專利名稱：板殼式換熱器及其制造方法以及板殼蒸發(fā)式凝汽設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制冷設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種板殼式換熱器及其制造方法以及板殼蒸
發(fā)式凝汽設(shè)備。
背景技術(shù)：
板殼蒸發(fā)式凝汽設(shè)備是一種結(jié)合了板殼式換熱器、蒸發(fā)冷凝技術(shù)優(yōu)點的新型凝汽 設(shè)備，它是利用非飽和蒸發(fā)冷卻技術(shù)設(shè)計的新型凝汽裝置，突破了電廠傳統(tǒng)凝汽設(shè)備中管 式或翅式換熱器的結(jié)構(gòu)特點，以新型的板殼式換熱器替代了傳統(tǒng)的盤管換熱器，實現(xiàn)了冷 凝與散熱一體化，其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、耐高壓及傳熱效率高，從而可在電站、余熱發(fā)電系統(tǒng) 應(yīng)用，以替代傳統(tǒng)采用濕式冷卻塔的凝汽系統(tǒng)。目前，在電廠常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)中，無論從設(shè)備 的材料消耗量，還是設(shè)備的耗水耗電量來看，采用濕式冷卻塔的凝汽器產(chǎn)生高消耗問題都 是一個非常矚目的問題。然而在過去幾十年中，凝汽系統(tǒng)的研究并未受到應(yīng)有的重視，其 最主要的兩項改變也僅為新型冷卻塔填料的引入和鈦涂層以及不銹鋼管在凝汽器中的推 廣，而蒸發(fā)冷凝技術(shù)能將凝汽器和冷卻塔合二為一，具有優(yōu)越的強化傳熱和節(jié)能節(jié)水效果。 根據(jù)這一思想，針對發(fā)電系統(tǒng)中凝汽設(shè)備低密度蒸汽冷凝的技術(shù)要求和設(shè)備在低真空下工 作、凝結(jié)水需快速排出的特點，提出了一種結(jié)合板殼式換熱技術(shù)和蒸發(fā)式冷凝技術(shù)的板殼 蒸發(fā)式凝汽設(shè)備，以替代傳統(tǒng)電廠、余熱發(fā)電系統(tǒng)的凝汽器與冷卻塔系統(tǒng)。當(dāng)前，國際上比 較先進的換熱器主要是板式換熱器、板殼式換熱器或板式空冷器，但其傳熱元件多采用波 紋板片，并以焊接密封方式代替普通板式換熱器膠墊密封，雖提高了板式設(shè)備的使用溫度 及承壓能力，但板片結(jié)構(gòu)多為人字型波紋， 一旦焊接成板束，形成較為復(fù)雜的流道，兩側(cè)介 質(zhì)無法呈交錯方向流動，換熱效果較差，且無法實現(xiàn)機械清洗。 中國專利200820122512. 5公開了一種板式蒸發(fā)冷卻器，它內(nèi)部設(shè)置的蒸發(fā)板式 換熱組由多個異型板片組成，每兩個異型板片組成一個腔體，所述異型板片形成腔體的流 道截面可以是圓形、梯形、方形等，但是由于異型板形成的腔體的流道是單方向的，即縱向 的流道，則水流由噴淋裝置噴出后，迅速流經(jīng)縱向通道，落入PVC填充層，以及箱體底部的 水槽中，這樣在異型板中停留的時間相對較短，兩側(cè)介質(zhì)無法呈交錯方向流動，甚至很多情 況下無法形成連續(xù)的水膜，因而其換熱冷卻效果較差，而且，噴淋裝置將水噴淋至異型板 時，由于受噴淋范圍的大小，水流的速度不同，或其他一些隨機因素的影響，經(jīng)常會出現(xiàn)在 異型板上的水流分布不均勻的情況，這也很大的影響了其換熱和冷卻效果，降低了換熱效 率。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的是提供一種換熱效率高的、便于清洗的、加工 簡單成本低的板殼式換熱器及其制造方法以及板殼蒸發(fā)式凝汽設(shè)備。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為 —種板殼式換熱器，包括帶通孔的下管板以及以直列方式焊接于其上的換熱板束，在最外側(cè)換熱板束的頂端和底端分別設(shè)有流道入口和流道出口 ，所述每個換熱板束包 括至少兩個互相對稱疊合焊接的換熱板片，所述換熱板片表面均布有橫向和縱向開設(shè)的凹 槽和/或凸緣，所述換熱板片頂端設(shè)有鋸齒狀結(jié)構(gòu)。獨特的換熱板束的表面設(shè)計，使得水在 換熱板片表面能形成均勻薄膜并連續(xù)沉降，完全覆蓋傳熱壁面，增大有效傳熱面積，且在水 流動過程中，水膜沉降速度會逐漸增大，氣液兩相流相對速度對應(yīng)提高，非飽和蒸發(fā)熱濕傳 遞加劇，可提高冷卻效果。換熱板束采用直列形式焊接，流體阻力小，而且板和板之間的間 距較小，結(jié)構(gòu)緊湊，大大減小設(shè)備占地面積。 所述流道入口和流道出口位于所述最外側(cè)換熱板束同側(cè)位置且其連線和鉛垂線 共面。這樣設(shè)置可以保證換熱效率最高。 在所述換熱板束頂端還焊接有一個帶通孔的上管板。 將該板殼式換熱器應(yīng)用到板殼蒸發(fā)式凝汽設(shè)備中，包括相互聯(lián)接的上箱體、下箱 體，以及水泵和循環(huán)水管路，所述上箱體上方設(shè)置有進風(fēng)口 ，在進風(fēng)口下方設(shè)置有噴淋裝 置，在下箱體底部設(shè)有集水槽，噴淋裝置由水泵通過循環(huán)水管路與所述集水槽連接，在所述 上箱體或下箱體上還設(shè)有出風(fēng)口 ，板殼式換熱器位于噴淋裝置下方通過螺栓固定至上箱 體。 所述下箱體的外壁低于板殼式換熱器的位置設(shè)有出風(fēng)口，所述下管板和水平面的 夾角小于90。。 所述上箱體頂端設(shè)有出風(fēng)口，所述下管板和水平面的夾角小于90。。 所述下箱體設(shè)有PVC填料，所述板殼式換熱器和所述PVC填料之間設(shè)有可將流出
板殼式換熱器的噴淋水導(dǎo)向所述PVC填料頂部的擋水板。 —種用于制造該板殼式換熱器的方法，包括以下步驟 A、沖壓換熱板片，形成橫向和縱向凹槽和/或凸緣，將其頂端加工為鋸齒結(jié)構(gòu)；
B、將所述換熱板片凸緣對凸緣，凹槽對凹槽對稱疊合，將換熱板片縱向邊沿、橫向 邊沿對應(yīng)焊接，形成換熱板束； C、將所述換熱板束凸緣對凸緣，凹槽對凹槽對稱疊合，將換熱板束縱向邊沿、橫向 邊沿對應(yīng)焊接； D、在最外側(cè)換熱板束頂端和底端分別焊接流道入口和流道出口 ； E、在焊接好的多個換熱板束頂端和底端分別焊接上管板和下管板，形成板殼換熱器。 步驟B中，所述凹槽截面為半橢圓形。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果 本發(fā)明提供的板殼式換熱器及其制造方法以及采用了板殼式換熱器的板殼蒸發(fā) 式凝汽設(shè)備中，將傳統(tǒng)的板殼式換熱器中的換熱板片的表面設(shè)置橫向和縱向的凹槽，從而 在板殼式換熱器內(nèi)部同時形成橫向和縱向的流道，同時又在換熱板片頂端設(shè)有鋸齒狀結(jié) 構(gòu)，以及與其連接的帶通孔的上管板，因而冷卻水噴淋在換熱板束上時，更容易產(chǎn)生連續(xù)均 勻的水膜，也便于冷卻水均勻的分布至各個換熱板束。而且在板殼式換熱器上設(shè)置的流道 入口和流道出口位于最外側(cè)換熱板束同側(cè)位置且其連線和鉛垂線共面，這樣使得換熱效果 更好。綜上，本發(fā)明提供的板殼蒸發(fā)式凝汽設(shè)備及其制造方法換熱效率較一般板式換熱器 換熱效率高、其機械結(jié)構(gòu)也便于清洗，采用普通機械清洗方式即可，加工簡便，成本較低。


圖1是本發(fā)明的并流式板殼蒸發(fā)式凝汽設(shè)備結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明的橫流式板殼蒸發(fā)式凝汽設(shè)備結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明的并流式板殼蒸發(fā)式凝汽設(shè)備的A-A向剖面 圖4是本發(fā)明的單個換熱板束結(jié)構(gòu) 圖5是本發(fā)明的單個換熱板束的B-B截面 圖6為換熱板束的流向示意圖。 附圖中的標(biāo)記如下1、風(fēng)機2、擋水板3、噴淋裝置4、上管板5、換熱板束6、板殼式換熱器7、 PVC填料8、下管板9、分氣管10、集液管11、出風(fēng)柵格12、浮球閥13、集水槽14、水泵15、循環(huán)水管路17、凹槽和凸緣18、鋸齒狀結(jié)構(gòu)
具體實施例方式
本發(fā)明的板殼蒸發(fā)式凝汽設(shè)備，根據(jù)空氣與水膜流動方向的不同，主要有并流式和橫流式兩種，能實現(xiàn)機組凝汽溫度和壓力更低、真空度更佳。以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細的描述。
實施例1 下面結(jié)合附圖1對本發(fā)明中的并流式板殼蒸發(fā)式凝汽設(shè)備加以描述。
如圖1所示，本發(fā)明的板殼蒸發(fā)式凝汽設(shè)備包括形狀為長方體的上箱體、下箱體和板殼式換熱器6。上箱體頂部設(shè)置有進風(fēng)口，在進風(fēng)口下方依次設(shè)置有風(fēng)機1、噴淋裝置3，用以實現(xiàn)本凝汽設(shè)備的空氣循環(huán)和水分布；板殼式換熱器6位于噴淋裝置3下方，通過螺栓或者焊接方式與上箱體連接；下箱體下部低于板殼式換熱器6的位置設(shè)有出風(fēng)柵格11，可使?jié)窨諝饧皶r移出下箱體，同時在下箱體底部還設(shè)有集水槽13以及設(shè)置于其內(nèi)的浮球閥12 ;，板殼式換熱器6的下管板8和水平面的夾角為3° 。此外，頂部噴淋裝置3由水泵14通過循環(huán)水管路15與集水槽13連接。 如圖l所示，板殼式換熱器6包括帶通孔的下管板8以及以直列方式焊接于其上
的多個換熱板束5，在最外側(cè)換熱板束上頂端和底端分別設(shè)有流道入口和流道出口 ，且它們
位于所述最外側(cè)換熱板束同側(cè)位置，其連線和鉛垂線共面。這里的流道入口和流道出口分
別和分氣管9和集液管10相連，如圖4、5所示為每個換熱板束5的結(jié)構(gòu)，包括兩個互相對稱
疊合焊接的換熱板片，所述換熱板片表面均布有橫向和縱向開設(shè)的凹槽和/或凸緣17，這
樣在不同的換熱板束5疊合并將其邊沿焊接后，可以形成狹長的縱向流道以及橫向流道。
這樣換熱板片內(nèi)外介質(zhì)呈交錯流動，可強化換熱板片內(nèi)外的傳熱。換熱板束5內(nèi)利用水的
非飽和蒸發(fā)帶走熱量，單位面積熱負(fù)荷比傳統(tǒng)立式的光管冷凝器高20% -30% ;同時，在換
熱板片的頂端設(shè)有鋸齒狀結(jié)構(gòu)18，在其上還設(shè)有水平設(shè)置的帶通孔的上管板4，換熱板束5
以鋸齒型的形式伸出至上管板4的頂端邊緣，其目的在于讓噴淋裝置3噴出的冷卻水既能
均勻的噴灑到每個換熱板束5上，又能沿著每個換熱板束5的內(nèi)壁均勻流下。如圖1所示。
此外這樣的設(shè)計既增大換熱板片表面液膜的鋪展面積，同時又大大的減薄邊界層厚度和增
加液膜內(nèi)的擾動，從而強化了空氣與液膜之間的傳熱和傳質(zhì)，增強冷卻效果。 本發(fā)明的工作原理和過程如下汽輪機排汽由分氣管9進入板殼式換熱器6內(nèi)，
5并與換熱板束5內(nèi)的冷卻水進行換熱，充分換熱后的冷卻水沿?fù)Q熱板束5內(nèi)壁迅速流下，并 在下管板8的傾斜作用下順利流至集水槽13，而集水槽13中的冷卻水由離心水泵14通過 循環(huán)水管道15打至頂部的噴淋裝置3并在重力的作用下流至上管板4上，然后通過換熱板 束5頂端鋸齒型結(jié)構(gòu)18使冷卻水均勻分配到換熱板束5內(nèi)壁的橫向和縱向通道內(nèi)。換熱 板束5內(nèi)冷卻水沿?fù)Q熱器板片壁形成穩(wěn)定連續(xù)的螺旋狀水膜，在重力作用下完全覆蓋換熱 板片內(nèi)壁并與壁面充分換熱，吸收汽輪機排汽冷凝熱量，并通過部分水分蒸發(fā)將熱量再傳 給空氣，未蒸發(fā)的水分流出換熱板束5，下落到集水槽13內(nèi)，進行下一次循環(huán)冷卻?？諝馀c 水的流動可以為并流或橫流，在風(fēng)機1的作用下，空氣由裝置底部的圓筒狀出風(fēng)柵格11流 出箱體，在換熱板束5中與快速下落的水膜在一個連續(xù)的汽液界面上進行充分的非飽和蒸 發(fā)，帶走蒸發(fā)潛熱。
實施例2 如圖2所示，為橫流式的板殼蒸發(fā)式凝汽設(shè)備，本實施例和實施例l類似，不同之 處在于，出風(fēng)口以及風(fēng)機1的位置設(shè)于上箱體頂端，進風(fēng)口的旁邊位置，同時在板殼式換熱 器6下面還設(shè)有一段PVC填料層7，當(dāng)濕熱的循環(huán)水經(jīng)過填料層時，延長其與填料層7的接 觸時間，從而更好的降低了循環(huán)水溫，同時在PVC填料層7和板殼式換熱器6靠近出風(fēng)口的 一側(cè)還設(shè)有擋水板2，用以將流出板殼式換熱器6的噴淋水導(dǎo)向所述PVC填料。
實施例3 本發(fā)明的帶有板殼式換熱器的并式板殼蒸發(fā)式凝汽設(shè)備制造過程包括下述步 驟 A、先將不銹鋼板進行沖壓，形成橫向和縱向凹槽和/或凸緣，將其一端加工為鋸 齒結(jié)構(gòu)，得到一個換熱板片單元； B、然后取兩個換熱板片單元，將所述換熱板片凸緣對凸緣，凹槽對凹槽對稱疊合， 將換熱板片相鄰的縱向邊沿、橫向邊沿對應(yīng)焊接成一體，形成單個換熱板束，如圖4、5所 示； C、取多個板殼式換熱板束5，將所述換熱板束凸緣對凸緣，凹槽對凹槽對稱疊合，
將板束相鄰的換熱板束縱向邊沿、橫向邊沿對應(yīng)焊接成一體； D、在最外側(cè)換熱板束頂端和底端分別焊接流道入口和流道出口 ； E、在焊接好的多個換熱板束上底端分別焊接上管板和下管板，形成板殼換熱器
6 ; F、將板殼換熱器6焊接于上箱體中，并將其流道入口與分氣管9焊接，出口與集液 管10焊接； G、上箱體與下箱體連接在一起，并自上而下安裝風(fēng)機1 、噴淋裝置3、出風(fēng)柵格11 、 浮球閥12、集水池13、循環(huán)水泵14，以及循環(huán)水管路15就可以得到整個板殼蒸發(fā)式凝汽設(shè) 備，其結(jié)構(gòu)圖如圖1。 采用同樣的方式可以得到橫流式板殼蒸發(fā)式凝汽設(shè)備。 此外，本發(fā)明的板殼式換熱器還可為其它的結(jié)構(gòu)，例如換熱片表面可為傳熱強化 板，其表面結(jié)構(gòu)可以是凹凸的，也可以是其他表面強化結(jié)構(gòu)，但須按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)機械壓制； 各換熱板片單元的尺寸規(guī)格、結(jié)構(gòu)均一樣。這樣的變換均落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種板殼式換熱器，包括帶通孔的下管板以及以直列方式焊接于其上的換熱板束，在最外側(cè)換熱板束的頂端和底端分別設(shè)有流道入口和流道出口，其特征在于所述每個換熱板束包括至少兩個互相對稱疊合焊接的換熱板片，所述換熱板片表面均布有橫向和縱向開設(shè)的凹槽和/或凸緣，所述換熱板片頂端設(shè)有鋸齒狀結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的板殼式換熱器，其特征在于所述流道入口和流道出口位于所述最外側(cè)換熱板束同側(cè)位置且其連線和鉛垂線共面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的板殼式換熱器，其特征在于在所述換熱板束頂端還焊接有一個帶通孔的上管板。
4. 一種帶有權(quán)利要求3的板殼式換熱器的板殼蒸發(fā)式凝汽設(shè)備，包括相互聯(lián)接的上箱體、下箱體，以及水泵和循環(huán)水管路，所述上箱體上方設(shè)置有進風(fēng)口 ，在進風(fēng)口下方設(shè)置有噴淋裝置，在下箱體底部設(shè)有集水槽，噴淋裝置由水泵通過循環(huán)水管路與所述集水槽連接，在所述上箱體或下箱體上還設(shè)有出風(fēng)口 ，其特征在于板殼式換熱器位于噴淋裝置下方通過螺栓固定至上箱體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的板殼蒸發(fā)式凝汽設(shè)備，其特征在于所述下箱體的外壁低于板殼式換熱器的位置設(shè)有出風(fēng)口，所述下管板和水平面的夾角小于90。。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的板殼蒸發(fā)式凝汽設(shè)備，其特征在于所述上箱體頂端設(shè)有出風(fēng)口，所述下管板和水平面的夾角小于90。。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的板殼蒸發(fā)式凝汽設(shè)備，其特征在于所述下箱體設(shè)有PVC填料，所述板殼式換熱器和所述PVC填料之間設(shè)有可將流出板殼式換熱器的噴淋水導(dǎo)向所述PVC填料頂部的擋水板。
8. —種用于制造權(quán)利要求3的板殼式換熱器的方法，其特征在于包括以下步驟A、 沖壓換熱板片，形成橫向和縱向凹槽和/或凸緣，將其頂端加工為鋸齒結(jié)構(gòu)；B、 將所述換熱板片凸緣對凸緣，凹槽對凹槽對稱疊合，將換熱板片縱向邊沿、橫向邊沿對應(yīng)焊接，形成換熱板束；C、 將所述換熱板束凸緣對凸緣，凹槽對凹槽對稱疊合，將換熱板束縱向邊沿、橫向邊沿對應(yīng)焊接；D、 在最外側(cè)換熱板束頂端和底端分別焊接流道入口和流道出口 ；E、 在焊接好的多個換熱板束上底端分別焊接上管板和下管板，形成板殼換熱器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的板殼式換熱器的制造方法，其特征在于步驟B中，所述凹槽截面為半橢圓形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種板殼式換熱器，包括下管板以及以直列方式焊接于其上的換熱板束，在最外側(cè)換熱板束上設(shè)有流道入口和流道出口，每個換熱板束包括至少兩個互相對稱疊合焊接的換熱板片，換熱板片表面均布有橫向和縱向開設(shè)的凹槽和/或凸緣，換熱板片頂端設(shè)有鋸齒狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明同時提供了應(yīng)用該板殼式換熱器的板殼蒸發(fā)式凝汽設(shè)備，包括相互聯(lián)接的上箱體、下箱體以及水泵和循環(huán)水管路，上箱體上方設(shè)置有進風(fēng)口，在進風(fēng)口下方設(shè)置有噴淋裝置，板殼式換熱器位于噴淋裝置下方通過螺栓固定至上箱體。本發(fā)明同時也公開了該板殼式換熱器的制造方法。本發(fā)明提供的板殼式換熱器及其制造方法以及板殼蒸發(fā)式凝汽設(shè)備換熱效率高、便于清洗、加工簡單且成本低。
文檔編號F28F3/08GK101782345SQ200910214119
公開日2010年7月21日 申請日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者朱冬生, 鐘振興 申請人:華南理工大學(xué)