述殼程的折流結(jié)構(gòu)為全密閉結(jié)構(gòu)，在殼程內(nèi)設(shè)置若干個折流板，以圓弧形導(dǎo)流板和兩側(cè)的折流板構(gòu)成導(dǎo)流筒，將相鄰的兩段殼程的端口封閉成具有進(jìn)出口的折流結(jié)構(gòu)，按上述方式依次設(shè)置折流板和圓弧板構(gòu)成的導(dǎo)流筒，使每段殼程流道首尾相連，以形成一個具有完整的折流形式的殼程流道。
3.如權(quán)利要求1所述的一種板殼式換熱器，其特征在于所述的波紋槽為V型，并在相鄰的V型槽所圍成的中央設(shè)有一個擾流凹槽。
4.如權(quán)利要求1所述的板殼式換熱器，其特征在于管程的出口管箱與一個帶膨脹節(jié)的出口管相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種板殼式換熱器，它主要包括板管管束、殼體、管程與殼程進(jìn)出口；所述板管管束由層疊組合在一起的復(fù)合流道波紋板片組成，每片板片平面上依次排列有V形凹狀波紋槽，所述波紋槽按相鄰呈互相垂直且兩種不同方向排列的波紋槽分別與板片的兩個垂直邊成一個銳角的方向排列，所述的板片按正、反面相對組合后，在其相鄰兩層的內(nèi)部形成相互垂直且間隔傳熱的管程和殼程兩種復(fù)合流道；所述管程流道兩端分別通過進(jìn)出口管箱和帶膨脹節(jié)的出口相連通；所述殼程兩端分別與殼程進(jìn)出口相連通。本發(fā)明兼有板式換熱器傳熱效率高，緊湊性好和管殼式換熱器結(jié)構(gòu)堅固的優(yōu)點(diǎn)，同時它又克服了以往的板式換熱器承壓能力差和管殼式換熱器傳熱效率低及結(jié)構(gòu)龐大的缺點(diǎn)。
文檔編號F28D1/02GK101071046SQ20071012281
公開日2007年11月14日 申請日期2007年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月4日
發(fā)明者賴周平, 程寶華, 戴宗惠, 王長明 申請人:北京市京海換熱設(shè)備制造有限責(zé)任公司