雙螺旋彈簧板式熱交換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種雙螺旋彈簧板式熱交換器，包括用于進入熱流體的熱流體管道和用于進入冷流體的冷流體管道，所述熱流體管道和冷流體管道堆疊為一體，呈螺旋狀設(shè)置形成整體呈圓環(huán)柱體狀，所述熱流體管道與所述冷流體管道之間由換熱隔板間隔。本發(fā)明的有益效果是：1、結(jié)構(gòu)緊湊:采用雙螺旋彈簧結(jié)構(gòu)，緊湊性得到保證；2、阻力較小:采用螺旋結(jié)構(gòu)，接口切向設(shè)置，減小流動阻力；3、傳熱性能好:螺旋流動使流體形成環(huán)流，增加擾動，強化傳熱；4、布置靈活:換熱器接管之間的角度可以任意角度設(shè)計，整體布置靈活。
【專利說明】雙螺旋彈簧板式熱交換器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]發(fā)明涉及熱交換器領(lǐng)域，具體是一種允許溫度不同的兩股流體進行熱量交換的雙螺旋彈簧板式熱交換器。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有高效的間壁式熱交換器主要有:板式換熱器、螺旋板式換熱器、板翅式換熱器、翅片管式換熱器及熱管式換熱器。其中螺旋板式換熱器是近幾年應(yīng)用比較廣泛的緊湊式換熱器之一。
[0003]螺旋板式換熱器是由兩張間隔一定距離平行金屬薄板卷制而成，其內(nèi)部具有兩個同心的螺旋旋轉(zhuǎn)通道。換熱器中心設(shè)有隔板，將螺旋通道隔開形成兩條通道，在螺旋板的兩側(cè)焊有蓋板。冷熱流體分別在兩條通道內(nèi)流動，通過薄板進行換熱。這樣的結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱系數(shù)較大、傳熱溫差小、不易堵塞等優(yōu)點；但是也存在不易檢修、單臺流量較小等主要缺點。
[0004]熱交換流體在螺旋板式換熱器的流動阻力主要包括熱交換通道的沿程阻力和管道連接處的局部阻力。流體在熱交換芯中的流動沒有較大的轉(zhuǎn)向，流體沿程阻力主要產(chǎn)生在流體與螺旋板的流動摩擦上；連接管的局部阻力主要體現(xiàn)在源自流體通過兩個管接頭進入換熱芯時，流體要作90°的轉(zhuǎn)向產(chǎn)生的阻力。
[0005]因此，傳統(tǒng)的螺旋板式的壓力損失存在改進空間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明結(jié)合緊湊式換熱器的特點，提供一種采用螺旋板垂直疊加的結(jié)合方式制成的可以保證換熱器的緊湊同時，減少流體流動阻力，提高換熱效果的雙螺旋彈簧板式熱交換器。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:雙螺旋彈簧板式熱交換器，包括用于進入熱流體的熱流體管道和用于進入冷流體的冷流體管道，所述熱流體管道和冷流體管道堆疊為一體，且呈螺旋狀盤旋設(shè)置形成整體呈圓環(huán)柱體狀，所述熱流體管道與所述冷流體管道之間由換熱隔板間隔。所述換熱隔板沿著所述熱流體管道和冷流體管道的螺旋方向環(huán)繞成螺旋彈簧形狀，兩股流體通過換熱隔板進行熱交換，可以有效減少阻力，提高換熱效率。
[0008]所述熱流體管道和冷流體管道是由換熱隔板、內(nèi)壁板和外壁板密封而成，兩塊所述換熱隔板分別連接所述內(nèi)壁板和外壁板的上端和下端，形成空腔流體管道，這樣的在上下兩個面同時進行換熱。
[0009]所述熱流體管道和冷流體管道的進口和出口分別設(shè)置有法蘭，以便于安裝。
[0010]所述內(nèi)壁板與外壁板覆蓋保溫層，以減少熱損失。
[0011]所述換熱隔板可以是平板換熱隔、波紋換熱隔板或者瓦楞換熱隔板等，以提高換熱面積。
[0012]所述換熱隔板表面涂0.01-0.3mm厚度的復(fù)合鍍層，利用鍍層材料的特性，使之形成非潤濕表面，降低表面能，達到阻垢的目的，同時提高換熱系數(shù)。
[0013]所述熱流體管道和冷流體管道分別設(shè)置換熱隔板、內(nèi)壁板和外壁板，所述熱隔板、內(nèi)壁板和外壁板組合成單獨的熱流體管道或者冷流體管道；兩層所述隔熱板為可相對活動的緊貼為一體。
[0014]所述換熱隔板的換熱面之間填充有導(dǎo)熱性能較好的密封材料，如導(dǎo)熱硅膠等，增強雙層隔板的導(dǎo)熱系數(shù)。
[0015]所述熱流體管道和冷流體管道由壓緊裝置固定，所述壓緊裝置包括上壓片、下壓片和絲桿，所述絲桿的兩端分別連接上壓片和下壓片，將所述熱流體管道和冷流體管道壓緊。在換熱器安裝使用前，松開壓緊裝置，可以對換熱流道繞中心軸線旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)角度。調(diào)整好之后擰緊壓緊裝置，使換熱器在工作時流道不能相互滑動。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0017]1、結(jié)構(gòu)緊湊:采用雙螺旋彈簧結(jié)構(gòu)，緊湊性得到保證；
[0018]2、阻力較小:采用螺旋結(jié)構(gòu)，接口切向設(shè)置，減小流動阻力；
[0019]3、傳熱性能好:螺旋流動使流體形成環(huán)流，增加擾動，強化傳熱；
[0020]4、布置靈活:換熱器接管之間的角度可以調(diào)節(jié)，整體布置靈活。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明雙螺旋彈簧板式熱交換器的立體示意圖1 ;
[0022]圖2為本發(fā)明雙螺旋彈簧板式熱交換器的局部橫截面示意圖1 ;
[0023]圖3為本發(fā)明雙螺旋彈簧板式熱交換器的局部橫截面示意圖2 ；
[0024]圖4為本發(fā)明雙螺旋彈簧板式熱交換器的局部橫截面示意圖3 ；
[0025]圖5為本發(fā)明雙螺旋彈簧板式熱交換器的局部橫截面示意圖4 ；
[0026]圖6為本發(fā)明雙螺旋彈簧板式熱交換器的單冷流體管道立體圖；
[0027]圖7為本發(fā)明雙螺旋彈簧板式熱交換器的單熱流體管道立體圖；
[0028]圖8為本發(fā)明雙螺旋彈簧板式熱交換器的立體圖2 ；
[0029]圖9為本發(fā)明雙螺旋彈簧板式熱交換器的裝配圖1 ;
[0030]圖10為本發(fā)明雙螺旋彈簧板式熱交換器的裝配圖2 ；
[0031]圖11為本發(fā)明雙螺旋彈簧板式熱交換器的立體圖3 ；
[0032]圖12為本發(fā)明雙螺旋彈簧板式熱交換器的立體圖4 ；
[0033]圖13為本發(fā)明雙螺旋彈簧板式熱交換器的立體圖5 ；
[0034]圖14為本發(fā)明雙螺旋彈簧板式熱交換器的立體圖6。

【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步的說明。
[0036]雙螺旋彈簧板式熱交換器，如圖1、6_14所示，包括用于進入熱流體的熱流體管道5和用于進入冷流體的冷流體管道6,所述熱流體管道5和冷流體管道6堆疊為一體,且呈螺旋狀盤旋設(shè)置形成整體呈圓環(huán)柱體狀，所述熱流體管道5與所述冷流體管道6之間由換熱隔板間隔。所述換熱隔板沿著所述熱流體管道5和冷流體管道6的螺旋方向環(huán)繞成螺旋彈簧形狀，兩股流體通過換熱隔板進行熱交換，可以有效減少阻力，提高換熱效率。所述熱流體管道5和冷流體管道6是由換熱隔板、內(nèi)壁板和外壁板密封而成，兩塊所述換熱隔板分別連接所述內(nèi)壁板和外壁板的上端和下端，形成空腔流體管道。其中，所述熱流體管道5的進口 I和出口 2分別設(shè)置有法蘭，以便于安裝。所述冷流體管道的進口 4和出口 3分別連接接口管道，以便于安裝。所述內(nèi)壁板與外壁板覆蓋保溫層，以減少熱損失。所述換熱隔板與內(nèi)壁板和外壁板組合成兩個流體通道，相鄰的兩個熱流體管道和冷流體管道呈疊加的雙螺旋彈簧形狀；所述熱流體管道和冷流體管道的接口與法蘭焊接在一起構(gòu)成換熱器與管路的接口 ；冷熱兩股流體通過接口分別進入兩個相鄰的流體通道，兩股流體通過換熱隔板實現(xiàn)熱量的傳遞。
[0037]所述換熱隔板可以是平板，也可以是波紋換熱隔板、瓦楞換熱隔板等，如圖2-5所示。采用波紋換熱隔板、瓦楞換熱隔板，可以增強換熱器的強度的同時，還可以較好的增大換熱面積，提高換熱器的緊湊性。優(yōu)選的，相鄰所述波紋換熱隔板的波峰之間是對應(yīng)的，這樣可以有效的減少阻力。優(yōu)選的，所述相鄰所述波紋換熱隔板的波峰與波谷對應(yīng)，形成的空腔直接的換熱接觸更大，換熱效果更好。優(yōu)選的，所述冷流體管道的空腔橫截面積比所述熱流體管道5的橫截面積大，也就是通過的流體量大些，這樣可以有效的提高換熱效率。在換熱隔板表面涂以0.01-0.3mm厚度的復(fù)合鍍層，利用鍍層材料的特性，使之形成非潤濕表面，降低表面能，達到阻垢的目的，同時提高換熱系數(shù)。例如，銅質(zhì)換熱隔板表面鍍覆N1-P-PTFE復(fù)合鍍層，采用化學(xué)復(fù)合鍍的方法，使用含有金屬Ni的基礎(chǔ)鍍液，提高鍍層的熱導(dǎo)率。利用PTFE表面潤濕性差的特性，使水分子不能充分潤濕PTFE表面形成附著形成水垢；在保證良好的導(dǎo)熱系數(shù)的前提下，達到阻垢的目的。
[0038]換熱器設(shè)計時，可以根據(jù)兩個流體通道根據(jù)實際需求設(shè)計通道的高度，對于流量不同的兩種流體，根據(jù)冷熱流體的流量比和流量，確定流道的高度。根據(jù)設(shè)計的換熱通道高度的不同，可以適用于不同流量的流體之間的換熱。根據(jù)實際換熱需求，可以改變流體進口的位置來按照順流或者逆流的方式進行換熱。其中的螺旋角度也可以根據(jù)實際場地需求而改變，使得流體進出換熱器的管路之間的角度滿足具體使用場地的要求。
[0039]在實際運行中，該換熱器以立式或臥式的方式放置，兩股流體在流道內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)流動。根據(jù)放置的方式不同，利用流體受到的離心力、重力、浮力以及切應(yīng)力等產(chǎn)生的二次環(huán)流可以促使傳熱強化。采用切向接口連接管路，降低局部阻力。傳統(tǒng)的螺旋板式換熱器的接口方式中，中間兩個接口是沿著與流體流動切線垂直的方向引出，流體不可避免的要做一個90°的轉(zhuǎn)向流動，這導(dǎo)致螺旋板式換熱器內(nèi)部局部阻力系數(shù)增大，壓力損失也隨之增大。該換熱器兩個換熱通道的四個接口全部沿著流體流動的切線方向布置，流體流動無劇烈轉(zhuǎn)向，流動阻力僅僅產(chǎn)生在流體與螺旋隔板的摩擦上，使得總體的流動阻力大大減小。
[0040]兩股流道還可以不共用換熱隔板，采用雙層換熱隔板，流道可以相對旋轉(zhuǎn)。冷熱兩股流體的流道各自獨立，分別有各自的換熱面，兩個相鄰的流道的換熱面緊貼在一起，形成雙層的換熱隔板，共同承擔(dān)傳遞熱量任務(wù)；兩層換熱面之間填充有導(dǎo)熱性能較好的潤滑材料，如導(dǎo)熱硅膠等，增強雙層隔板的導(dǎo)熱系數(shù)。整體在前述的流道固定式的基礎(chǔ)上增加壓緊裝置。在換熱器安裝使用前，松開壓緊裝置，可以對換熱流道繞中心軸線旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)角度。調(diào)整好之后擰緊壓緊裝置，使換熱器在工作時流道不能相互滑動。
[0041]另外，為了提高換熱效果，可以在所述熱流體管道5和所述冷流體管道6內(nèi)設(shè)置縱向的換熱隔板，將所述熱流體管道5和所述冷流體管道6分隔層并排的若干子空腔，在不同空腔內(nèi)流不同換熱流體，這樣可以極大的提高換熱效率。
[0042]本專利從該換熱器的結(jié)構(gòu)、設(shè)計、運行和優(yōu)化等方面具有以下優(yōu)點:
[0043]1、采用雙螺旋彈簧形結(jié)構(gòu)，縮小了換熱器的體積，結(jié)構(gòu)緊湊；采用旋轉(zhuǎn)流動的方式組織流體，形成環(huán)流，增加流動中的擾動，強化傳熱；
[0044]2、換熱流體通道的接口沿著流體流動的切線方向布置，換熱器局部阻力系數(shù)下，降低流動壓力損失；
[0045]3、根據(jù)使用場合的要求，對于單層換熱隔板的換熱器，其管道接口方向在換熱器設(shè)計的時候，可以根據(jù)需求采用任意角度布置。對于雙層換熱隔板的換熱器，在換熱器使用安裝時，可以改變管道的相對角度；
[0046]4、螺旋換熱通道內(nèi)部可布置擾流的結(jié)構(gòu)來強化傳熱，提高緊湊型。比如在流道內(nèi)表面采用波紋結(jié)構(gòu)等；
[0047]5、換熱隔板表面采用復(fù)合鍍層技術(shù)處理，在保證良好的導(dǎo)熱系數(shù)的前提下，達到阻垢的目的。
[0048]以上所述者，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，即大凡依本發(fā)明申請專利范圍及發(fā)明說明內(nèi)容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.雙螺旋彈簧板式熱交換器，其特征在于，雙螺旋彈簧板式熱交換器，包括用于進入熱流體的熱流體管道和用于進入冷流體的冷流體管道，所述熱流體管道和冷流體管道堆疊為一體，呈螺旋狀設(shè)置形成整體呈圓環(huán)柱體狀，所述熱流體管道與所述冷流體管道之間由換熱隔板間隔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙螺旋彈簧板式熱交換器，所述熱流體管道和冷流體管道是由換熱隔板、內(nèi)壁板和外壁板密封而成，兩塊所述換熱隔板分別連接所述內(nèi)壁板和外壁板的上端和下端，形成空腔流體管道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙螺旋彈簧板式熱交換器，其特征在于，所述熱流體管道和冷流體管道的進口和出口分別設(shè)置法蘭。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙螺旋彈簧板式熱交換器，其特征在于，所述內(nèi)壁板與外壁板覆蓋保溫層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙螺旋彈簧板式熱交換器，其特征在于，所述換熱隔板是平板換熱隔板、波紋換熱隔板或者瓦楞換熱隔板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙螺旋彈簧板式熱交換器，其特征在于，所述換熱隔板表面涂0.01-0.3mm厚度的復(fù)合鍍層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙螺旋彈簧板式熱交換器，其特征在于，所述熱流體管道和冷流體管道分別設(shè)置換熱隔板，兩層隔熱板為可相對活動的緊貼為一體起。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙螺旋彈簧板式熱交換器，其特征在于，所述換熱隔板的換熱面之間填充有導(dǎo)熱性能較好的密封材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙螺旋彈簧板式熱交換器，其特征在于，所述熱流體管道和冷流體管道由壓緊裝置固定，所述壓緊裝置包括上壓片、下壓片和絲桿，所述絲桿的兩端分別連接上壓片和下壓片，將所述熱流體管道和冷流體管道壓緊。
【文檔編號】F28D9/04GK104197756SQ201410398654
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】羅向龍, 許俊俊, 陳穎, 朱倩南, 王永真 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)