一種新型全焊接板殼式換熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種板殼式換熱器，尤其是涉及一種新型全焊接板殼式換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]換熱器是一種十分重要的熱量交換設(shè)備，實(shí)現(xiàn)不同溫度的多種介質(zhì)之間的熱量傳遞，它能在很大程度上提高能源的利用率，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、制冷及食品等行業(yè)。隨著能源需求的快速增長(zhǎng)，各行業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模也在逐步擴(kuò)大，也就給各種設(shè)備帶來了挑戰(zhàn)，相同的工況，規(guī)模加大后，設(shè)備也將同時(shí)增大，繼而帶來占地、制造、安裝維修等一系列的困難。所以，如何實(shí)質(zhì)性的增加換熱器的換熱效率是一個(gè)重要的課題。
[0003]目前應(yīng)用最成熟的換熱器型式是管殼式換熱器，創(chuàng)新在常規(guī)管殼式換熱器的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了如螺旋槽紋管換熱器、管內(nèi)插入物換熱器、折流桿式換熱器、管翅式換熱器等新型式，它們的主要原理是通過增加單側(cè)流體的擾動(dòng)從而增加換熱效率，在提高換熱效率的同時(shí)壓降大大增加，并且復(fù)雜不通透的結(jié)構(gòu)也不便于清洗；另外，板殼式換熱器是一種效率更高的設(shè)備，包括含有凹槽的換熱板及殼體，殼體充當(dāng)壓力容器，兩側(cè)通道均很小，從而兩側(cè)流體均實(shí)現(xiàn)了擾動(dòng)，它具有換熱效率高、熱損失小、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小等特點(diǎn)，相比于含橡膠等墊片式板式換熱器，它能承受更高的壓力以及能耐腐蝕，但是為了實(shí)現(xiàn)高的換熱效率，其板片與板片間隙很小，且含觸點(diǎn)，清洗很不方便，因此限定了該類型換熱器只能用于兩側(cè)介質(zhì)均很清潔的工位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種換熱效率高、壓降可調(diào)、清洗方便、體積小、結(jié)構(gòu)靈活的新型全焊接板殼式換熱器。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]—種新型全焊接板殼式換熱器，包括殼體、換熱板對(duì)主體以及設(shè)置在殼體上的板程換熱流體入口、板程換熱流體出口、殼程換熱流體入口、殼程換熱流體氣相出口和殼程換熱流體液相出口，其特征在于，所述的換熱板對(duì)主體安裝在殼體內(nèi)，由換熱板對(duì)構(gòu)成，所述的換熱板對(duì)由兩塊金屬板通過焊接多個(gè)觸點(diǎn)形成板程腔體，供板程換熱流體流通，各換熱板對(duì)之間及其與殼體之間形成殼程腔體，供殼程換熱流體流通，所述的換熱板對(duì)主體為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)、圓柱體結(jié)構(gòu)或螺旋圓柱體結(jié)構(gòu)中的一種。
[0007]所述的換熱器的擺放形式為立式、臥式或傾斜擺放中的一種。
[0008]所述的長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)由多對(duì)相同尺寸的方形換熱板對(duì)平行排布而成；
[0009]所述的圓柱體結(jié)構(gòu)由多對(duì)長(zhǎng)度相同的換熱板對(duì)平行排布而成，不同位置的換熱板對(duì)的寬度變化呈從兩側(cè)向中間逐漸增加的趨勢(shì)，形成截面呈圓形的換熱板對(duì)主體；
[0010]所述的螺旋圓柱體結(jié)構(gòu)為一對(duì)截面呈螺旋狀的卷板換熱板對(duì)，其整體呈圓柱體狀。
[0011 ] 所述的板程換熱流體入口和板程換熱流體出口至少設(shè)有一對(duì)，當(dāng)板程換熱流體入口和板程換熱流體出口設(shè)置一對(duì)時(shí)，為單股流換熱；當(dāng)板程換熱流體入口和板程換熱流體出口設(shè)置多對(duì)時(shí)，換熱板對(duì)主體分成多個(gè)模塊，每個(gè)模塊連接一對(duì)板程換熱流體入口和板程換熱流體出口，每個(gè)模塊的板程中通過一股板程換熱流體，實(shí)現(xiàn)多股流換熱。
[0012]所述的換熱板對(duì)內(nèi)部焊有焊縫，在板程腔體內(nèi)形成彎折形流道，板程換熱流體從板程換熱流體入口流入后，經(jīng)過折流，從板程換熱流體出口流出。
[0013]所述的換熱板對(duì)內(nèi)部焊縫條數(shù)大于或等于1，當(dāng)焊縫條數(shù)為1時(shí)，板程腔體為U型流道，板程換熱流體入口和板程換熱流體出口設(shè)置在換熱板對(duì)同一端，換熱板對(duì)另一端封口，板程換熱流體從板程換熱流體入口流至換熱板對(duì)另一端后，反方向折流，從板程換熱流體出口流出，從而實(shí)現(xiàn)雙流程換熱，增加單位體積的換熱面積；
[0014]當(dāng)焊縫條數(shù)大于1時(shí)，各焊縫交錯(cuò)設(shè)置，板程腔體為蛇型流道，板程換熱流體入口和板程換熱流體出口設(shè)置在換熱板對(duì)同一端或不同端，板程換熱流體從板程換熱流體入口流入后，經(jīng)過多次折流，從板程換熱流體出口流出，從而實(shí)現(xiàn)多流程換熱，進(jìn)一步增加單位體積的換熱面積。
[0015]所述的長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)和圓柱體結(jié)構(gòu)中，各換熱板對(duì)之間設(shè)有條形的換熱板對(duì)固定件，換熱板對(duì)固定件上設(shè)有多個(gè)卡槽，所述的換熱板對(duì)的間距通過其在換熱板對(duì)固定件對(duì)應(yīng)卡槽的位置控模型進(jìn)行調(diào)節(jié)，根據(jù)各種工況下流體流量、壓降要求以及流體物性清潔程度等要求調(diào)節(jié)。
[0016]所述的螺旋圓柱體結(jié)構(gòu)中，所述的換熱板對(duì)兩端的外沿設(shè)有舌片，通過舌片上的定位孔將換熱板對(duì)固定在殼體上。
[0017]該換熱器還包括膨脹節(jié)，所述的膨脹節(jié)設(shè)置在換熱流體入口處，為彈性補(bǔ)償元件，起到補(bǔ)償軸向變形的作用；當(dāng)換熱板對(duì)主體和殼體由于溫差和壓力作用變形不一致時(shí)，能吸收變形能，自動(dòng)調(diào)節(jié)殼體和換熱板對(duì)主體中的應(yīng)力大小。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0019](1)從本質(zhì)上強(qiáng)化換熱效果，提高換熱效率，減小占地面積:
[0020]焊接觸點(diǎn)和凹凸不平的換熱板對(duì)表面增加了換熱板對(duì)兩側(cè)殼程換熱流體的擾動(dòng)，從而加快了殼程換熱流體流速；由于換熱板對(duì)的兩片板之間有觸點(diǎn)，使板程換熱流體的流動(dòng)形式呈湍流狀態(tài)，能加大板程換熱流體的擾動(dòng)，大大強(qiáng)化換熱板對(duì)內(nèi)外的傳熱；同時(shí)對(duì)于有氣態(tài)的流體，換熱板對(duì)間的凹凸不平腔體能夠強(qiáng)化氣體的擾動(dòng)，較大程度地增大了含氣側(cè)換熱(氣體傳熱效率一般較低)。越高的換熱效率，意味著達(dá)到同樣的換熱效果所需的換熱面積越小，這樣不僅減小了設(shè)備的占地面積，同樣減少了設(shè)備的安裝、維護(hù)清洗等的難度。
[0021](2)結(jié)構(gòu)靈活多變，可根據(jù)工況設(shè)計(jì):
[0022]利用了換熱板對(duì)主體靈活的結(jié)構(gòu)形式及特殊的成型方式，可根據(jù)換熱流體的溫度、壓力、壓降要求、換熱要求以及換熱流體的狀態(tài)，綜合調(diào)整加強(qiáng)換熱的擾動(dòng)與壓降要求、換熱流體狀態(tài)與形式等細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，最終可將換熱器設(shè)計(jì)為與管殼式類似的圓柱形、長(zhǎng)方體或正方體、螺旋板圓柱形等形式。
[0023](3)多流程、多股流換熱，增加換熱面積，換熱系統(tǒng)更加緊湊:
[0024]對(duì)于換熱板對(duì)，通過焊接觸點(diǎn)將換熱板對(duì)板程腔體分割為多個(gè)流程，可以實(shí)現(xiàn)多流程設(shè)計(jì)，從而增加單位體積內(nèi)的換熱面積；對(duì)于整個(gè)換熱板對(duì)主體，通過設(shè)置不同換熱板對(duì)的板程換熱流體入口和板程換熱流體出口，將不同的換熱流體分離，獨(dú)立進(jìn)入各自的板程腔體，實(shí)現(xiàn)多股流換熱，使換熱系統(tǒng)更加緊湊，能量回收利用率高。
[0025](4)可實(shí)現(xiàn)至少單側(cè)較低壓降:
[0026]根據(jù)不同的工況要求，可以靈活調(diào)節(jié)換熱板及板對(duì)束的結(jié)構(gòu)參數(shù)，達(dá)到不同程度的換熱效果。由于整個(gè)結(jié)構(gòu)較通透，并且可以根據(jù)流體流量和介質(zhì)物性調(diào)整流體通道，能達(dá)到很低的壓降。如附圖9所示是某個(gè)實(shí)際應(yīng)用工位，采用管殼式及新型板式換熱器實(shí)現(xiàn)的壓降區(qū)別。如果既需要實(shí)現(xiàn)單側(cè)較低壓降，又需滿足較大的換熱要求時(shí)，可通過增大低壓降側(cè)通道大小，減小另一側(cè)通道大小或同時(shí)將該側(cè)設(shè)計(jì)為多流程，由此平衡兩側(cè)壓降和換熱的矛盾。
[0027](5)設(shè)備本體能實(shí)現(xiàn)氣液分離，無需附加分離器:
[0028]常規(guī)的板殼式換熱器基本無法實(shí)現(xiàn)氣液分離，在換熱結(jié)束時(shí)同時(shí)含氣液兩相的工況，一般在流體流出換熱器后，需要增加氣液分離器進(jìn)行氣液分離，本新型換熱器雖為板式換熱器，但其結(jié)構(gòu)擁有管殼式換熱器的優(yōu)點(diǎn)，即可以在設(shè)備內(nèi)實(shí)現(xiàn)氣液分離，無需增加額外的氣液分離器，簡(jiǎn)化了換熱過程。
[0029](6)不易結(jié)垢，拆卸清洗方便:
[0030]由于觸點(diǎn)存在，且流體流動(dòng)形式為湍流，由此產(chǎn)生壁面剪切力較大，使換熱器本身有了自清潔功能；此外，即使長(zhǎng)時(shí)間使用后，有了一定程度的結(jié)垢，整個(gè)換熱板束可以從殼體中拆卸出來進(jìn)行清洗，殼程間距較大且可通過換熱板對(duì)固定件調(diào)整，清洗很方便。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明傳熱板對(duì)的局部剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2為本發(fā)明傳熱板對(duì)的多流程設(shè)計(jì)示意圖；
[0033]圖3為本發(fā)明傳熱板對(duì)的多股流設(shè)計(jì)示意圖；
[0034]圖4為本發(fā)明新型全焊接板殼式換熱器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖5 (a)為管殼式換熱器俯視示意圖；
[0036]圖5(b)為本發(fā)明新型全焊接板殼式換熱器的圓柱形結(jié)構(gòu)俯視示意圖；
[0037]圖6為本發(fā)明新型全焊接板殼式換熱器的螺旋板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖7為本發(fā)明新型全焊接板殼式換熱器的螺旋板結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0039]圖8為本發(fā)明新型全焊接板殼式換熱器的方形結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖9為某實(shí)際工況下，管殼式換熱器與本發(fā)明換熱器的壓降比較；
[0041]附圖標(biāo)號(hào):
[0042]a、焊接觸點(diǎn)；b、板程腔體；c、殼程腔體；
[0043]N1、板程換熱流體入口 ；N2、板程換熱流體出口 ；N3、殼程換熱流體入口 ；N4、殼程換熱流體氣相出口 ；N5、殼程換熱流體液相出口 ；
[0044]1、殼體；2、換熱板對(duì)固定件；3、換熱板對(duì)；4、膨脹節(jié)；5、第一支架；6、第二支架；7、換熱板對(duì)主體；8、換熱管；9、固定管板；10、外層邊緣焊縫；11、內(nèi)層焊縫；12、板內(nèi)換熱流體接管。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0046]實(shí)施例1
[0047]如圖4所示，一種新型全焊接板殼式換熱器，包括殼體1、換熱板對(duì)主體7以及設(shè)置在殼體1上的板程換熱流體入口 N1、板程換熱流體出口 N2、殼程換熱流體入口 N3、殼程換熱流體氣相出口 N4和殼程換熱流體液相出口 N5。所述的換熱板對(duì)主體7安裝在殼體1內(nèi)，由換熱板對(duì)3構(gòu)成，如圖1所示，所述的換熱板對(duì)3由兩塊金屬板通過焊接多個(gè)觸點(diǎn)形成板程腔體b，供板程換熱流體流通，各換熱板對(duì)3之間及其與殼體1之間形成殼程腔體c，供殼程換熱流體流通，所述的換熱板對(duì)3中，所述的觸點(diǎn)焊接方式為所述的焊接觸點(diǎn)的焊接方式為點(diǎn)形焊接，觸點(diǎn)的存在使板程換熱流體在板程腔體b中迂回流動(dòng)。
[0048]如圖2所示，當(dāng)設(shè)備占地面積特別有限的情況下，為了進(jìn)一步提高換熱效率，減小換熱面積，可以通過增加一條內(nèi)層焊縫11，使板程換熱流體在板程內(nèi)呈“U”型流動(dòng)，板程換熱流體入口 N1和板程換熱流體出口 N2設(shè)置在換熱板對(duì)同一端，換熱板對(duì)另一端