本實(shí)用新型涉及換熱器領(lǐng)域，更具體地，涉及一種模塊化串接換熱器。

背景技術(shù)：

換熱器是一種在不同溫度的兩種或兩種以上流體間實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞的節(jié)能設(shè)備，使熱量由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，使流體溫度達(dá)到流程規(guī)定的指標(biāo)，滿足工藝條件的需要，同時(shí)提高能源利用率。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，換熱器的結(jié)構(gòu)類型也趨向多元化以滿足實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用，其中，管殼式換熱器又稱列管式換熱器，是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器，這種換熱器結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，操作可靠，可用各種結(jié)構(gòu)材料（主要是金屬材料）制造，能在高溫、高壓下使用，是目前應(yīng)用最廣的類型。管殼式換熱器由殼體、傳熱管束、管板、折流板（擋板）和管箱等部件組成。殼體內(nèi)部裝有管束，管束兩端固定在管板上。進(jìn)行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內(nèi)流動(dòng)，稱為管程流體；另一種在管外流動(dòng)，稱為殼程流體。由于管內(nèi)外流體的溫度不同，因而換熱器的殼體與管束的溫度也不同。如果兩溫度相差很大，換熱器內(nèi)將產(chǎn)生很大熱應(yīng)力，導(dǎo)致管子彎曲、斷裂，或從管板上拉脫。因此，當(dāng)管束與殼體溫度差超過50℃時(shí)，需采取適當(dāng)補(bǔ)償措施，以消除或減少熱應(yīng)力。根據(jù)所采用的補(bǔ)償措施，管殼式換熱器可分為以下幾種主要類型：

1、固定管板式換熱器管束兩端的管板與殼體聯(lián)成一體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但只適用于冷熱流體溫度差不大,且殼程不需機(jī)械清洗時(shí)的換熱操作。當(dāng)溫度差稍大而殼程壓力又不太高時(shí)，可在殼體上安裝有彈性的補(bǔ)償圈，以減小熱應(yīng)力。

2、浮頭式換熱器管束一端的管板可自由浮動(dòng)，完全消除了熱應(yīng)力；且整個(gè)管束可從殼體中抽出，便于機(jī)械清洗和檢修。浮頭式換熱器的應(yīng)用較廣，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價(jià)較高。

3、U型管式換熱器每根換熱管皆彎成U形，兩端分別固定在同一管板上下兩區(qū)，借助于管箱內(nèi)的隔板分成進(jìn)出口兩室。此種換熱器完全消除了熱應(yīng)力，結(jié)構(gòu)比浮頭式簡(jiǎn)單，但管程不易清洗。

4、渦流熱膜換熱器渦流熱膜換熱器采用最新的渦流熱膜傳熱技術(shù)，通過改變流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來增加傳熱效果，當(dāng)介質(zhì)經(jīng)過渦流管表面時(shí)，強(qiáng)力沖刷管子表面，從而提高換熱效率。最高可達(dá)10000W/m2℃。同時(shí)這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、防結(jié)垢功能，但成本高。

然而，固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、U型管式換熱器相比翅片式換熱器換熱效果較差，翅片式換熱器通過在普通的基管上加裝翅片來達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的，但正是由于翅片的設(shè)置使得污垢難以清除，而污垢的堆積反而使換熱系數(shù)降低，影響換熱效果。假如在管殼式換熱器的換熱管上加裝翅片，則管束則無法抽出，不利于殼程清洗。因此，有必要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的換熱器進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為克服上述現(xiàn)有技術(shù)所述的至少一種不足，提供一種換熱系數(shù)高、不宜結(jié)垢、便于清洗維護(hù)的模塊化串接換熱器。

為了解決上述存在的技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案：

一種模塊化串接換熱器，所述換熱器包括若干換熱模塊，所述換熱模塊包括換熱板和設(shè)置于換熱板上的換熱管，所述換熱板所在平面的兩側(cè)分別設(shè)有凸柱錐和凹柱槽，每個(gè)換熱模塊的凸柱錐與相鄰換熱模塊的凹柱槽串接。

本實(shí)用新型將換熱管設(shè)置于換熱板上，形成換熱模塊，并通過設(shè)置在換熱板上的凸柱錐及凹柱槽的相互配合將換熱模塊串接形成換熱器的主要部件，換熱模塊之間的串接安裝不需要借助其他外部輔助措施，安裝工藝簡(jiǎn)單，便于拆卸清洗。更重要的，通過凸柱錐及凹柱槽的連接配合，使得裝配過程可以實(shí)現(xiàn)重力自動(dòng)找正準(zhǔn)心，從而實(shí)現(xiàn)快速安裝。另外，換熱元件的模塊化有利于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)行換熱器清洗維護(hù)時(shí)，可以用其他換熱模塊替代需要清洗維護(hù)的換熱模塊，不會(huì)耽誤生產(chǎn)線的運(yùn)行，其中某些換熱模塊發(fā)生故障時(shí)也便于進(jìn)行更換，加快維修速度。換熱管設(shè)置于換熱板上，換熱板相當(dāng)于設(shè)置在換熱管外部的散熱翅片，流體熱量可以通過換熱管管壁傳遞到換熱板上或從換熱板傳遞到換熱管管壁，使換熱管與換熱板均能同時(shí)向外界導(dǎo)熱散熱，換熱系數(shù)提升10%以上，而且相鄰換熱模塊之間通過凸柱錐及凹柱槽的配合實(shí)現(xiàn)串接，凸柱錐插接于凹柱槽中，兩者至少形成凸柱錐頂部與凹柱槽底部之間的面接觸或凸柱錐外壁與凹柱槽內(nèi)壁之間的面接觸，相鄰換熱模塊之間可實(shí)現(xiàn)熱傳遞，使每一塊換熱模塊換熱均勻，避免因長(zhǎng)期熱量不均而發(fā)生翹曲，影響換熱效果及換熱器的壽命。

在保證換熱模塊之間結(jié)構(gòu)緊湊的基礎(chǔ)上，為提高凸柱錐與凹柱槽之間的接觸面積，所述凸柱錐的高度大于凹柱槽的高度，避免凹柱槽頂部接觸到相鄰換熱板板面時(shí)凸柱錐頂部尚未接觸到凹柱槽底部，接觸面積相對(duì)較小，甚至當(dāng)凸柱錐徑向尺寸小于凹柱槽內(nèi)壁徑向尺寸時(shí)，換熱模塊之間將無法穩(wěn)定連接；進(jìn)一步地，所述凸柱錐與凹柱槽之間為間隙配合，防止兩者之間的配合過于緊密而難以拆卸。所述凸柱錐與凹柱槽之間為小于10μm的間隙配合，避免兩者之間形成過大的間隙，使得凸柱錐與凹柱槽之間形成凸柱錐頂部與凹柱槽底部之間的面接觸和凸柱錐外壁與凹柱槽內(nèi)壁之間的面接觸，增大傳熱面積，提高傳熱效率。

為了提高換熱板與換熱管之間的傳熱速率，所述換熱板包括外框和若干散熱肋片，所述散熱肋片并列且相距布置于外框上，且散熱肋片所在平面與外框所在平面相互平行，換熱管設(shè)置于相鄰兩塊散熱肋片之間且其兩側(cè)分別與相鄰兩塊散熱肋片接觸，所述凸柱錐和凹柱槽設(shè)置于外框上。每一個(gè)散熱肋片連接相鄰兩段換熱管，換熱管與散熱肋片相間連接成整片的換熱模塊，每一個(gè)散熱肋片可以同時(shí)為相鄰兩端換熱管散熱，而且可以保持能量傳遞保證每一段換熱管換熱均勻，進(jìn)而保證同一塊換熱模塊上不會(huì)因?yàn)榫植窟^熱而使換熱管拉脫或散熱肋片翹曲，提高換熱器的壽命。與此同時(shí)，換熱管與散熱肋片相間連接形成整片的換熱模塊，在換熱模塊的表面形成凹凸起伏的面，串接后，換熱介質(zhì)流經(jīng)時(shí)多次形成湍流或渦流，降低熱阻，提高換熱效率，而且由于換熱介質(zhì)的這種流動(dòng)特性對(duì)換熱管和散熱肋片形成撞擊使得換熱管和散熱肋片的表面不易結(jié)垢。

為了提高換熱板與換熱管之間的接觸密度，所述換熱板與換熱管之間為過盈配合，加大接觸面積，提高換熱效率。所述換熱板與換熱管的接觸面設(shè)有導(dǎo)熱硅膠，降低接觸熱阻，提升導(dǎo)熱系數(shù)至8W/mK，使換熱管的熱量快速導(dǎo)出到換熱板散出。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較有如下有益效果：本實(shí)用新型將換熱管設(shè)置于換熱板上，形成換熱模塊，并通過設(shè)置在換熱板上的凸柱錐及凹柱槽的相互配合將換熱模塊串接形成換熱器的主要部件，換熱模塊之間的串接安裝不需要借助其他外部輔助措施，安裝工藝簡(jiǎn)單，便于拆卸清洗。更重要的，通過凸柱錐及凹柱槽的連接配合，使得裝配過程可以實(shí)現(xiàn)重力自動(dòng)找正準(zhǔn)心，從而實(shí)現(xiàn)快速安裝。換熱管設(shè)置于換熱板上，換熱板相當(dāng)于設(shè)置在換熱管外部的散熱翅片，流體熱量可以通過換熱管管壁傳遞到換熱板上或從換熱板傳遞到換熱管管壁，使換熱管與換熱板均能同時(shí)向外界導(dǎo)熱散熱，換熱系數(shù)提升10%以上。相鄰換熱模塊之間通過凸柱錐及凹柱槽的配合實(shí)現(xiàn)串接，凸柱錐插接于凹柱槽中，兩者至少形成凸柱錐頂部與凹柱槽底部之間的面接觸或凸柱錐外壁與凹柱槽內(nèi)壁之間的面接觸，相鄰換熱模塊之間可實(shí)現(xiàn)熱傳遞，使每一塊換熱模塊換熱均勻。

附圖說明

圖1是模塊化串接換熱器裝配示意圖；

圖2是模塊化串接換熱器串接接頭示意圖；

附圖標(biāo)記說明：換熱板100，外框110，凸柱錐111，凹柱槽112，散熱肋片120，換熱管200。

具體實(shí)施方式

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對(duì)本專利的限制；為了更好說明本實(shí)施例，附圖某些部件會(huì)有省略、放大或縮小，并不代表實(shí)際產(chǎn)品的尺寸；對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的；附圖中描述位置關(guān)系的用于僅用于示例性說明，不能理解為對(duì)本專利的限制。下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1~2所示，一種模塊化串接換熱器，所述換熱器包括若干換熱模塊，所述換熱模塊包括換熱板100和設(shè)置于換熱板100上的換熱管200，所述換熱板100所在平面的兩側(cè)分別設(shè)有凸柱錐111和凹柱槽112，每個(gè)換熱模塊的凸柱錐111與相鄰換熱模塊的凹柱槽112串接。

本實(shí)用新型將換熱管200設(shè)置于換熱板100上，形成換熱模塊，并通過設(shè)置在換熱板100上的凸柱錐111及凹柱槽112的相互配合將換熱模塊串接形成換熱器的主要部件，換熱模塊之間的串接安裝不需要借助其他外部輔助措施，安裝工藝簡(jiǎn)單，便于拆卸清洗。更重要的，通過凸柱錐111及凹柱槽112的連接配合，使得裝配過程可以實(shí)現(xiàn)重力自動(dòng)找正準(zhǔn)心，從而實(shí)現(xiàn)快速安裝。另外，換熱元件的模塊化有利于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)行換熱器清洗維護(hù)時(shí)，可以用其他換熱模塊替代需要清洗維護(hù)的換熱模塊，不會(huì)耽誤生產(chǎn)線的運(yùn)行，其中某些換熱模塊發(fā)生故障時(shí)也便于進(jìn)行更換，加快維修速度。換熱管200設(shè)置于換熱板100上，換熱板100相當(dāng)于設(shè)置在換熱管200外部的散熱翅片，流體熱量可以通過換熱管200管壁傳遞到換熱板100上或從換熱板100傳遞到換熱管200管壁，使換熱管200與換熱板100均能同時(shí)向外界導(dǎo)熱散熱，換熱系數(shù)提升10%以上，而且相鄰換熱模塊之間通過凸柱錐111及凹柱槽112的配合實(shí)現(xiàn)串接，凸柱錐111插接于凹柱槽112中，兩者至少形成凸柱錐111頂部與凹柱槽112底部之間的面接觸或凸柱錐111外壁與凹柱槽112內(nèi)壁之間的面接觸，相鄰換熱模塊之間可實(shí)現(xiàn)熱傳遞，使每一塊換熱模塊換熱均勻，避免因長(zhǎng)期熱量不均而發(fā)生翹曲，影響換熱效果及換熱器的壽命。

在保證換熱模塊之間結(jié)構(gòu)緊湊的基礎(chǔ)上，為提高凸柱錐111與凹柱槽112之間的接觸面積，所述凸柱錐111的高度大于凹柱槽112的高度，避免凹柱槽112頂部接觸到相鄰換熱板100板面時(shí)凸柱錐111頂部尚未接觸到凹柱槽112底部，接觸面積相對(duì)較小，甚至當(dāng)凸柱錐111徑向尺寸小于凹柱槽112內(nèi)壁徑向尺寸時(shí)，換熱模塊之間將無法穩(wěn)定連接；進(jìn)一步地，所述凸柱錐111與凹柱槽112之間為間隙配合，防止兩者之間的配合過于緊密而難以拆卸。所述凸柱錐111與凹柱槽112之間為小于10μm的間隙配合，避免兩者之間形成過大的間隙，使得凸柱錐111與凹柱槽112之間形成凸柱錐111頂部與凹柱槽112底部之間的面接觸和凸柱錐111外壁與凹柱槽112內(nèi)壁之間的面接觸，增大傳熱面積，提高傳熱效率。

為了提高換熱板100與換熱管200之間的傳熱速率，所述換熱板100包括外框110和若干散熱肋片120，所述散熱肋片120并列且相距布置于外框110上，且散熱肋片120所在平面與外框110所在平面相互平行，換熱管200設(shè)置于相鄰兩塊散熱肋片120之間且其兩側(cè)分別與相鄰兩塊散熱肋片120接觸，所述凸柱錐111和凹柱槽112設(shè)置于外框110上。每一個(gè)散熱肋片120連接相鄰兩段換熱管200，換熱管200與散熱肋片120相間連接成整片的換熱模塊，每一個(gè)散熱肋片120可以同時(shí)為相鄰兩端換熱管200散熱，而且可以保持能量傳遞保證每一段換熱管200換熱均勻，進(jìn)而保證同一塊換熱模塊上不會(huì)因?yàn)榫植窟^熱而使換熱管200拉脫或散熱肋片120翹曲，提高換熱器的壽命。與此同時(shí)，換熱管200與散熱肋片120相間連接形成整片的換熱模塊，在換熱模塊的表面形成凹凸起伏的面，串接后，換熱介質(zhì)流經(jīng)時(shí)多次形成湍流或渦流，降低熱阻，提高換熱效率，而且由于換熱介質(zhì)的這種流動(dòng)特性對(duì)換熱管200和散熱肋片120形成撞擊使得換熱管200和散熱肋片120的表面不易結(jié)垢。

為了提高換熱板100與換熱管200之間的接觸密度，所述換熱板100與換熱管200之間為過盈配合，加大接觸面積，提高換熱效率。所述換熱板100與換熱管200的接觸面設(shè)有導(dǎo)熱硅膠，降低接觸熱阻，提升導(dǎo)熱系數(shù)至8W/mK，使換熱管200的熱量快速導(dǎo)出到換熱板100散出。

顯然，本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。