專利名稱：熱交換器元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于膜片式熱交換器的熱交換器元件以及在此元件基礎(chǔ)上制成的膜片式熱交換器。
依此說(shuō)明書(shū)所提及的膜片式熱交換器特別適用于下述的熱交換情況，即蒸汽成份冷凝為液體發(fā)生于熱交換表面的一側(cè)，而液體成份汽化為蒸汽則發(fā)生于此熱交換表面的另一側(cè)。這種類型的熱交換器可用于諸如熱壓機(jī)汽化器和以直接蒸汽為能源的一般的汽化器設(shè)備。
上述膜片式熱交換器特別適用于膜片式汽化器或按熱壓機(jī)原理運(yùn)行的膜片式蒸餾裝置。此種蒸餾裝置的熱交換器單元是由塑料片那樣的薄片材料制成的扁平袋狀元件彼此相靠放置所形成。熱量從元件內(nèi)部凝結(jié)的蒸汽通過(guò)上述薄片傳遞到落于元件外表面上的汽化液體中。導(dǎo)入上述元件中并在冷凝時(shí)放熱的蒸汽是在元件之外產(chǎn)生的，并在引入元件之前通過(guò)壓縮機(jī)提高其溫度和壓力。
使用膜片式蒸餾裝置的目的是獲得所需質(zhì)量的蒸餾產(chǎn)品，例如，從海水得到淡水，工業(yè)廢水在循環(huán)使用或排放之前的凈化。另一個(gè)目的是可以從各種各樣的溶液或懸膠液中蒸發(fā)出多余的溶劑以得到所需的濃度。
專利文獻(xiàn)F179948號(hào)和FI86961號(hào)描述了一種適用于膜片式蒸餾裝置的熱交換器，它的熱交換表面為薄塑料片。這里塑料片彼此相鄰排列形成豎直的袋式結(jié)構(gòu)。將待汽化的液體由頂部引入，沿上述袋的外表面下落，在此外表面上，有部分液體汽化。通過(guò)壓縮機(jī)將汽化蒸汽的壓強(qiáng)提高以及相應(yīng)地將其冷凝溫度加以提高，此后再將其引入袋結(jié)構(gòu)中。在袋中此蒸汽冷凝，所獲得的蒸餾物或冷凝物由袋的底部放出。在袋結(jié)構(gòu)內(nèi)部通過(guò)點(diǎn)焊將薄片焊在一起或以不連續(xù)的曲折的縫焊接薄片從而造成一些溝槽。上述專利文獻(xiàn)86961的解決辦法是在所述袋的頂部配備一種具有蜂窩結(jié)構(gòu)的尾板條，從該處將待汽化的液體引入到袋結(jié)構(gòu)的外表面上。此尾板條也含有通道，穿過(guò)這些通道將進(jìn)入袋結(jié)構(gòu)的蒸汽引入。
然而，上面所提到的熱交換器包含著一些有危險(xiǎn)的部位。塑料片可能會(huì)在焊點(diǎn)或接縫處斷開(kāi)，因?yàn)楹附痈淖兞诉@些部位的塑料材料的結(jié)構(gòu)。由于蒸汽的形成，在使用過(guò)程中袋發(fā)生顫動(dòng)，并且二相鄰袋的塑料片經(jīng)常會(huì)在相當(dāng)大的范圍內(nèi)粘在一起。當(dāng)各袋彼此松開(kāi)時(shí)，它們?nèi)菀自诹硗獾牟课徽成稀＿@種連續(xù)式的顫動(dòng)以及粘連會(huì)導(dǎo)致塑料片斷裂，尤其是由于粘連而使相當(dāng)大的熱交換表面持續(xù)不能發(fā)揮作用，從而降低了此裝置的效率。另外，由于從頂部進(jìn)入的液體流往往會(huì)結(jié)合在一起，使部分熱交換表面是干的，所以在袋的外表面上待汽化液體的分布就不再均勻，再者，結(jié)合在一起的液體流流動(dòng)過(guò)快以致不能達(dá)到最大限度的汽化。這種液體分布的不均勻?qū)е滦式档汀?br> 由于上述原因，相對(duì)于熱交換表面面積的熱傳導(dǎo)是頗低的，因?yàn)榇蠹s有40～50％的熱交換表面持續(xù)的不能發(fā)揮作用。為了確保一定的傳熱效率就必須構(gòu)造非常大的熱交換表面，而這常常使得設(shè)備過(guò)于龐大和過(guò)于昂貴。
本發(fā)明的目的在于排除上述問(wèn)題，得到一種沒(méi)有所述缺陷的，改進(jìn)的熱交換器元件。
本發(fā)明涉及一種熱交換器元件，它包括一個(gè)由塑料片那樣的柔順材料制成的袋。袋的下部止于一個(gè)冷凝接收器，該接收器具有排放管以排放冷凝物。袋的上部有將蒸汽導(dǎo)入袋內(nèi)和將待汽化的液體分布到袋的外表面上的裝置。根據(jù)本發(fā)明將一帶有孔的波紋板豎直安裝于袋內(nèi)，選擇板的寬度以使袋能適當(dāng)緊密地包繞波紋板，并選擇其長(zhǎng)度使之相當(dāng)于大部分袋長(zhǎng)。另外，將一帶孔的波紋板沿水平方向貼著袋的外表面安裝，其長(zhǎng)度大體上與袋的寬度相當(dāng)。
本發(fā)明還涉及以上述熱交換器元件為基礎(chǔ)構(gòu)制成的膜片式熱交換器，其中各個(gè)熱交換元件相鄰安裝以使得第一個(gè)元件的袋狀部分可與另一個(gè)元件的水平放置的帶孔波紋板相接觸。從而形成在每一袋狀部分之間有一位于水平方向的帶孔波紋板的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明使獲得一種很堅(jiān)固、耐久，且在其中各袋不會(huì)移動(dòng)的熱交換器成為可能。這一特點(diǎn)以及不使用縫焊可以大大減少塑料片損壞的風(fēng)險(xiǎn)。這些袋不會(huì)再粘在一起，從而在袋的表面上待汽化的液化的分布也會(huì)變得均勻。由于這些原因，原有的熱交換表面就能得到更加有效的利用，這就是說(shuō)，可用遠(yuǎn)比傳統(tǒng)的膜片式熱交換器要小的熱交換表面來(lái)獲得一定的傳熱效率。由于上述事實(shí)以及此熱交換器元件的緊湊的結(jié)構(gòu)就能顯著地減少所需占有的空間。
以下參照附圖來(lái)描述本發(fā)明，附圖中


圖1表示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)熱交換器元件的結(jié)構(gòu)透視圖；圖2表示圖1中熱交換器元件的波紋板的詳圖；圖3表示圖1中熱交換器元件的波紋板的另一詳圖；圖4表示相鄰放置的兩個(gè)熱交換器元件的側(cè)視截面圖。
圖1表示一個(gè)豎直放置的熱交換器元件10，它包括一個(gè)由塑料片11制成的袋。一波紋板12豎直安裝于上述袋內(nèi)。來(lái)自分配裝置(此分配裝置未在圖中示出)的蒸汽從頂部沿波紋板兩側(cè)面向下流入袋內(nèi)，如箭頭所示。蒸汽在袋內(nèi)向下通過(guò)時(shí)冷凝，袋的下部有一個(gè)冷凝接收器13，此接收器配有排放管14以排放冷凝物，冷凝物可以是一種或多種。波紋板的寬度L選擇成可使這個(gè)袋能適當(dāng)緊密地包繞它，使塑料片保持于適當(dāng)?shù)奈恢?。波紋板12的長(zhǎng)度與袋的大部分長(zhǎng)度相當(dāng)，但最好終止到稍高于底部處以便形成一個(gè)與袋形狀一致的冷凝接收器13。如圖2所示，此波紋板12設(shè)有一些孔15。但是，重要的是不要讓這些孔擴(kuò)展到波紋的頂部，也不要擴(kuò)展到底部，因?yàn)閿D壓著塑料片的這些區(qū)域會(huì)造成塑料片的損壞。由于孔15，所以蒸汽能沿袋的寬度方向均勻分布。波紋板12的寬度L與其高度K相比是很大的，為的是得到一個(gè)就熱傳導(dǎo)而言是適當(dāng)扁平的袋。另外，很小的波紋板高度會(huì)造成狹窄的流動(dòng)通道以及高的流動(dòng)阻力。實(shí)際上，波紋板高度在5～10毫米之間可能在大多數(shù)使用中都是合適的。波紋是比較尖的以使其外形形成一大約90°的角(見(jiàn)圖3)。波紋板可用一種具有適當(dāng)剛度的塑料或由鋁材來(lái)制做，但也可使用其他材料。
貼著此塑料袋的外表面裝有一水平放置的多孔波紋板12′，其長(zhǎng)度P′大體上與袋的寬度相當(dāng)。波紋板12′的波紋高度，波紋外形以及波紋板12′的制造材料可與上面描述的波紋板12的相同，也可不相同。
圖4表示二相鄰熱交換器元件的側(cè)視截面圖。待汽化的液體從一槽20沿塑料袋薄片11的外表面流下。在流動(dòng)過(guò)程中，由于蒸汽壓力的作用，袋的表面稍稍凸向水平放置的波紋板12′。下流的液體在波紋板和上述薄片所形成的窩坑17處聚集，直至充滿窩坑，此后，液體通過(guò)孔1 5(在此圖中，波紋板12′的孔看不見(jiàn))溢出，如箭頭所示。于是在每一波紋的頂部和底部液體重新分布，從而沿袋寬方向上得到一非常均勻的液體分布。產(chǎn)生的蒸汽可自由地橫向放出。若此熱交換器元件10是一熱壓機(jī)汽化器的熱交換器的一部分，則放出的蒸汽接著被引入壓縮機(jī)，在其中將蒸汽的壓強(qiáng)提高以及相應(yīng)地將其溫度提高。接著再把來(lái)自壓縮機(jī)的蒸汽引入前述袋內(nèi)。
在熱交換器中，各熱交換元件10是相鄰安裝以便第一元件的袋狀部分能與水平放置的另一個(gè)元件的多孔波紋板接觸。于是就形成了一種緊湊的結(jié)構(gòu)，其中水平放置的一多孔波紋板位于每一袋狀部分之間。
波紋板12′的波紋不需要嚴(yán)格水平。波紋走向可以稍稍傾斜，這樣，波紋的頂部可從袋的邊緣處往袋中心向下傾斜。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員是可以在后附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)對(duì)本發(fā)明的種種實(shí)施例加以變動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器元件(10)，它包括一個(gè)由塑料片(11)那樣的柔順材料制成的袋，其下部終止于一冷凝接收器(13)，此冷凝接收器配有排放管(14)以排放冷凝物，袋的上部有將蒸汽導(dǎo)入袋內(nèi)和將待汽化液體分布到袋的外表面上的裝置，其特征在于一個(gè)帶孔波紋板(12)豎直安裝于袋內(nèi)，選擇板的寬度(L)使得袋能適當(dāng)緊密地包繞此波紋板，選擇其長(zhǎng)度(P)與袋的大部分長(zhǎng)度相當(dāng)；以及一個(gè)帶孔波紋板(12′)貼著此袋的外表面水平安裝，其長(zhǎng)度(P′)大體上與袋的寬度相當(dāng)。
2.如權(quán)利要求1所述的熱交換器元件，其特征在于波紋板(12)的寬度(L)與波紋高度(K)相比是很大的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熱交換器元件，其特征在于波紋板上的孔(15)只處于波紋的頂部與底部之間的區(qū)域內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1，2或3所述的熱交換器元件，其特征在于波紋的輪廓形成一大約90°的角，波紋的頂部和底部是圓形的。
5.如權(quán)利要求1～4中任意一項(xiàng)所述的熱交換器元件，其特征在于波紋板是用具有適當(dāng)剛度的塑料、鋁材或類似材料制成的。
6.一種熱交換器，它包括相鄰接的熱交換器元件，每一熱交換器元件(10)包括一個(gè)由塑料片(11)那樣的柔順材料制成的袋，其下部終止于一個(gè)冷凝接收器(13)，冷凝接收器配有排放管(14)以排放冷凝物，袋的上部有將蒸汽導(dǎo)入袋內(nèi)和將待汽化液體分布到袋的外表面上的裝置，其特征在于一個(gè)帶孔的波紋板(12)豎直安裝于袋內(nèi)，選擇板的寬度(L)使得袋能適當(dāng)緊密地包繞此波紋板，并選擇其長(zhǎng)度(P)與袋的大部分長(zhǎng)度相當(dāng)；以及一個(gè)多孔波紋板(12′)貼著此袋的外表面水平安裝，其長(zhǎng)度(P′)大體上與袋的寬度相當(dāng)；以及各熱交換器元件彼此相鄰接安裝，以便第一個(gè)元件的袋狀部分能與另一個(gè)元件的水平放置的帶孔波紋板相接觸，從而形成在每一袋狀部分之間有一水平放置的帶孔的波紋板的結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱交換器元件(10)，它包括一個(gè)由塑料片(11)那樣的柔順材料制成的袋。袋的下部止于一個(gè)冷凝接收器(13)，冷凝接收器配有排放管(14)以排放冷凝物。袋的上部有將蒸汽導(dǎo)入袋內(nèi)和將待汽化液體分布到袋的外表面上的裝置。其特征在于，在袋的內(nèi)部，豎直安裝一個(gè)帶孔的波紋板(12)，選擇板的寬度(L)，使得袋能適當(dāng)緊密地包繞此波紋板。波紋板(12)的長(zhǎng)度(P)與袋的長(zhǎng)度的大部分相當(dāng)。貼著袋的外表面水平安裝一帶孔波紋板(12′)，板的長(zhǎng)度(P′)大致上與袋寬相當(dāng)。
文檔編號(hào)B01D1/22GK1143329SQ95192018
公開(kāi)日1997年2月19日 申請(qǐng)日期1995年2月6日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月9日
發(fā)明者T·科特林 申請(qǐng)人:希帕斯公司