一種筒狀弧形換熱板式換熱裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種筒狀弧形換熱板式換熱裝置，包括筒形殼體和換熱板組件，所述的換熱板組件包括對稱設(shè)置在殼體內(nèi)中心管兩側(cè)的兩組弧形換熱板，每組弧形換熱板均由自殼體中心由內(nèi)向外直徑依次增大的多個弧形換熱板形成間隔的第一流體流道和第二流體流道；在進行換熱時，冷流體（或熱流體）由殼體的第一流體進口進入換熱器，并流過弧形換熱板的直線流道從第一流體出口流出，而熱流體（或冷流體）從殼體側(cè)壁上的第二流體進口進入換熱器，并流過弧形換熱板的弧形流道從第二流體出口流出，從而完成冷、熱流體的熱量交換，具有結(jié)構(gòu)緊湊、壓降小、傳熱效率高以及適用范圍廣等優(yōu)點。
【專利說明】一種筒狀弧形換熱板式換熱裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及換熱設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種筒狀弧形換熱板式換熱裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]換熱器是在兩種流體間交換熱量的設(shè)備，都是基于傳導(dǎo)、輻射和對流三種熱傳遞方式或其中某些方式的組合來傳遞熱量。其中，板式換熱器是一種高效而緊湊的換熱設(shè)備，具有傳熱系數(shù)高、結(jié)構(gòu)緊湊、等諸多優(yōu)點，并且隨著結(jié)構(gòu)的改進和大型化制造技術(shù)的提高，板式換熱器的應(yīng)用日益受到人們的重視?，F(xiàn)有板式換熱器主要有螺旋板式換熱器和板式換熱器兩種。螺旋板式換熱器主要不足為:其單一流道對通道截面積的限制使這類換熱器只能用于流量不大的場合，如氣-氣換熱條件下。而板式換熱器主要不足為:承壓能力低，壓降大，不適用于大處理量條件的換熱需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為解決上述技術(shù)問題的不足，提供一種筒狀弧形換熱板式換熱裝置，具有結(jié)構(gòu)緊湊、壓降小、傳熱效率高以及適用范圍廣等優(yōu)點。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題的不足，所采用的技術(shù)方案是:一種筒狀弧形換熱板式換熱裝置，包括筒形殼體和設(shè)置在殼體內(nèi)的換熱板組件，殼體上設(shè)有與換熱板組件中的流體通道連通的進出口，殼體一般為圓筒形殼體，殼體長度方向的兩端分別設(shè)有第一流體進口和第一流體出口，殼體的側(cè)壁上設(shè)有第二流體進口和第二流體出口。所述的換熱板組件包括對稱設(shè)置在殼體軸線兩側(cè)的兩組弧形換熱板，弧形換熱板的弧度小于180°，每組弧形換熱板均由自殼體中心由內(nèi)向外直徑依次增大的多個弧形換熱板組成，相鄰的弧形換熱板的相應(yīng)邊緣之間密封連接，從而在多個弧形換熱板之間形成間隔的第一流體流道和第二流體流道；
所述第一流體流道與殼體軸線平行的兩個端面封閉設(shè)置，第一流體流道與殼體軸線垂直的兩個端面分別設(shè)有流道口，形成沿殼體軸線方向的直線流道，熱流體(冷流體)從殼體的第一流體進口進入直線流道中，然后沿著殼體的軸線方向流動，并從第一流體出口流出。
[0005]所述第二流體流道與殼體軸線垂直的兩個端面封閉設(shè)置，第二流體流道與殼體軸線平行的兩個端面分別設(shè)有流道口，形成沿圓周方向的弧形流道，冷流體(熱流體)從殼體的第二流體進口進入弧形流道中，然后沿著弧形流道流動，并從第二流體出口流出。
[0006]所述兩組弧形換熱板之間的區(qū)域由一個沿殼體軸向設(shè)置的中心管分隔為分別與殼體上設(shè)置的第二流體的進口和出口連通的進口匯集腔和出口匯集腔，中心管的兩端分別與殼體上對應(yīng)直線流道的進出口相連通，且中心管的出口端設(shè)置有蝶閥，中心管作為一種調(diào)節(jié)手段，在需要提高出口側(cè)溫度時，通過蝶閥打開中心管，使部分流體直接從中心管通過混入出口側(cè)流體中，從而提高溫度，通過蝶閥的開度可以進行溫度調(diào)節(jié)。換熱板組件的多個第二流體流道的進口端匯聚至進口匯集腔，其出口端匯聚至出口匯集腔，第二流體從殼體的進口先進入進口匯集腔，然后由進口匯集腔分別進入各個第二流體通道，經(jīng)各個第二流體通道流出的流體在出口匯集腔聚集并從殼體的出口流出。進口匯集腔和出口匯集腔與殼體軸線平行的兩端通過端部擋板封閉，防止第一流體進入進口匯集腔和出口匯集腔。
[0007]所述殼體與位于最外層的兩個弧形換熱板之間均具有沿殼體軸向設(shè)置的側(cè)擋板，兩個側(cè)擋板將殼體與換熱板組件之間的區(qū)域分隔為分別連通至進口匯集腔和出口匯集腔的兩個腔室。
[0008]所述換熱板組件還包括兩個加強圈，兩個加強圈分別套設(shè)在最外層弧形換熱板的兩端，加強圈與弧形換熱板和端部擋板固定焊接，加強圈可使換熱板組件的第一流體流道和第二流體流道有效連接。
[0009]所述加強圈與殼體內(nèi)壁之間設(shè)置有弧形連接板，弧形連接板為環(huán)形金屬板，分別與殼體內(nèi)壁和加強圈固定焊接，可有效緩解溫差應(yīng)力。
[0010]所述相鄰的兩個弧形換熱板之間由密封條密封，或者通過形成流體流道的任一弧形換熱板的折邊密封。
[0011]所述第一流體流道與殼體軸線平行的兩個端面通過側(cè)密封條密封或者通過形成流體流道的任一弧形換熱板的折邊密封。
[0012]所述第二流體流道與殼體軸線垂直的兩個端面通過端部密封條密封或者通過形成流體流道的任一弧形換熱板的折邊密封。
[0013]所述第一流體流道和第二流體流道內(nèi)分散設(shè)置有支撐件，支撐件用于保持第一流體流道和第二流體流道的間距，并且可以提高整個設(shè)備的承壓能力。
[0014]所述的支撐件為金屬條，金屬條固定設(shè)置在流體流道內(nèi)部。
[0015]所述的支撐件為形成流體流道的任一弧形換熱板表面形成的凸起。
[0016]第二流體流道的進口端與出口端之間具有壓力差，并且壓降隨流道長度增加而增大，由于各流道進口側(cè)壓力均相等，因此，要使第二流體流道內(nèi)流體分配均勻就要保證各流道出口側(cè)壓力也基本相同，為了達到這一目的，可以采用以下方法:
換熱板組件的多個第二流體流道內(nèi)的支撐件設(shè)置密度保持一致，且流道的間距從內(nèi)向外依次遞增。
[0017]或者換熱板組件的多個第二流體流道的間距保持一致，且流道內(nèi)的支撐件的設(shè)置密度從內(nèi)向外依次遞減。
[0018]或者所述換熱板組件的多個第二流體流道從內(nèi)向外依次遞增，且流道內(nèi)的支撐件設(shè)置密度從內(nèi)向外依次遞減。
[0019]或者所述換熱板組件還設(shè)有折流板，折流板設(shè)置在進口匯集腔和出口匯集腔內(nèi)，并將相鄰的兩個第二流體流道的端口連接，從而使多個第二流體流道形成串聯(lián)連接結(jié)構(gòu)。從而可以將靠近內(nèi)部的流程較短的第二流體流道串聯(lián)在一起，形成一個流程較長的流道。
[0020]在進行換熱時，冷流體(或熱流體)由殼體的第一流體進口進入換熱器，并流過弧形換熱板的直線流道從第一流體出口流出，而熱流體(或冷流體)從殼體側(cè)壁上的第二流體進口進入換熱器，并流過弧形換熱板的弧形流道從第二流體出口流出，從而完成冷、熱流體的熱量交換。
[0021]有益效果
1、本發(fā)明的換熱器由于采用弧形換熱板，其結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積換熱面積為管束換熱器的1.6-2倍，并且承壓較平板式換熱器高。
[0022]2、本發(fā)明的換熱器具有可以調(diào)節(jié)軸向出口側(cè)溫度的中心管，當(dāng)需要調(diào)節(jié)出口側(cè)的流體溫度時，打開蝶閥使一部分流體直接通過中心管混入出口側(cè)流體中，達到調(diào)節(jié)溫度的目的。
[0023]3、本發(fā)明的換熱器由于采用弧形換熱板，在弧形換熱板對流體離心力的作用以及支撐柱擾流的作用下，在同樣流速的條件下其傳熱系數(shù)為管殼式換熱器的1.5?1.8倍。
[0024]4、本發(fā)明的換熱器壓降小流體流動阻力小，能夠減少泵或風(fēng)機的動力消耗減少，適合大流量工況應(yīng)用，操作費用低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明換熱器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明換熱器的換熱板組件設(shè)置在殼體內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明換熱器的換熱板組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明換熱器的換熱板組件(具有折流板)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明換熱器的流體通道內(nèi)(支撐件為金屬條)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為本發(fā)明換熱器的流體通道內(nèi)(支撐件為表面凸起)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中標(biāo)記:1、殼體，101、第一流體進口，102、第一流體出口，103、第二流體進口，104、第二流體出口，2、弧形換熱板，201、第一流體流道，202、第二流體流道，203、側(cè)擋板，204、進口匯集腔，205、出口匯集腔，206、端部擋板，3、中心管，4、蝶閥，5、支撐件，6、側(cè)密封條，7、端部密封條，8、折流板,9、加強圈，10、弧形連接板。

【具體實施方式】
[0026]如圖1-3所示，一種筒狀弧形換熱板式換熱裝置，包括筒形殼體I和設(shè)置在殼體I內(nèi)的換熱板組件，殼體I上設(shè)有與換熱板組件中的流體通道連通的進出口，殼體I 一般為圓筒形殼體1，殼體I長度方向的兩端分別設(shè)有第一流體進口 101和第一流體出口 102，殼體I的側(cè)壁上設(shè)有第二流體進口 103和第二流體出口 104。所述的換熱板組件包括對稱設(shè)置在殼體I軸線兩側(cè)的兩組弧形換熱板2，弧形換熱板2的弧度小于180°，每組弧形換熱板2均由自殼體I中心由內(nèi)向外直徑依次增大的多個弧形換熱板2形成間隔的第一流體流道201和第二流體流道202 ；
如圖2所示，所述第一流體流道201與殼體I軸線平行的兩個端面封閉設(shè)置，第一流體流道201與殼體I軸線垂直的兩個端面分別設(shè)有流道口，形成沿殼體I軸線方向的直線流道，熱流體(冷流體)從殼體I的第一流體進口進入直線流道中，然后沿著殼體I的軸線方向流動，并從第一流體出口流出。所述第二流體流道202與殼體I軸線垂直的兩個端面封閉設(shè)置，第二流體流道202與殼體I軸線平行的兩個端面分別設(shè)有流道口，形成沿圓周方向的弧形流道，冷流體(熱流體)從殼體I的第二流體進口進入弧形流道中，然后沿著弧形流道流動，并從第二流體出口流出。
[0027]如圖1和2所示，所述兩組弧形換熱板2之間的區(qū)域由中心管3分隔為分別連通殼體I上相應(yīng)進出口的進口匯集腔204和出口匯集腔205，該中心管3的兩端分別與殼體I上對應(yīng)直線流道的進出口相連通，且中心管3的出口端設(shè)置有蝶閥4。中心管3作為一種調(diào)節(jié)手段，在需要提高出口側(cè)溫度時，通過蝶閥4打開中心管3，使部分流體直接從中心管3通過混入出口側(cè)流體中，從而提高溫度，通過蝶閥4的開度可以進行溫度調(diào)節(jié)。換熱板組件的多個第二流體流道202的進口端匯聚至進口匯集腔204，其出口端匯聚至出口匯集腔205，第二流體從殼體I的進口先進入進口匯集腔204，然后由進口匯集腔204分別進入各個第二流體通道，經(jīng)各個第二流體通道流出的流體在出口匯集腔205聚集并從殼體I的出口流出。進口匯集腔204和出口匯集腔205與殼體I軸線平行的兩端通過端部擋板206封閉，防止第一流體進入進口匯集腔204和出口匯集腔205。
[0028]如圖2所示，所述殼體I與位于最外層的兩個弧形換熱板2之間均具有沿殼體I軸向設(shè)置的側(cè)擋板203，兩個側(cè)擋板203將殼體I與換熱板組件之間的區(qū)域分隔為分別連通至進口匯集腔204和出口匯集腔205的兩個腔室。
[0029]如圖1所示，所述換熱板組件還包括兩個加強圈9，兩個加強圈9分別套設(shè)在最外層弧形換熱板2的兩端，加強圈9與弧形換熱板2和端部擋板固定焊接，加強圈9可使換熱板組件的第一流體流道201和第二流體流道202有效連接。所述加強圈9與殼體I內(nèi)壁之間設(shè)置有弧形連接板10，弧形連接板10為環(huán)形金屬板，分別與殼體I內(nèi)壁和加強圈9固定焊接，可有效緩解溫差應(yīng)力。
[0030]所述第一流體流道201與殼體I軸線平行的兩個端面通過側(cè)密封條6密封或者通過形成流體流道的任一弧形換熱板2的折邊密封。
[0031]所述第二流體流道202與殼體I軸線垂直的兩個端面通過端部密封條7密封或者通過形成流體流道的任一弧形換熱板2的折邊密封。
[0032]如圖5和6所示，所述第一流體流道201和第二流體流道202內(nèi)分散設(shè)置有支撐件5，支撐件5用于保持流體I流道和流體II流道的間距，并且可以提高整個設(shè)備的承壓能力。
[0033]所述的支撐件5為金屬柱，金屬柱固定設(shè)置在流體流道內(nèi)部。
[0034]所述的支撐件5為形成流體流道的任一弧形換熱板2表面形成的凸起。
[0035]流體II流道的進口端與出口端之間具有壓力差，并且壓降隨流道長度增加而增大，由于各流道進口側(cè)壓力均相等，因此，要使流體II流道內(nèi)流體分配均勻就要保證各流道出口側(cè)壓力也基本相同，為了達到這一目的，可以采用以下方法:
換熱板組件的多個第二流體流道202內(nèi)的支撐件5設(shè)置密度保持一致，且流道的間距從內(nèi)向外逐漸增大。
[0036]或者換熱板組件的多個第二流體流道202的間距保持一致，且流道內(nèi)的支撐件5設(shè)置密度從內(nèi)向外逐漸減小。
[0037]或者所述換熱板組件的多個第二流體流道202從內(nèi)向外逐漸增大，且流道內(nèi)的支撐件5設(shè)置密度從內(nèi)向外逐漸減小。
[0038]或者所述換熱板組件還設(shè)有折流板8，折流板8設(shè)置在進口匯集腔204和出口匯集腔205將靠近內(nèi)部的流程較短的第二流體流道202串聯(lián)在一起,形成一個流程較長的流道。
[0039]在進行換熱時，冷流體(或熱流體)由殼體I的第一流體進口進入換熱器，并流過弧形換熱板2的直線流道從第一流體出口流出，而熱流體(或冷流體)從殼體I側(cè)壁上的第二流體進口進入換熱器，并流過弧形換熱板2的弧形流道從第二流體出口流出，從而完成冷、熱流體的熱量交換。
【權(quán)利要求】
1.一種筒狀弧形換熱板式換熱裝置，包括筒形殼體(1)和設(shè)置在殼體(1)內(nèi)的換熱板組件，殼體(1)上設(shè)有與換熱板組件中的流體通道連通的進出口，其特征在于: 所述的換熱板組件包括對稱設(shè)置在殼體(1)軸線兩側(cè)的兩組弧形換熱板(2)，每組弧形換熱板(2)均由自殼體(1)中心由內(nèi)向外直徑依次增大的多個弧形換熱板(2)組成，相鄰的弧形換熱板的相應(yīng)邊緣之間密封連接，從而在多個弧形換熱板之間形成間隔設(shè)置的第一流體流道(201)和第二流體流道(202);所述第一流體流道(201)為沿殼體(1)軸線方向的直線流道；所述第二流體流道(202)為沿圓周方向的弧形流道； 所述兩組弧形換熱板(2)之間的區(qū)域由一個沿殼體軸向設(shè)置的中心管(3)分隔為分別與殼體(1)上設(shè)置的第二流體的進口和出口連通的進口匯集腔(204 )和出口匯集腔(205 )，所述中心管(3)的出口端設(shè)置有蝶閥(4)，換熱板組件的多個第二流體流道(202)的進口端匯聚至進口匯集腔(204 )，其出口端匯聚至出口匯集腔(205 )。
2.如權(quán)利要求1所述的一種筒狀弧形換熱板式換熱裝置，其特征在于:所述殼體(1)與位于最外層的兩個弧形換熱板(2)之間均具有沿殼體(1)軸向設(shè)置的側(cè)擋板(203)，兩個側(cè)擋板(203)將殼體(1)與換熱板組件之間的環(huán)隙分隔為分別連通至進口匯集腔(204)和出口匯集腔(205)的兩個腔室。
3.如權(quán)利要求1所述的一種筒狀弧形換熱板式換熱裝置，其特征在于:所述換熱板組件還設(shè)有折流板(8 )，折流板(8 )設(shè)置在進口匯集腔(204 )和出口匯集腔(205 )內(nèi)，并將相鄰的兩個第二流體流道(202)的端口連接，從而使多個第二流體流道(202)形成串聯(lián)連接結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1任一權(quán)利要求所述的一種筒狀弧形換熱板式換熱裝置，其特征在于:所述換熱板組件還包括兩個加強圈(9)，兩個加強圈(9)分別套設(shè)在最外層弧形換熱板(2)的兩端。
5.如權(quán)利要求4所述的一種筒狀弧形換熱板式換熱裝置，其特征在于:所述加強圈(9)與殼體(1)內(nèi)壁之間設(shè)置有弧形連接板(10)，弧形連接板(10)為環(huán)形金屬板，分別與殼體(1)內(nèi)壁和加強圈(9)固定焊接。
6.如權(quán)利要求1所述的一種筒狀弧形換熱板式換熱裝置，其特征在于:所述相鄰的兩個弧形換熱板之間由密封條密封，或者通過形成流體流道的任一弧形換熱板的折邊密封。
7.如權(quán)利要求1所述的一種筒狀弧形換熱板式換熱裝置，其特征在于:所述第一流體流道(201)和第二流體流道(202)內(nèi)分散設(shè)置有支撐件(5)。
8.如權(quán)利要求7所述的一種筒狀弧形換熱板式換熱裝置，其特征在于:所述的支撐件(5)為金屬柱，或者為形成流體流道的任一弧形換熱板(2)表面形成的凸起。
9.如權(quán)利要求1任一權(quán)利要求所述的一種筒狀弧形換熱板式換熱裝置，其特征在于:所述換熱板組件的多個第二流體流道(202)的間距從內(nèi)向外依次遞增。
10.如權(quán)利要求7-8任一權(quán)利要求所述的一種筒狀弧形換熱板式換熱裝置，其特征在于:所述換熱板組件的多個第二流體流道(202)內(nèi)的支撐件的設(shè)置密度，從內(nèi)向外依次遞減。
【文檔編號】F28D9/00GK104457343SQ201410767738
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】程高鋒, 呂鳳, 萬大陽, 李長浩, 耿亮先 申請人:洛陽瑞昌石油化工設(shè)備有限公司