本發(fā)明屬于換熱器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種板殼式換熱器，尤其涉及一種不結(jié)垢板殼式換熱器。

背景技術(shù)：

污垢是指與不潔凈流體相接觸的換熱表面上逐漸形成的一層固態(tài)物質(zhì)。污垢普遍存在于流程工業(yè)的許多領(lǐng)域中,受熱面和傳熱面的結(jié)垢就成為熱交換工藝中困擾設(shè)備正常運(yùn)行的主要問題之一。污垢導(dǎo)致熱效率下降，增加了傳熱阻力,能耗增加，嚴(yán)重時(shí)堵塞管道甚至引起鍋爐爆炸等嚴(yán)重后果。千百年來污垢一直困擾著人們,無論是從前還是現(xiàn)在,是發(fā)展中國(guó)家還是發(fā)達(dá)國(guó)家,都深受其害,至今尚沒有有效方法徹底地解決此問題。強(qiáng)化傳熱與防止污垢實(shí)際上構(gòu)成了傳熱研究的兩大方向,而污垢的存在使得各種強(qiáng)化傳熱手段受到了限制,污垢早己被確定為傳熱方面函待解決的主要難題。

多年來人們對(duì)垢種、成垢原因都進(jìn)行了充分的研究，希望在享用水資源給我們帶來的種種方便的同時(shí)，消除污垢的煩惱，也推出了多種多樣的防垢技術(shù)，大體可分為兩大類：化學(xué)法和物理法。然而目前工業(yè)上應(yīng)用的除垢防垢的技術(shù)(如離子交換、在線加藥、電場(chǎng)技術(shù)、磁場(chǎng)技術(shù)、變頻共振等技術(shù))把除垢防垢的重點(diǎn)放在了改變換熱工質(zhì)的物性上，就是通過物理或化學(xué)的途徑改變換熱介質(zhì)的狀態(tài)，比如減低水的硬度、降低成垢幾率、增加溶解度、改變垢質(zhì)成份等方法，讓換熱工質(zhì)在換熱過程中在換熱壁上不形成污垢或延后形成污垢。此時(shí)的換熱壁面處在被動(dòng)狀態(tài)，即等著污垢來粘付和生成。這些方法存在著無垢期短、能源浪費(fèi)、運(yùn)行成本高和環(huán)境污染嚴(yán)重等問題。而且還存在除垢防垢的效果受水質(zhì)、溫度、壓力、流速、管徑等因素影響大等問題，尤其是在蒸汽換熱器上換熱介質(zhì)有相變環(huán)境下的防垢除垢就更加困難，這些以往的除垢防垢方法在很多方面面臨著更多的挑戰(zhàn)。

物理法除垢、防垢：過去常見的一般有電磁、永磁、強(qiáng)磁、高頻、靜電、變頻共振等多種形式的除垢儀，俗稱電子水或電子除垢。人們對(duì)電子除垢的研究到目前為止已經(jīng)經(jīng)歷了半個(gè)世紀(jì)，電子除垢幾上幾下，除垢效果眾說紛紜，常常是此地有效果，彼處就可能沒有效果，剛裝上的時(shí)候效果好，用一段時(shí)間，效果就不明顯了，這也就是為什么盡管化學(xué)除垢存在這樣或那樣的問題，但目前還必須大量使用的關(guān)鍵所在。

雖然有各種化學(xué)方法和物理方法的防垢除垢措施，但在工業(yè)生產(chǎn)流程中，由于污垢產(chǎn)生的危害還在不斷的發(fā)生，造成巨大的能源浪費(fèi)和很多的生產(chǎn)事故。這是因?yàn)槿藗兊乃季S進(jìn)入了一個(gè)多年來被研究者們固化的一種模式，就是始終想在通過改變換熱工質(zhì)的狀態(tài)來達(dá)到防垢目的，由于這種固化的思維模式也就無法沖破目前的防垢技術(shù)的領(lǐng)域。因?yàn)槲酃傅男纬捎绊懸蛩?換熱工質(zhì)的過飽和度、流速、主體溫度、PH值、結(jié)晶、沉降、聚合、微生物生長(zhǎng)、腐蝕、顆粒、化學(xué)反應(yīng)、凝固以及混合污垢等)很多，是一個(gè)很復(fù)雜的物理、化學(xué)過程，是一個(gè)多相態(tài)、非常物性的動(dòng)態(tài)傳熱和傳質(zhì)過程，并伴有流固耦合現(xiàn)象，它是在動(dòng)量、能量和質(zhì)量傳遞同時(shí)存在的多相流動(dòng)過程中進(jìn)行的，在很多情況下還涉及到化學(xué)動(dòng)力學(xué)、膠體化學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)及至表面科學(xué)流體力學(xué)和傳熱學(xué)等問題，還包含鹽在水中的溶解和材料的腐蝕，以及微生物的繁殖，再加上不同機(jī)制污垢之間的界面溫度、沉積溫度、流體流過換熱表面的速度和流體特性等，而且對(duì)于不同現(xiàn)場(chǎng)換熱器，還受多種種因素的影響，如流體的物性參數(shù)、壁溫、壁面材料、表面粗糙度、流體流速、湍流強(qiáng)度、流體與固體壁面的剪切應(yīng)力等，上述各參數(shù)還要隨時(shí)間、地點(diǎn)和運(yùn)行條件的變化而變化。

為了解決結(jié)垢的問題，減輕污垢造成的影響，工程技術(shù)人員以及科學(xué)家們“前仆后繼”的研究污垢成因及形成規(guī)律，希望能夠有效的預(yù)防污垢的產(chǎn)生、并控制其生長(zhǎng)，為工業(yè)設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)，以便對(duì)癥下藥、有的放矢的采取防垢措施，但遺憾的是至今仍然沒有一個(gè)研究結(jié)果被普遍接受。

一直以來，為了減輕污垢的給工業(yè)生產(chǎn)帶來的影響，人們?cè)趽Q熱器的設(shè)計(jì)上仍然沿用冗余設(shè)計(jì)的保守方法，很多時(shí)候采取“一用一備”的方式，這不僅造成材料的巨大浪費(fèi)，而且在許多情況下并未減輕結(jié)垢程度。

根據(jù)全世界對(duì)污垢的研究成果來看，污垢的研究目前仍然處于基礎(chǔ)階段，例如對(duì)污垢的物性數(shù)據(jù)還不足，如污垢的沉積密度、熱導(dǎo)率、養(yǎng)分?jǐn)U散系數(shù)等。這種情況下，通過改變換熱工質(zhì)狀態(tài)的方式來達(dá)到防垢除垢目的幾乎是不可能的。

換熱器是合理利用與節(jié)約能源、開發(fā)新能源的關(guān)鍵設(shè)備，是集節(jié)能、環(huán)保、高科技含量、高附加值于一體的重要工業(yè)產(chǎn)品，它存在于工業(yè)生產(chǎn)過程和生活需要的所有場(chǎng)合，例如石油化工系統(tǒng)中換熱設(shè)備占45％左右。但換熱器結(jié)垢的問題，一直困擾工業(yè)過程中的節(jié)能降耗的進(jìn)展。

污垢導(dǎo)致熱效率下降，能耗增加，嚴(yán)重時(shí)堵塞管道甚至引起鍋爐爆炸等嚴(yán)重后果。據(jù)《工業(yè)能源》雜志提供的權(quán)威統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),垢質(zhì)每年在換熱設(shè)備中的沉積厚度至少在4mm以上,而換熱設(shè)備積垢每增加1mm,換熱系數(shù)下降9～9.6％,能耗將增加10％以上。

換熱器結(jié)垢帶來的危害及不良后果包括：投資費(fèi)用增加；能量消耗增加；維護(hù)清洗費(fèi)用增加；產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量降低；污染排放增加；引起金屬過熱強(qiáng)度降低；設(shè)備使用壽命縮短；破壞水循環(huán)，造成事故；換熱設(shè)備檢修量增加；限制新技術(shù)發(fā)展。

2007年發(fā)達(dá)國(guó)家粗略估計(jì)，因污垢而增加的費(fèi)用約占當(dāng)年GDP的0.25％。中國(guó)是能源消耗大國(guó)，換熱設(shè)備的生產(chǎn)工藝和制造水平相對(duì)落后，污垢所造成的經(jīng)濟(jì)損失遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國(guó)家。因此開發(fā)和生產(chǎn)抗垢換熱器在減輕污垢危害以及節(jié)能環(huán)保方面具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種不結(jié)垢板殼式換熱器，具有板式換熱器換熱效率高、占地面積小的特點(diǎn)；還具有管殼式換熱器的耐高溫高壓的特點(diǎn),而且強(qiáng)化換熱效果顯著。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種不結(jié)垢板殼式換熱器，所述不結(jié)垢板殼式換熱器包括：換熱板組、至少一縱向功率超聲傳遞系統(tǒng)、至少一功率能量波發(fā)生器、至少一導(dǎo)流隔板、膨脹節(jié)、殼體；

所述換熱板組、各縱向功率超聲傳遞系統(tǒng)、各導(dǎo)流隔板設(shè)置于殼體內(nèi)，功率能量波發(fā)生器連接對(duì)應(yīng)的縱向功率超聲傳遞系統(tǒng)；換熱器內(nèi)部和管板之間設(shè)置所述膨脹節(jié)；

所述換熱板組包括：上管板、下管板、傳熱片，傳熱片分別和上管板、下管板之間焊接；

所述換熱板組由換熱板片加工形成，在換熱板片上有安裝傳遞超聲波能量的開孔，在換熱板片的兩側(cè)均勻的焊接有金屬圓柱，在換熱板片的兩側(cè)均勻的焊接有金屬條，起到換熱片之間相互支持的作用，根據(jù)使用壓力的大小來確定金屬圓柱或金屬條的焊接密度；

所述功率超聲波發(fā)生器采用變頻移相多峰值隨動(dòng)控制技術(shù)，有多個(gè)可調(diào)參數(shù)，適應(yīng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)條件下的功率超聲的有效傳遞；

所述縱向功率超聲傳遞系統(tǒng)包括專用螺母、能量波傳振桿、專用密封件、能量波傳振環(huán)；其中，能量波傳振桿和能量波傳振環(huán)用傳振性好的材料加工，并進(jìn)行熱處理；能量波傳振環(huán)和換熱板片之間在安裝前要進(jìn)行研磨處理，確保在壓緊狀態(tài)時(shí)的密封效果，采用釬焊、摩擦焊接、電阻焊的方式處理；

所述功率超聲波發(fā)生器與能量波傳振桿通過專用密封件緊密連接；每個(gè)換熱板片之間都有能量波傳振環(huán)，它們通過能量波傳振桿和專用螺母緊密連接，這樣功率超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的變頻移相多峰值功率信號(hào)通過縱向功率超聲傳遞系統(tǒng)就傳遞到了每一個(gè)換熱片上；

所述殼體設(shè)有板程的出口、板程的入口、殼程的入口、殼程的出口；當(dāng)殼程和管程有不同溫度的物料流動(dòng)時(shí)，換熱板片在功率超聲波發(fā)生器和功率超聲傳遞系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下，致使換熱板片上的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)都產(chǎn)生高頻橢圓運(yùn)動(dòng)，以提升防垢除垢和強(qiáng)化換熱；

所述不結(jié)垢板殼式換熱器在正常工作時(shí)，壓力高、溫度高、潔凈的工質(zhì)在殼程通過，壓力低、吸收熱量、或被蒸發(fā)的工質(zhì)在板程通過，由于兩種流動(dòng)的工質(zhì)存在溫差，在流動(dòng)過程中就會(huì)有熱量傳遞；為了強(qiáng)化傳熱效果，采用逆流流動(dòng)方式；

高鹽污水從板程的入口進(jìn)入換熱器的板程，在上升過程中吸收熱量后從板程的出口進(jìn)入到下一個(gè)工序；新鮮蒸汽從殼程的入口進(jìn)入，和濃鹽污水的流動(dòng)方向相反，從殼程的出口進(jìn)入到下道工序；濃鹽污水中含鹽量比較高，還含有多種熱敏性物料，在蒸發(fā)濃縮時(shí)易在換熱板片的污水側(cè)受熱而分解變質(zhì)或在加熱壁面上形成結(jié)疤,從而影響蒸發(fā)效率和熱能的利用率；

在殼體內(nèi)安裝三套超聲能量傳遞系統(tǒng)；功率超聲波發(fā)生器與能量波傳振桿通過專用密封件緊密連接；每個(gè)換熱板片之間都有能量波傳振環(huán)，它們通過能量波傳振桿和專用螺母緊密連接，這樣功率超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的變頻移相多峰值功率信號(hào)通過縱向功率超聲傳遞系統(tǒng)就傳遞到了每一個(gè)換熱片上；

通過傳遞波形的可視化調(diào)節(jié)，使三套系統(tǒng)的能量協(xié)調(diào)工作，保持換熱板片表面上的質(zhì)點(diǎn)始終保持高頻橢圓運(yùn)動(dòng)。

一種不結(jié)垢板殼式換熱器，所述不結(jié)垢板殼式換熱器包括：換熱板組、至少一縱向功率超聲傳遞系統(tǒng)、至少一功率能量波發(fā)生器、至少一導(dǎo)流隔板、殼體；

所述換熱板組、各縱向功率超聲傳遞系統(tǒng)、各導(dǎo)流隔板設(shè)置于殼體內(nèi)，功率能量波發(fā)生器連接對(duì)應(yīng)的縱向功率超聲傳遞系統(tǒng)；換熱器內(nèi)部和管板之間設(shè)置所述膨脹節(jié)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述換熱板組包括：上管板、下管板、傳熱片，傳熱片分別和上管板、下管板之間焊接；

所述換熱板組由換熱板片加工形成，在換熱板片上有安裝傳遞超聲波能量的開孔，在換熱板片的兩側(cè)均勻的焊接有金屬圓柱，在換熱板片的兩側(cè)均勻的焊接有金屬條，起到換熱片之間相互支持的作用，根據(jù)使用壓力的大小來確定金屬圓柱或金屬條的焊接密度；

所述功率超聲波發(fā)生器采用變頻移相多峰值隨動(dòng)控制技術(shù)，有多個(gè)可調(diào)參數(shù)，適應(yīng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)條件下的功率超聲的有效傳遞；

所述縱向功率超聲傳遞系統(tǒng)包括專用螺母、能量波傳振桿、專用密封件、能量波傳振環(huán)；其中，能量波傳振桿和能量波傳振環(huán)用傳振性好的材料加工，并進(jìn)行熱處理；能量波傳振環(huán)和換熱板片之間在安裝前要進(jìn)行研磨處理，確保在壓緊狀態(tài)時(shí)的密封效果，采用釬焊、摩擦焊接、電阻焊的方式處理；

所述功率超聲波發(fā)生器與能量波傳振桿通過專用密封件緊密連接；每個(gè)換熱板片之間都有能量波傳振環(huán)，它們通過能量波傳振桿和專用螺母緊密連接，這樣功率超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的變頻移相多峰值功率信號(hào)通過縱向功率超聲傳遞系統(tǒng)就傳遞到了每一個(gè)換熱片上；

所述殼體設(shè)有板程的出口、板程的入口、殼程的入口、殼程的出口；當(dāng)殼程和管程有不同溫度的物料流動(dòng)時(shí)，換熱板片在功率超聲波發(fā)生器和功率超聲傳遞系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下，致使換熱板片上的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)都產(chǎn)生高頻橢圓運(yùn)動(dòng)，以提升防垢除垢和強(qiáng)化換熱。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述不結(jié)垢板殼式換熱器在正常工作時(shí)，壓力高、溫度高、潔凈的工質(zhì)在殼程通過，壓力低、吸收熱量、或被蒸發(fā)的工質(zhì)在板程通過，由于兩種流動(dòng)的工質(zhì)存在溫差，在流動(dòng)過程中就會(huì)有熱量傳遞；為了強(qiáng)化傳熱效果，采用逆流流動(dòng)方式；

被蒸發(fā)濃鹽污水從板程的入口進(jìn)入換熱器的板程，在上升過程中吸收熱量后從板程的出口進(jìn)入到下一個(gè)工序；新鮮蒸汽從殼程的入口進(jìn)入，和濃鹽污水的流動(dòng)方向相反，從殼程的出口進(jìn)入到下道工序；濃鹽污水中含鹽量比較高，還含有多種熱敏性物料，在蒸發(fā)濃縮時(shí)易在換熱板片的污水側(cè)受熱而分解變質(zhì)或在加熱壁面上形成結(jié)疤,從而影響蒸發(fā)效率和熱能的利用率。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，在殼體內(nèi)安裝三套超聲能量傳遞系統(tǒng)；功率超聲波發(fā)生器與能量波傳振桿通過專用密封件緊密連接；每個(gè)換熱板片之間都有能量波傳振環(huán)，它們通過能量波傳振桿和專用螺母緊密連接，這樣功率超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的變頻移相多峰值功率信號(hào)通過縱向功率超聲傳遞系統(tǒng)就傳遞到了每一個(gè)換熱片上；

通過傳遞波形的可視化調(diào)節(jié)，使三套系統(tǒng)的能量協(xié)調(diào)工作，保持換熱板片表面上的質(zhì)點(diǎn)始終保持高頻橢圓運(yùn)動(dòng)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，在換熱片上不開口，但在上面安裝金屬柱或金屬條，起到支撐的作用；其能量波傳遞的方式通過折流板來傳遞，在折流板加工有連接功率超聲波發(fā)生器的能量接口；傳遞能量的折流板和每一片換熱片要進(jìn)行緊密焊接；

功率超聲波發(fā)生器工作時(shí)產(chǎn)生的高頻低振幅能量波通過折流板傳遞到每一個(gè)換熱片上，使換熱板片表面上的質(zhì)點(diǎn)始終保持高頻橢圓運(yùn)動(dòng)；為了防止上下管板處結(jié)垢，在上下管板處也安裝功率超聲波發(fā)生器，通過管板把功率超聲波能量傳遞到每個(gè)換熱板片上。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，能量接口和橫向能量傳遞桿組成了能量波的傳遞系統(tǒng)，橫向能量傳遞桿和每一片換熱片要進(jìn)行緊密接觸；功率超聲波發(fā)生器工作時(shí)產(chǎn)生的高頻低振幅能量波通過能量接口和橫向能量傳遞桿傳遞到每一個(gè)換熱片上，達(dá)到除垢防垢和強(qiáng)化換熱的效果；

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，一個(gè)換熱設(shè)備上安裝有多個(gè)橫向能量傳遞桿，并在其上面安裝多個(gè)功率超聲波發(fā)生器。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，一個(gè)換熱設(shè)備上安裝有多個(gè)縱向功率超聲傳遞系統(tǒng)，并在其上面安裝多個(gè)功率超聲波發(fā)生器。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，當(dāng)換熱溫差較大時(shí)，會(huì)使換熱板片產(chǎn)生較大的伸縮變形，在換熱器內(nèi)部和管板之間加裝膨脹節(jié)；當(dāng)換熱溫差不大時(shí)，換熱板片產(chǎn)生較大的伸縮變形不會(huì)影響整體強(qiáng)度時(shí)，采用兩端固定管板式安裝方案。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提出的不結(jié)垢板殼式換熱器，不但保留了普通板式換熱器高效換熱的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，還具有管殼式換熱器的耐溫耐壓的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有如下特點(diǎn)；

(1)總體特點(diǎn)：就板殼式不結(jié)垢換熱器來說，不但具有板式換熱器換熱效率高、占地面積小的特點(diǎn)；還具有管殼式換熱器的耐高溫高壓的特點(diǎn),而且強(qiáng)化換熱效果顯著，代表高效節(jié)能換熱產(chǎn)品的發(fā)展方向。

(2)防垢除垢原理先進(jìn)。改變了以往換熱設(shè)備防垢除垢的基本原理，將原來的“被動(dòng)防垢”改為“主動(dòng)防垢”，克服了流體參數(shù)變化等外界因素的影響。

(3)防垢除垢功能具有廣譜性，防垢除垢效果徹底高效。在防垢過程中不受換熱工質(zhì)任何參數(shù)、任何狀態(tài)的影響，確保換熱器在運(yùn)行中不結(jié)垢，從而杜絕由于污垢產(chǎn)生的各種問題及不良影響。

(4)換熱面的兩側(cè)都具有防垢除垢功能。更適合在換熱面兩側(cè)結(jié)垢非常嚴(yán)重的環(huán)境應(yīng)用。

(5)抗垢性能強(qiáng)：換熱板面質(zhì)點(diǎn)在換熱過程中始終保持高速橢圓運(yùn)動(dòng)，所以在嚴(yán)重結(jié)垢的環(huán)境中應(yīng)用，一般不會(huì)結(jié)垢。

(6)抗垢能量有效利用率高。本項(xiàng)目產(chǎn)品采用了特殊的生產(chǎn)工藝，每個(gè)換熱片的抗垢能量有效利用率高，幾乎沒有損失，確保了抗垢效果，在綜合節(jié)能方面具有極高的性價(jià)比。

(7)傳熱系數(shù)高：在相同的情況下，其傳熱系數(shù)比一般管殼式換熱器高4-6倍。換熱面積僅為管殼式換熱面積的1/3-1/4。

(8)具有強(qiáng)化換熱的功能。在換熱過程中滯留層被破壞、不斷的擠出換熱板面微細(xì)縫中的氣體，不但強(qiáng)化換熱，減少循環(huán)泵電耗，而且杜絕垢下腐蝕的問題發(fā)生。同樣換熱面積條件下，提高換熱系數(shù)，本項(xiàng)目產(chǎn)品在液體工質(zhì)換熱系統(tǒng)中，對(duì)自然對(duì)流可使換熱系數(shù)提高20％以上；對(duì)強(qiáng)制對(duì)流可使傳熱系數(shù)提高10％以上。本換熱設(shè)備在蒸發(fā)或冷凝系統(tǒng)中，可使換熱系數(shù)提高30％以上；另外，在冷凝換熱領(lǐng)域應(yīng)用，能夠?qū)⒛钽瞿D(zhuǎn)變?yōu)橹闋罾淠?，可以提高換熱效率十幾倍。

(9)結(jié)構(gòu)緊湊：由于在換熱板片上始終有超聲波能量傳遞，換熱片之間的距離可以小于普通的板式換熱器板片距離，在相同換熱面積的情況下，其換熱板組體積小于同樣換熱面積的板式換熱器，小于同樣換熱面積管殼式換熱器體積的1/3，重量更輕。

(10)可靠耐用：換熱板片采用焊接方式，使得換熱器整體密封性能大大提高；外殼采用普通管殼換熱器的加工標(biāo)準(zhǔn)，提高了應(yīng)用壓力范圍。

(11)市場(chǎng)應(yīng)用靈活方便。本項(xiàng)目產(chǎn)品生產(chǎn)加工采用特殊工藝，比普通的板式(或螺旋板、板殼式)換熱器工藝簡(jiǎn)單，而且效率高、加工精度高，即使不使用抗垢功能，也具有非常好的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，即也可以以普通換熱器的價(jià)格出售，參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。

(12)除垢防垢方式靈活。根據(jù)結(jié)垢速度或產(chǎn)生影響的不同，可以采取連續(xù)防垢除垢，也可以采取間歇方式，最大限度的提高產(chǎn)品性價(jià)比。

(13)節(jié)省運(yùn)輸安裝費(fèi)用，節(jié)省金屬材料。在同等換熱量條件下，本發(fā)明換熱器換熱效率高、體積小、重量輕，方便運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)安裝。

(14)防垢除垢核心部件使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)行中免維護(hù)。

本發(fā)明換熱器特別適合應(yīng)用在冷凝換熱、廢水蒸發(fā)、海水淡化、污水源熱泵、地?zé)岚l(fā)電、膨脹發(fā)電機(jī)組、物料蒸發(fā)等結(jié)垢快速而且結(jié)垢嚴(yán)重的領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為本發(fā)明不結(jié)垢板殼式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明不結(jié)垢板殼式換熱器換熱板組的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明不結(jié)垢板殼式換熱器換熱板組的另一結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4-1為本發(fā)明不結(jié)垢板殼式換熱器換熱板片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4-2為本發(fā)明不結(jié)垢板殼式換熱器換熱板片的另一結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明不結(jié)垢板殼式換熱器換熱板組的安裝示意圖。

圖6為本發(fā)明換熱器的功率超聲波發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明換熱器殼體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為本發(fā)明換熱器殼體的另一結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為其他結(jié)構(gòu)換熱板片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為其他結(jié)構(gòu)換熱板片的的另一結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11為功率超聲波發(fā)生器安裝的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12為能量波傳遞機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖13為能量波傳遞機(jī)構(gòu)的安裝示意圖。

圖14為適用于大型換熱器的組裝示意圖。

圖15為適用于大型換熱器的另一組裝示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。

實(shí)施例一

請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明揭示了一種不結(jié)垢板殼式換熱器，所述不結(jié)垢板殼式換熱器包括：換熱板組1、至少一縱向功率超聲傳遞系統(tǒng)2、至少一功率能量波發(fā)生器3、至少一導(dǎo)流隔板4、膨脹節(jié)5、殼體6；

所述換熱板組1、各縱向功率超聲傳遞系統(tǒng)2、各導(dǎo)流隔板4設(shè)置于殼體內(nèi)，功率能量波發(fā)生器3連接對(duì)應(yīng)的縱向功率超聲傳遞系統(tǒng)2；換熱器內(nèi)部和管板之間設(shè)置所述膨脹節(jié)5。

換熱板組1包括：上管板1.1，下管板1.2，傳熱片1.3；傳熱片1.3和上管板1.1、下管板1.2之間要進(jìn)行很好的焊接。

如圖2、3所示：傳熱片在管板上的安裝排列方式可以是方形換熱板組1.4，也可以是多邊形換熱板組1.5(目的是單位體積內(nèi)換熱面積大)。

如圖4-1、圖4-2、圖5所示：換熱板組1由換熱板片1.3加工組成，在換熱板片上有安裝傳遞超聲波能量的開孔1.6，在換熱板片的兩側(cè)均勻的焊接有金屬圓柱1.7，在換熱板片的兩側(cè)也可以均勻的焊接有金屬條1.8，起到換熱片之間相互支持的作用，根據(jù)使用壓力的大小來決定金屬圓柱1.7或金屬條1.8的焊接密度。另外金屬條1.8的形狀在此處只是舉例，可以是其它各種形狀，都在本專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。

如圖6所示：功率超聲波發(fā)生器3，采用的是變頻移相多峰值隨動(dòng)控制技術(shù)，有多個(gè)可調(diào)參數(shù)，能夠適應(yīng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)條件下的功率超聲的有效傳遞，以達(dá)到最好的應(yīng)用效果。

縱向功率超聲傳遞系統(tǒng)2由專用螺母2.1、能量波傳振桿2.2、專用密封件2.3、能量波傳振環(huán)2.4組成。其中，能量波傳振桿2.2和能量波傳振環(huán)2.4要用特殊傳振性好的材料加工，并進(jìn)行特殊的熱處理。能量波傳振環(huán)2.4和換熱板片1.3之間在安裝前要進(jìn)行研磨處理，以確保在壓緊狀態(tài)時(shí)的密封效果，必要時(shí)可以采用釬焊、摩擦焊接、電阻焊等方式處理。

如圖7所示：是殼體6的整體效果圖，殼體6包括板程的出口6.1、板程的入口6.4、殼程的入口6.2、殼程的出口6.3。當(dāng)殼程和管程有不同溫度的物料流動(dòng)時(shí)，換熱板片在功率超聲波發(fā)生器3和功率超聲傳遞系統(tǒng)2的驅(qū)動(dòng)下，致使換熱板片1.3上的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)都產(chǎn)生高頻橢圓運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)的結(jié)果具有很好的防垢除垢和強(qiáng)化換熱效果。

工作原理：本發(fā)明不結(jié)垢換熱器在正常工作時(shí)，壓力高、溫度高、潔凈的工質(zhì)在殼程通過，壓力低、吸收熱量、或被蒸發(fā)的工質(zhì)在板程通過，由于兩種流動(dòng)的工質(zhì)存在溫差，在流動(dòng)過程中就會(huì)有熱量傳遞，為了強(qiáng)化傳熱效果，一般采用逆流流動(dòng)方式，以降膜式濃鹽污水蒸發(fā)器為例說明其工作原理，如圖7所示：被蒸發(fā)濃鹽污水從6.4板程的入口進(jìn)入換熱器的板程，在上升過程中吸收熱量后從6.1是板程的出口進(jìn)入到下一個(gè)工序。新鮮蒸汽從6.2殼程的入口進(jìn)入，和濃鹽污水的流動(dòng)方向相反，從6.3殼程的出口進(jìn)入到下道工序。濃鹽污水中含鹽量比較高，還含有多種熱敏性物料，在蒸發(fā)濃縮時(shí)易在換熱板片1.3的污水側(cè)受熱而分解變質(zhì)或在加熱壁面上形成結(jié)疤,從而影響蒸發(fā)效率和熱能的利用率。

為了解決上述結(jié)垢結(jié)疤的問題，以圖1為例在其上面安裝了3套超聲能量傳遞系統(tǒng)。如圖6所示，功率超聲波發(fā)生器3與能量波傳振桿2.2通過專用密封件2.3緊密連接；每個(gè)換熱板片1.3之間都有能量波傳振環(huán)2.4，它們通過能量波傳振桿2.2和專用螺母2.1緊密連接，這樣功率超聲波發(fā)生器3產(chǎn)生的變頻移相多峰值功率信號(hào)通過縱向功率超聲傳遞系統(tǒng)2就傳遞到了每一個(gè)換熱片1.3上。

圖1和圖7案例中共安裝了三套縱向功率超聲傳遞系統(tǒng)2和三個(gè)功率超聲波發(fā)生器3，通過傳遞波形的可視化調(diào)節(jié)，使三套系統(tǒng)的能量協(xié)調(diào)工作，保持換熱板片1.3表面上的質(zhì)點(diǎn)始終保持高頻橢圓運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)的結(jié)果不具有很好的防垢除垢效果，而且具有非常好的強(qiáng)化換熱效果，高出普通換熱面的30％以上。

如圖8所示：這是本發(fā)明的另一種組裝模式，在換熱片1.9上不開口，但在上面還需要安裝金屬柱或金屬條，起到支撐的作用。其能量波傳遞的方式通過折流板來傳遞，如圖9所示，在折流板8上加工有連接功率超聲波發(fā)生器3的能量接口9，整體安裝形式如圖10、11所示。這種安裝方式要求傳遞能量的折流板8和每一片換熱片1.9要進(jìn)行緊密焊接。

功率超聲波發(fā)生器3工作時(shí)產(chǎn)生的高頻低振幅能量波通過折流板8傳遞到每一個(gè)換熱片1.9上，使換熱板片1.9表面上的質(zhì)點(diǎn)始終保持高頻橢圓運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)的結(jié)果不僅具有很好的防垢除垢效果，而且具有非常好的強(qiáng)化換熱效果，高出普通換熱面的30％以上。為了防止上下管板處結(jié)垢，在上下管板處也可以安裝功率超聲波發(fā)生器3，通過管板把功率超聲波能量傳遞到每個(gè)換熱板片1.9上。

如圖12所示：圖12是本發(fā)明的又一種組裝模式，能量接口11和橫向能量傳遞桿10組成了能量波的傳遞系統(tǒng)，安裝方式如圖13所示，橫向能量傳遞桿10要和每一片換熱片1.9要進(jìn)行緊密接觸。功率超聲波發(fā)生器3工作時(shí)產(chǎn)生的高頻低振幅能量波通過能量接口11和橫向能量傳遞桿10傳遞到每一個(gè)換熱片1.9上，達(dá)到除垢防垢和強(qiáng)化換熱的效果。

如圖14所示，是針對(duì)大型換熱設(shè)備的一種組裝方式。即一個(gè)換熱設(shè)備上安裝有多個(gè)橫向能量傳遞桿10，并在其上面安裝多個(gè)功率超聲波發(fā)生器3，工作原理同上。

如圖15所示，是針對(duì)大型換熱設(shè)備的另一種組裝方式。即一個(gè)換熱設(shè)備上安裝有多個(gè)縱向功率超聲傳遞系統(tǒng)2，并在其上面安裝多個(gè)功率超聲波發(fā)生器3。工作原理同上。安裝調(diào)試時(shí)通過傳遞波形的可視化調(diào)節(jié)，使多套系統(tǒng)的能量傳遞協(xié)調(diào)工作，保持換熱板片1.3表面上的質(zhì)點(diǎn)始終保持高頻橢圓運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)除垢防垢和強(qiáng)化換熱的效果。

當(dāng)換熱溫差較大時(shí)，會(huì)使換熱板片產(chǎn)生較大的伸縮變形，為了安全考慮在換熱器內(nèi)部和管板之間加裝膨脹節(jié)5，如圖1所示。當(dāng)換熱溫差不大時(shí)，換熱板片產(chǎn)生較大的伸縮變形不會(huì)影響整體強(qiáng)度時(shí)，可以采用兩端固定管板式安裝方案，如圖11所示。

實(shí)施例二

一種不結(jié)垢板殼式換熱器，所述不結(jié)垢板殼式換熱器包括：換熱板組、至少一縱向功率超聲傳遞系統(tǒng)、至少一功率能量波發(fā)生器、至少一導(dǎo)流隔板、殼體；

所述換熱板組、各縱向功率超聲傳遞系統(tǒng)、各導(dǎo)流隔板設(shè)置于殼體內(nèi)，功率能量波發(fā)生器連接對(duì)應(yīng)的縱向功率超聲傳遞系統(tǒng)；換熱器內(nèi)部和管板之間設(shè)置所述膨脹節(jié)。

綜上所述，本發(fā)明提出的不結(jié)垢板殼式換熱器，不但具有板式換熱器換熱效率高、占地面積小的特點(diǎn)；還具有管殼式換熱器的耐高溫高壓的特點(diǎn),而且強(qiáng)化換熱效果顯著，代表高效節(jié)能換熱產(chǎn)品的發(fā)展方向。

這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實(shí)施例中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對(duì)于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實(shí)施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實(shí)現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對(duì)這里所披露的實(shí)施例進(jìn)行其它變形和改變。