本實用新型涉及板殼式換熱器，尤其是涉及一種適用于板殼式換熱器的具有橫向分區(qū)的側(cè)流程板殼式換熱板以及使用該換熱板的多流程可拆卸板殼式換熱器。

背景技術(shù)：

管殼式換熱器(STHE)、板式換熱器(PHE)以及板殼式換熱器(PSHE)都是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的換熱器類型，其中管殼式換熱器是以封閉在殼體中管束的壁面作為換熱面的間壁式換熱器，殼體多為圓筒形，內(nèi)部裝有管束，管束兩端固定在管板上，進行換熱的冷熱兩種流體分別在管程和殼程內(nèi)流動，總體上為錯流流動，這種換熱器結(jié)構(gòu)簡單、操作可靠，尤其是能夠在高溫、高壓下使用；板式換熱器是由一系列具有波紋形狀的金屬板片疊裝而成的高效換熱器，多個換熱板片組裝在一起形成相互交替的冷熱流道，冷熱流體通過板片進行熱量交換，其流動平行于換熱面且多為并流或逆流流動方式，這種換熱器具有換熱效率高、熱損失小、結(jié)構(gòu)緊湊輕巧、占地面積小、安裝清洗方便、使用壽命長等特點。

板殼式換熱器可以被視為介于上述管殼式換熱器和板式換熱器之間的一種結(jié)構(gòu)形式，它兼顧了二者的優(yōu)點：①以板為傳熱面，傳熱效能好；冷熱介質(zhì)流道在換熱器內(nèi)部交替布置，產(chǎn)生的湍流和完全逆流型式確保了板片間極高的傳熱性能，傳熱系數(shù)可以比管殼式換熱器高出幾倍。②結(jié)構(gòu)緊湊，體積小。③耐溫、抗壓，最高工作溫度可達800℃，最高工作壓力可達6.3兆帕，特殊形式的還可以應用于更高的溫度和壓力。④波紋板面導致較高的表面剪切應力，不易結(jié)垢。⑤采用特殊端蓋法蘭結(jié)構(gòu)的板殼式換熱器可以拆開清洗換熱通道。板殼式換熱器尤其適用于兩側(cè)換熱介質(zhì)流量差別較大的工藝場合，殼側(cè)通道由于配置接管的靈活性允許大流量通過，小流量換熱介質(zhì)則進入換熱器的板側(cè)通道。如上所述，由于結(jié)合了板式和管殼式換熱器的優(yōu)點，板殼式換熱器成為在各種工業(yè)領(lǐng)域得以廣泛使用的高性能換熱設(shè)備。這種換熱器的普及性歸因于其許多獨特和有利的產(chǎn)品屬性，其中包括高傳熱系數(shù)，全焊接結(jié)構(gòu)，無或極少墊片材料，適用于高溫、高壓、低溫、低壓各種工況條件以及可根據(jù)運行工況準確地選型定制的高度靈活性。

圖1A是作為現(xiàn)有技術(shù)的板殼式換熱器的工作原理結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1A所示，典型的板殼式換熱器主要包括：用于板側(cè)流體(A流體)進出換熱器的接管Ai、Ao，用于殼側(cè)流體(B流體)進出換熱器的接管Bi、Bo，換熱器殼體C，以及位于換熱器殼體C內(nèi)的換熱芯體D，該換熱芯體D是由一系列先后組裝的冷壓成型的圓形換熱板組成。進而，如圖1A右側(cè)的換熱板實物圖所示，每塊換熱板上還開設(shè)有兩個圓孔F作為板側(cè)流體的出入口，兩塊相鄰的換熱板沿周邊接觸處嚴密地焊接在一起形成板對E，板對E形成板側(cè)流體的流道，兩個板對E之間沿著圓孔F的周邊焊接在一起以形成殼側(cè)流體的流道，完全焊接好的圓柱形換熱芯體D最后安裝在換熱器殼體C中，從而形成殼側(cè)流動空間。圖1B中更加清楚地顯示了用于常規(guī)板殼式換熱器的圓形換熱板的結(jié)構(gòu)細節(jié)，如圖1B所示，在常規(guī)板殼式換熱器的換熱板的上下兩端分別設(shè)有用于板側(cè)流體的圓形進口5和圓形出口6，并且在換熱板表面設(shè)有通過冷壓形成的不同形式的波紋2以增強流動紊流和換熱系數(shù)。如上所述，兩塊換熱板沿周邊3焊接在一起形成如圖1A中所示的板對E，A流體在板對內(nèi)流動(也就是形成板側(cè)流道)；相鄰板對E之間則沿著圓形進出口5、6的圓孔邊緣焊接在一起，以實現(xiàn)板側(cè)流道與殼側(cè)流道之間的密封，B流體在殼體內(nèi)的板對間流動(也就是形成殼側(cè)流道)。

雖然上面的示意圖中沒有示出，在板殼式換熱器殼體的前后端還分別設(shè)有前后端蓋，它們與換熱器殼體焊接在一起以形成承壓和密封能力。如果需要具備能夠打開以清洗換熱通道的能力，可以將前端蓋設(shè)計為法蘭結(jié)構(gòu)，并將前端蓋與換熱芯體焊接在一起，與換熱器殼體之間則通過法蘭接管連接在一起。在需要清洗換熱通道時，前端蓋與換熱芯體可以整體從殼體中抽出。另外，換熱芯體與殼體之間必須有足夠的間隙，以保證殼側(cè)流體在軸向的分布，為了讓近乎所有的殼側(cè)流體流過換熱芯體，必須在換熱芯體與殼體內(nèi)壁之間安裝導流機構(gòu)，最大程度地減少換熱芯體與殼體之間的流動短路。有關(guān)專門解決導流密封方面的問題的技術(shù)方案，可參見美國專利US 8453721 B2。

與板式換熱器的矩形換熱板情況相同，構(gòu)成板殼式換熱器的換熱芯體的圓形換熱板極大地影響到換熱器的整體性能和工作狀況，一般而言板殼式換熱器的性能可以通過以下幾種參數(shù)的改變來調(diào)整和優(yōu)化其換熱性能和流動性能：1)換熱板板紋；2)換熱板尺寸(直徑)；3)板孔尺寸及中心孔間距；4)板數(shù)；以及5)冷熱流體各自的流程數(shù)。需要特別說明的是，在本技術(shù)領(lǐng)域中的流程和流道屬于彼此相關(guān)聯(lián)但是含義不同的技術(shù)術(shù)語，以板式換熱器為例，流程指板式換熱器內(nèi)一種介質(zhì)同一流動方向的一組并聯(lián)流道，而流道指板式換熱器內(nèi)相鄰兩板片組成的介質(zhì)流動通道。而在板殼式換熱器中存在相同的概念，考慮到其結(jié)構(gòu)上的因素，將流程和流道進一步區(qū)分定義為板側(cè)和殼側(cè)。根據(jù)上述定義可知圖1A所示為板殼式換熱器為單流程設(shè)計或者單殼程單板程設(shè)計。

從理論上說，在其它參數(shù)保持不變的情況下，通過增加流程數(shù)改變可以滿足任何高效率工況的需求，尤其是對于低流速或小溫差的工業(yè)應用而言有時要求多流程設(shè)計(multiple passes design)。圖2顯示的是一個三流程板殼式換熱器的工作原理圖，如圖所示，板殼式換熱器是由殼體10、換熱芯體11，前端蓋18和后端蓋19組成。冷流體(殼側(cè)流體，A流體)17從殼側(cè)下端的接管12進入換熱器，第一流程向上流動，第二流程時向下流動，第三流程時再次向上流動，然后從殼側(cè)上端的接管13流出換熱器。熱流體(板側(cè)流體，B流體)16從位于后端蓋19的接管14流入，同樣地經(jīng)過三個流程后從位于前端蓋18的接管15流出換熱器。如圖所示，冷熱流體在每個流程中流向彼此相反形成逆流，以最大程度地實現(xiàn)換熱潛力。

盡管有眾多優(yōu)點，現(xiàn)有的常規(guī)板殼式換熱器仍存在如下一系列技術(shù)問題和使用中的不方便性：

1)如圖1B所示，源于圓形換熱板的固有幾何特征，與板式換熱器的矩形換熱板相比較而言，板殼式換熱器的板側(cè)流體的流道長寬比較低，大約在1.0左右。因而，對溫差比較小的工業(yè)應用而言單流程的換熱板設(shè)計無法有效地傳遞熱量，經(jīng)常不能達到熱力優(yōu)化，并且同樣工況所需要的換熱面積相對于可拆卸板式換熱器較高，因而明顯地增加了換熱器的成本。

2)同樣地源于圓形換熱板的固有幾何特征，板側(cè)流體在進出口之間的流動本質(zhì)上是不均勻的?？拷醒?yún)^(qū)域的流體流程7最短，流速最大；靠近周邊區(qū)域的流體流程8最長，流速最小，這種流動不均勻性影響了整體換熱性能。在國際申請申請WO 2012159882 A1中公開了通過在進出口之間引進擋流波紋以試圖在一定程度上減少這種不均勻性，但這無法從根本上解決在1)中所描述的圓形換熱板的流程短這一固有弱點。

3)對換熱效率要求比較高的應用而言，解決流程短的唯一實際方案是采用多流程設(shè)計?，F(xiàn)有技術(shù)中實現(xiàn)多流程板殼式換熱器的方法是通過將換熱芯體分成多個分組。在每兩個分組之間安裝折流板或擋流板，從而迫使板側(cè)流體改變流動方向。同時在殼側(cè)也需要在相應位置安裝折流板或擋流板)，以確保板側(cè)與殼側(cè)的流動保持逆流狀態(tài)。但是如圖2所示，板殼式換熱器的多流程設(shè)計總需要在后端蓋19上安裝接管14，但是由于承壓和密封上的原因，板側(cè)接管必須同時焊接到換熱芯體11和后端蓋19上，以實現(xiàn)換熱芯體11與殼體10之間的完全密封。在這種情況下，多流程板殼式換熱器的前后端蓋就必須與殼體焊接在一起，因此這種多流程板殼式換熱器就不能打開以進行機械清洗，只能進行化學清洗。正是由于這個原因，多流程板殼式換熱器一般只適用于兩邊流體都干凈的工業(yè)應用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的諸多技術(shù)問題，尤其是解決以上描述的板殼式換熱器的兩個主要缺點：1)單板流程太短，因此降低了整體換熱能力；2)多流程設(shè)計下的板殼式換熱器不能打開，因此無法進行機械清洗。

根據(jù)本實用新型的第一技術(shù)方案，提供一種用于板殼式換熱器的側(cè)流程換熱板，所述側(cè)流程換熱板借助于板側(cè)折流條在其板側(cè)流道形成兩個橫向分區(qū)，其中，所述板側(cè)折流條的長度小于換熱板的徑向長度，以允許板側(cè)流體在一端相連通的兩個橫向分區(qū)之間流動，所述板側(cè)流體的進出圓孔分別設(shè)置在兩個橫向分區(qū)不連通的另一端的兩側(cè)。

優(yōu)選地，在根據(jù)上述第一技術(shù)方案的側(cè)流程換熱板中，所述側(cè)流程換熱板借助于殼側(cè)折流條在其殼側(cè)流道形成兩個橫向分區(qū)，其中，所述殼側(cè)折流條的長度等于換熱板的徑向長度，以實現(xiàn)殼側(cè)流體與所述板側(cè)流體呈逆流狀態(tài)的殼側(cè)折流。

根據(jù)本實用新型的第二技術(shù)方案，提供一種用于板殼式換熱器的隔離區(qū)換熱板，所述隔離區(qū)換熱板借助于板側(cè)折流條在其板側(cè)流道形成兩個橫向分區(qū)，其中，所述板側(cè)折流條的長度等于換熱板的徑向長度，從而在所述板側(cè)流道形成兩個相互隔離的橫向分區(qū)，并分別在所述兩個相互隔離的橫向分區(qū)的上下兩端設(shè)置一對用于所述板側(cè)流體的進出圓孔。

優(yōu)選地，在根據(jù)上述第二技術(shù)方案的隔離區(qū)換熱板中，所述隔離區(qū)換熱板借助于殼側(cè)折流條在其殼側(cè)流道形成兩個橫向分區(qū)，其中，所述殼側(cè)折流條的長度等于換熱板的徑向長度，以實現(xiàn)殼側(cè)流體與所述板側(cè)流體呈逆流狀態(tài)的殼側(cè)折流。

優(yōu)選地，在上述技術(shù)方案中，所述換熱板為圓形或橢圓形。

優(yōu)選地，在上述技術(shù)方案中，所述換熱板可通過幾何特征的變化以取得不同的熱力性能，具有不同幾何特征的所述換熱板可以混合配置在同一換熱芯體內(nèi)。

優(yōu)選地，在上述技術(shù)方案中，所述幾何特征包括平滑表面、V形魚紋波、圓形或不規(guī)則的凹坑、釘柱以及其它用于加強換熱的結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本實用新型的第三技術(shù)方案，提供一種板殼式換熱器，包括前后端蓋、殼體和換熱芯體，將多個根據(jù)上述第一技術(shù)方案的側(cè)流程換熱板沿周邊以及進出圓孔交替焊接在一起，形成板側(cè)流道和殼側(cè)流道相互交替的所述換熱芯體。

根據(jù)本實用新型的第四技術(shù)方案，提供一種多流程板殼式換熱器，包括前后端蓋、殼體和換熱芯體，將多個根據(jù)上述第一技術(shù)方案的側(cè)流程換熱板沿周邊以及進出圓孔交替焊接在一起，形成緊靠后端蓋的兩個流程的換熱芯體部分，并且將多個根據(jù)上述第二技術(shù)方案的隔離區(qū)換熱板沿周邊以及進出圓孔交替焊接在一起，形成除了緊靠后端蓋的兩個流程以外的所有其他流程的換熱芯體部分。

優(yōu)選地，在根據(jù)上述技術(shù)方案的多流程板殼式換熱器中，所述側(cè)流程換熱板用于在縱向方向上完成流程方向調(diào)轉(zhuǎn)，以便在所述后端蓋上無需設(shè)置板側(cè)接管，并且使所述換熱芯體可以從所述殼體拆卸。

優(yōu)選地，在根據(jù)上述技術(shù)方案的板殼式換熱器中，所述板側(cè)流道和殼側(cè)流道通過相鄰換熱板之間的平面接觸而形成，并且殼側(cè)導流、折流和隔離機構(gòu)無需焊接。

優(yōu)選地，在根據(jù)上述技術(shù)方案的板殼式換熱器中，所述殼側(cè)導流、折流和隔離機構(gòu)可部分地或完全地由焊接結(jié)構(gòu)或其它密封結(jié)構(gòu)取代。

優(yōu)選地，在根據(jù)上述技術(shù)方案的板殼式換熱器中，通過換熱板上折流條和殼邊擋流板的有效布置，相鄰換熱流道之間的相對流動方向可以設(shè)置為完全逆向流、完全同向流、逆向同向混合流或者交叉流，以實現(xiàn)不同應用工況下的熱力優(yōu)化。

根據(jù)本實用新型的上述技術(shù)方案，公開了一種用于板殼式換熱器的新型換熱板的結(jié)構(gòu)和設(shè)計，并實現(xiàn)了一種換熱效率更高、板側(cè)接管都設(shè)置在前端法蘭蓋上從而易于維修/清洗的多流程板殼式換熱器。本實用新型的特征、技術(shù)效果和其他優(yōu)點將通過下面結(jié)合附圖的進一步說明而變得顯而易見。

附圖說明

現(xiàn)在將參考附圖通過示例的方式來描述本實用新型，其中：

圖1A是表示常規(guī)單流程板殼式換熱器的工作原理的局部剖解示意圖，圖中還同時示出用于常規(guī)板殼式換熱器的圓形換熱板的實物圖；

圖1B表示用于常規(guī)板殼式換熱器的圓形換熱板的結(jié)構(gòu)細節(jié)；

圖2是常規(guī)三流程板殼式換熱器的工作原理和流程示意圖；

圖3是根據(jù)本實用新型實施例的以板側(cè)流體的流路為例的具有橫向分區(qū)的側(cè)流程換熱板的結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖；

圖4是根據(jù)本實用新型實施例的以殼側(cè)流體的流路為例的具有橫向分區(qū)的側(cè)流程換熱板的結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖；

圖5是根據(jù)本實用新型實施例的采用側(cè)流程換熱板的板殼式換熱器的簡化組裝和流程示意圖；

圖6是根據(jù)本實用新型變形例的以板側(cè)流體的流路為例的具有橫向隔離分區(qū)的隔離區(qū)換熱板的結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖；

圖7是根據(jù)本實用新型變形例的以殼側(cè)流體的流路為例的具有橫向隔離分區(qū)的隔離區(qū)換熱板的結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖；

圖8是根據(jù)本實用新型變形例的換熱芯體可拆卸的多流程板殼式換熱器的的簡化組裝和流程示意圖。

具體實施方式

下面，結(jié)合附圖詳細地說明本實用新型優(yōu)選實施例的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征以及所達到的技術(shù)目的和技術(shù)效果。

首先，本實用新型克服了關(guān)于常規(guī)板殼式換熱器的圓形換熱板的如下技術(shù)局限：以板側(cè)流程為例，板側(cè)流體在圓形換熱板上單向流動，單個換熱板上的板側(cè)流程比較短，而且板側(cè)流體在圓形換熱板的進出口之間的流動不均勻，影響了整體換熱能力。其次，本實用新型還克服了關(guān)于常規(guī)的多流程板殼式換熱器的如下技術(shù)偏見：多流程板殼式換熱器需要在前后端蓋分別設(shè)置板側(cè)流體的接口及其接管，由于這種板殼式換熱器的前后端蓋必須與換熱器殼體焊接在一起，從而無法打開進行機械清洗，只能進行化學清洗。上述技術(shù)局限和偏見大量出現(xiàn)在介紹板殼式換熱器的現(xiàn)有技術(shù)資料中，本實用新型的發(fā)明人通過創(chuàng)造性的技術(shù)方案根本性地顛覆了這一點，核心發(fā)明構(gòu)思在于將常規(guī)的圓形換熱板分成兩個橫向分區(qū)，并通過特殊斑紋設(shè)計在板側(cè)和殼側(cè)形成兩個彼此連通或者相互隔離的流動分區(qū)，有關(guān)結(jié)構(gòu)細節(jié)和工作原理見下文所述。

在常規(guī)的單流程板殼式換熱器中，由于板側(cè)流程太短所以降低了整體換熱能力，根據(jù)本實用新型的優(yōu)選實施例，幫助解決這一問題的關(guān)鍵部件是具有兩個橫向分區(qū)并且將板側(cè)流體的進出口圓孔布置到同一端的圓形換熱板，這種特殊的換熱板可稱之為側(cè)流程換熱板(Lateral pass plate)，其詳細的工作原理結(jié)合圖3-圖5展開闡述。

圖3是根據(jù)本實用新型實施例的以板側(cè)流體的流路為例的具有橫向分區(qū)的側(cè)流程換熱板的工作原理示意圖；圖4是根據(jù)本實用新型實施例的以殼側(cè)流體的流路為例的具有橫向分區(qū)的側(cè)流程換熱板的工作原理示意圖；圖5是根據(jù)本實用新型實施例的采用側(cè)流程換熱板的單流程板殼式換熱器的簡化組裝和流程示意圖。圖3所示的中間的板側(cè)折流條22由相鄰兩塊圓形換熱板上壓制成形的兩條平直紋路相互接觸形成，從而無需焊接，換熱芯體組裝后板間的壓力可以確保所需的密封。在圖3中還顯示了具有兩個連通橫向分區(qū)的側(cè)流程換熱板的板側(cè)流體的流動軌跡，首先，板側(cè)流體經(jīng)由右下方的進口圓孔20流入，中間的板側(cè)折流條22可以防止板側(cè)流體直接流向左下方的出口圓孔21，并引導板側(cè)流體沿箭頭23所示的方向經(jīng)由板內(nèi)流道向換熱板的頂部流動。其次，由于板側(cè)折流條22的長度小于圓形換熱板的直徑，從而在換熱板的頂部留出一個開口24，以便讓板側(cè)流體可以從右側(cè)分區(qū)向左側(cè)分區(qū)橫向地流動。然后，沿箭頭25所示的方向引導板側(cè)流體經(jīng)由板內(nèi)流道進一步向下流動，并最終由左下方的出口圓孔21流出。這種橫向流程設(shè)計讓同一塊圓形換熱板上的流動距離增加了一倍，流道寬度和流通截面積減少了約一倍，這使得在同樣直徑的圓板上流道的長寬比從大約1增加到大約4，因此同樣流量下的流速和換熱系數(shù)會明顯提高，而且對小溫差下的換熱能力也會明顯提高。同時，板側(cè)流體的流動不均勻性比圖1B所示的傳統(tǒng)圓形換熱板得到明顯改進。

在板殼式換熱器中，殼側(cè)流體的流道由相鄰的兩個板對形成，圖4所示的中間的殼側(cè)折流條28由相鄰的兩個板對中直接相對的兩塊換熱板上，向殼邊凸起的的兩條平直紋路相互接觸形成。在圖4中還顯示了具有兩個橫向分區(qū)的側(cè)流程換熱板的殼側(cè)流體的流動軌跡，需要注意的是，殼側(cè)進出口接管12、13在換熱器外殼上的位置也相應地進行了調(diào)整，而且不同于板側(cè)折流條22，殼側(cè)折流條28延伸到整個圓板直徑。首先，殼側(cè)流體從殼側(cè)進口接管12流入換熱器并進入殼體10與換熱芯體11之間的間隙分布區(qū)30，分布區(qū)30的一邊由導流板31密封，另一邊由底部折流板29擋住。因此，殼側(cè)流體就沿著箭頭32所示的方向經(jīng)由板間流道向上流動，并進入頂部分布區(qū)33。接著，在這里殼側(cè)流體從左側(cè)分區(qū)流向右側(cè)分區(qū)，并沿著箭頭34所示的方向進一步經(jīng)由板間流道向下流動。最后，殼側(cè)流體進入殼體10與換熱芯體11之間的間隙分布區(qū)35，并在右側(cè)導流板31和底部折流板29的共同限制下，從殼側(cè)出口接管13流出換熱器。因為殼側(cè)流體與板側(cè)流體的流動區(qū)域大致相同，但流向正好相反，從而可以形成較高程度的純逆流狀態(tài)，實現(xiàn)最大的傳熱潛力。

在圖5中顯示了采用了圖3和圖4中所示的側(cè)流程換熱板的一個完整的單流程板殼式換熱器。如圖5所示，根據(jù)本實用新型實施例的單流程板殼式換熱器包括殼體10、前端蓋18、后端蓋19以及由一系列根據(jù)本實用新型實施例的側(cè)流程換熱板56組裝而成的換熱芯體，其中折流板29位于換熱芯體的底部。板側(cè)流體由設(shè)置于前端蓋18上的進口接管14進入換熱器，并從設(shè)置于前端蓋18上的出口接管15流出換熱器，而殼側(cè)流體由殼側(cè)接管12流入換熱器并從出口接管13流出換熱器。圖5中所示的這種配置實質(zhì)上等同于一個板側(cè)雙流程換熱器，但在后端蓋19上沒有設(shè)置接管。

需要特別指出的是，上述側(cè)流程換熱板也可以被配置在采用圖2所示的常規(guī)設(shè)計的任何流程數(shù)的多流程板殼式換熱器中，與配置圖1B所示的常規(guī)換熱板的同樣流程數(shù)的多流程板殼式換熱器相比，配置本實用新型實施例的側(cè)流程換熱板會使熱力流動長度增加了一倍，換言之就是板側(cè)流體的流程增加了一倍，流道的長寬比大約增加了3倍。此外，根據(jù)本實用新型實施例的板程設(shè)計與常規(guī)的殼程設(shè)計可以配合使用，并不限定于必須同時采用根據(jù)圖3的板程設(shè)計和根據(jù)圖4的殼程設(shè)計，這一點類似于管殼式換熱器中多管程與多殼程可配合應用的情況，還能夠在一定程度上節(jié)省常規(guī)板殼式換熱器的改造成本。綜上所述，根據(jù)本實用新型實施例的側(cè)流程換熱板，比較理想地解決了在常規(guī)板殼式換熱器中，板側(cè)流程太短和板側(cè)流體的流動不均勻性所帶來的問題。

再者，根據(jù)本實用新型實施例的上述側(cè)流程換熱板還可以擴展到另一種重要的流程布置變形例，從而使得根據(jù)本實用新型變形例的配置所制造的多流程板殼式換熱器不需要再后端蓋上設(shè)置任何接管，因此使多流程板殼式換熱器的換熱芯體也可以從殼體中抽出進行機械清洗，這就從根本上克服了現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)偏見，有關(guān)變形例的詳細工作原理結(jié)合圖6-圖8展開闡述。

圖6是根據(jù)本實用新型變形例的以板側(cè)流體的流路為例的具有橫向隔離分區(qū)的隔離區(qū)換熱板的工作原理示意圖；圖7是根據(jù)本實用新型變形例的以殼側(cè)流體的流路為例的具有橫向隔離分區(qū)的隔離區(qū)換熱板的工作原理示意圖；圖8是根據(jù)本實用新型變形例的換熱芯體可拆卸的多流程板殼式換熱器的的簡化組裝和流程示意圖。圖6顯示了根據(jù)變形例的圓形換熱板的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作原理，圖6所示的換熱板與圖3所示的側(cè)流程換熱板有兩處不同：1)板側(cè)折流條增加到整個直徑的長度，將板面分為左右兩個隔離區(qū)；2)在每一邊隔離區(qū)中在上下兩端各有一對板側(cè)流體的進出口圓孔，這種特殊的變種換熱板可稱之為隔離區(qū)換熱板，或者簡稱為隔離區(qū)板(Isolated Partition plate)。

具體而言，圖6所示的板側(cè)折流條28、61由相鄰兩塊圓形換熱板上壓制成形的兩條平直紋路相互接觸形成，從而無需焊接，換熱芯體組裝后板間的壓力可以確保所需的密封。需要注意的是，上述兩個板側(cè)流條28、61的作用就是隔離處于不同流程的板側(cè)流體，因此在整體上可以視為一個中央板側(cè)折流條。在圖6中還顯示了板側(cè)流體在隔離區(qū)換熱板的左右兩個橫向隔離分區(qū)中的流動軌跡，在右側(cè)隔離分區(qū)中，板側(cè)流體經(jīng)由進口圓孔20流入并直接流向?qū)某隹趫A孔64并進入下一流程，而在左側(cè)隔離分區(qū)中，來自前一流程的板側(cè)流體反向地經(jīng)由進口圓孔63流入并直接流向?qū)某隹趫A孔21。

如上所述，在板殼式換熱器中，殼側(cè)流體的流道由相鄰的兩個板對形成，圖7所示的兩個殼側(cè)折流條28、61由相鄰的兩個板對中直接相對的兩塊換熱板上向殼邊凸起的的兩條平直紋路相互接觸形成。需要注意的是，兩個殼側(cè)折流條與其板側(cè)折流條同樣地延伸到整個圓板直徑，它們也可以在整體上可以視為一個中央殼側(cè)折流條。在圖7中還顯示了采用這種隔離區(qū)換熱板的殼側(cè)流體在左右兩個橫向隔離分區(qū)中的流動軌跡，在左側(cè)隔離分區(qū)中，從殼側(cè)進口接管12流入換熱器的殼側(cè)流體進入殼體10與換熱芯體11之間的間隙分布區(qū)30，分布區(qū)30的一邊由導流板31密封，另一邊由底部折流板29擋住。因此，殼側(cè)流體就沿著箭頭32所示的方向經(jīng)由板間流道向上流動，并進入頂部分布區(qū)33。由于頂部分布區(qū)33的右側(cè)由被頂部折流板67擋住，殼側(cè)流體只能沿軸向/縱向流到下一個流程。在右側(cè)隔離分區(qū)中，來自于前一流程的殼側(cè)流體在頂部折流板67和右側(cè)導流板31的共同限制下，沿著箭頭34所示的方向經(jīng)由板間流道向下流動，然后殼側(cè)流體進入殼體10與換熱芯體11之間的間隙分布區(qū)35，并在右側(cè)導流板31和底部折流板29的共同限制下，最終從殼側(cè)出口接管13流出換熱器。同樣地，因為殼側(cè)流體與板側(cè)流體的流動區(qū)域大致相同，但流向正好相反，從而可以形成較高程度的純逆流狀態(tài)，實現(xiàn)最大的傳熱潛力。另外，通過換熱板上折流條和殼邊擋流板的有效布置，相鄰換熱流道之間的相對流動方向可以設(shè)置為完全逆向流、完全同向流、逆向同向混合流或者交叉流，以實現(xiàn)不同應用工況下的熱力優(yōu)化。

需要注意的是，在圖6和圖7中顯示是某一特定流程中板側(cè)流體和殼側(cè)流體的流動方向，而在相鄰流程中冷熱流體的流動方向會發(fā)生變化，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，不難理解流程發(fā)生變化后板側(cè)流體和殼側(cè)流體的流動情況，因此本文從略說明。另外，根據(jù)本實用新型變形例的板程設(shè)計還可以與常規(guī)的殼程設(shè)計配合使用，并不限定于必須同時采用根據(jù)圖7的板程設(shè)計和根據(jù)圖7的殼程設(shè)計，這能夠在一定程度上節(jié)省常規(guī)板殼式換熱器的改造成本。

通過結(jié)合使用上文所述的側(cè)流程換熱板隔離區(qū)換熱板，就可以實現(xiàn)滿足工況要求的更高流程數(shù)(例如4、6、8、10以及任何偶數(shù)流程數(shù)。需要指出的是，由于每一塊換熱板有兩個流程，所以若以每一塊換熱板為基準的話，則可實現(xiàn)的流程數(shù)實際上可為任何值，并沒有偶數(shù)流程這一局限)，并且板側(cè)接管全部設(shè)置在前端蓋上的可拆卸換熱芯體的多流程板殼式換熱器。在這種高流程數(shù)的板殼式換熱器中，緊靠后端蓋一側(cè)的兩個流程中使用側(cè)流程換熱板，剩余的其它流程中使用隔離區(qū)換熱板。實際上，在這種多流程設(shè)計中側(cè)流程換熱板的作用就是讓冷熱流體到達后端蓋前完成180度的掉頭，以避免在后端蓋上有任何板側(cè)接管。

圖8顯示了根據(jù)本實用新型變形例的六流程板殼式換熱器的結(jié)構(gòu)和流動原理，如圖8所示，所述六流程板殼式換熱器包括前端蓋18、后端蓋19以及由一組側(cè)流程換熱板56和兩組隔離區(qū)換熱板65組裝而成的換熱芯體，其中底部折流板29和頂部折流板67分別位于換熱芯體的底部和頂部。板側(cè)流體由設(shè)置于前端蓋18上的進口接管14進入換熱器，并從設(shè)置于前端蓋18上的出口接管15流出換熱器，而殼側(cè)流體由殼側(cè)接管12流入換熱器并從出口接管13流出換熱器。下面以板側(cè)流體的完整流路為例來說明所述六流程可拆卸板殼式換熱器的工作過程，板側(cè)流體從前端蓋18上的進口接管14進入換熱器，第一流程和第二流程在不同的隔離區(qū)換熱板完成，其中第一流程向上流動，第二流程向下流；接著，第三流程和第四流程在同一側(cè)流程換熱板完成，其中第三流程向上流動，第四流程向下流；最后，第五流程和第六流程分別在與第一流程和第二流程相對應的隔離區(qū)換熱板完成，其中第五流程向上流動，第六流程向下流，最后板側(cè)流體從位于前端蓋18上的出口接管14流出換熱器。關(guān)于殼側(cè)流體的流路則與上述板側(cè)流體的流路正好相關(guān)，本領(lǐng)域技術(shù)人員不難結(jié)合圖7了解其工作過程，因此本文省略說明。如從圖8可以看出那樣，緊靠后端蓋一側(cè)的第三和第四流程中才使用側(cè)流程換熱板，其它流程中使用隔離區(qū)換熱板，在這種變種多流程設(shè)計中，側(cè)流程換熱板實際上被用來在縱向方向上完成流程方向調(diào)轉(zhuǎn)(U-Turn)，以允許板側(cè)流體的出入口接管全部都安裝在前端蓋，因此就無需在后端蓋一側(cè)設(shè)置任何板側(cè)接管。

根據(jù)本實用新型實施例和變形例設(shè)計的板殼式換熱板及據(jù)此配置的板殼式換熱器與傳統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)相比有以下一系列優(yōu)點：

--解決了圓形板殼式換熱板的單板流程短的問題：根據(jù)本實用新型設(shè)計的板殼式換熱板通過專用折流條將圓形流道變成兩個橫向分區(qū)，從而減少了流通截面積，增加了板側(cè)流程的流動長度，使得在同樣直徑的圓板上流道的長寬比從大約1增加到大約4。

--實現(xiàn)了多流程結(jié)構(gòu)的換熱芯體可拆性：通過混合使用側(cè)流程換熱板和隔離區(qū)換熱板，可以實現(xiàn)多流程板殼式換熱器的換熱芯體的可拆性，因為無需在后端蓋上設(shè)置任何板側(cè)接管。這種結(jié)構(gòu)使得殼側(cè)可以打開進行機械清洗，從而使得多流程板殼式換熱器可用在一側(cè)可能有污垢的工業(yè)應用。

--整體更高效的換熱器：由于上述各種優(yōu)點，依照本實用新型可設(shè)計制作出換熱效率更高、成本更低和容易維護的單流程或多流程板殼式換熱器，滿足高溫、高壓、低溫、低壓應用中對高效率和可維護性板殼式換熱器的需要。

根據(jù)工況參數(shù)和所需的流程數(shù)，本實用新型所描述的板殼式換熱板有如下兩種典型的應用例。這兩種應用例需要兩組進出口和折流條的形狀。

【第一應用例】

在第一應用例中只使用側(cè)流程換熱板，其適用于任何流程數(shù)量的應用。

-壓制根據(jù)本實用新型實施例的側(cè)流程換熱板。

-將多個側(cè)流程換熱板沿周邊及進出口圓孔交替焊接在一起，形成冷熱流道相互交替的換熱芯體。如果是多流程則需要在流程變化的位置使用帶有盲孔的擋流板。這種擋流板與其它換熱板出自同一模具，唯一區(qū)別是其中一個圓孔不被沖開，以便改變板側(cè)流體的流動方向。

-對每一流程，在換熱芯體的頂部或底部安裝折流板。如果是單流程則只需在底部安裝折流板。

-將換熱芯體、前后端蓋、殼體、板邊接管、殼側(cè)接管焊接在一起形成整體換熱器。

-如果是單流程，板側(cè)兩個接管都在前端蓋；如果是多流程，板側(cè)一個接管在前端蓋，板側(cè)另一個接管在后端蓋。

【第二應用例】

在第二應用例中結(jié)合使用側(cè)流程換熱板和隔離區(qū)換熱板，以實現(xiàn)換熱芯體可拆卸的多流程板殼式換熱器(例如4、6、8、10以及任何偶數(shù)流程數(shù)，若以每一塊換熱板為基準，可實現(xiàn)的流程數(shù)實際上可為任何值，并沒有偶數(shù)流程這一局限)。

-根據(jù)本實用新型的實施例和變形例分別壓制兩類換熱板。其中，第一類為根據(jù)本實用新型變形例的隔離區(qū)換熱板，第二類為根據(jù)本實用新型實施例的側(cè)流程換熱板，這種類型的換熱板僅適用在緊靠后端蓋的流程中。

-將多個隔離區(qū)換熱板沿周邊以及圓孔交替焊接在一起，形成除了鄰近后端蓋的兩個流程以外的所有其它流程中的換熱芯體部分。

-將多個側(cè)流程換熱板沿周邊及圓孔交替焊接在一起，形成鄰近后端蓋的兩個流程的換熱芯體部分。

-將換熱芯體、法蘭式前端蓋、換熱芯體以及板側(cè)接管焊接在一起形成芯體組件。

-將圓形殼體、后壓力板、殼側(cè)配對法蘭盤以及殼側(cè)接管焊接在一起形成殼體組件。

-將芯體組件和殼體組件通過多個布置在法蘭周邊的螺栓夾緊在一起完成整體換熱器，在法蘭盤之間設(shè)有環(huán)形密封墊片。這種多流程板殼式換熱器中，板側(cè)的兩個接管都在前端蓋上。因此可打開進行機械清洗。

在上述實施例和變形例中，根據(jù)本實用新型技術(shù)方案的板殼式換熱器的殼側(cè)流程(殼程)與板側(cè)流程(板程)數(shù)量、長度相等但方向相反，從而實現(xiàn)了板側(cè)流體和殼側(cè)流體的純逆流狀態(tài)，并最大限度地提高冷熱流體之間的換熱效率。但是，需要特別強調(diào)的是，在本實用新型的板殼式換熱器中可以配合應用根據(jù)本實用新型的板程設(shè)計和根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的殼程設(shè)計，換言之，可以視具體工業(yè)應用僅僅根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案來改造板側(cè)流程，這一點尤其在傳統(tǒng)的板殼式換熱器的改造方面具有一定的成本優(yōu)勢。

從以上描述可知，雖然已描述和示出了本實用新型的各種實施例，但本實用新型不限于此，而是也可在所附權(quán)利要求限定的主題的范圍內(nèi)以其它方式體現(xiàn)。例如，對一側(cè)流體發(fā)生相變的工業(yè)應用(蒸發(fā)器，冷凝器)，可以將不發(fā)生相變的流體安排在本實用新型描述的側(cè)流程換熱板的板側(cè)，以提高單相傳熱系數(shù)，并將發(fā)生相變的流體安排到殼側(cè)。但在殼側(cè)不需要設(shè)置折流。這樣可以實現(xiàn)局部1流程對2流程的高效設(shè)計。再者，例如對一側(cè)或兩側(cè)流體發(fā)生相變，并有過熱或過冷需求的的工業(yè)應用(蒸發(fā)器，冷凝器)，也可以將發(fā)生相變的流體安排在本實用新型描述的側(cè)流程換熱板的板側(cè)。同一塊換熱板的一個側(cè)分區(qū)用來蒸發(fā)或冷凝，而另一個側(cè)分區(qū)可以用來實現(xiàn)過熱或過冷，這樣可以實現(xiàn)局部1流程對2流程的高效設(shè)計。還有，例如外殼、端板和換熱板可具有橢圓形狀等。這樣的橢圓形狀在本說明書的背景下包括在術(shù)語“圓形”中。換熱器也可具有附加的流動通道，并且多個端板和外殼可由此具有不止一個相應的入口和出口端口。

以上所揭露的僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，當然不能以此來限定本實用新型之權(quán)利范圍，因此依本實用新型申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋的范圍。應當理解，以上的描述意圖在于說明而非限制。例如，上述實施例(和/或其方面)可以彼此組合使用。此外，根據(jù)本實用新型的啟示可以做出很多改型以適于具體的情形或材料而沒有偏離本實用新型的范圍。通過閱讀上述描述，權(quán)利要求的范圍和精神內(nèi)的很多其它的實施例和改型對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。