一種改進型半容積式換熱器的製作方法

2024-01-17 20:11:15 2

專利名稱：一種改進型半容積式換熱器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及換熱器技術領域，特指一種改進型半容積式換熱器。
技術背景換熱器是一種將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備，又稱熱交換器。換熱器種類很多，但根據冷、熱流體熱量交換的原理和方式基本上可分三大類即間壁式、混合式和蓄熱式。在三類換熱器中，間壁式換熱器應用最多。常見的間壁式換熱器包括以下幾種一、夾套式換熱器。這種換熱器是在容器外壁安裝夾套製成，結構簡單；但其加熱面受容器壁面限制，傳熱係數也不高，為提高傳熱係數且使釜內液體受熱均勻，可在釜內安 裝攪拌器。當夾套中通入冷卻水或無相變的加熱劑時，亦可在夾套中設置螺旋隔板或其它增加湍動的措施，以提高夾套一側的給熱係數。為補充傳熱面的不足，也可在釜內部安裝蛇管，夾套式換熱器廣泛用於反應過程的加熱和冷卻。二、沉浸式蛇管換熱器。這種換熱器是將金屬管彎繞成各種與容器相適應的形狀，並沉浸在容器內的液體中。蛇管換熱器的優點是結構簡單，能承受高壓，可用耐腐蝕材料製造；其缺點是容器內液體湍動程度低，管外給熱係數小。為提高傳熱係數，容器內可安裝攪拌器。三、噴淋式換熱器。這種換熱器是將換熱管成排地固定在鋼架上，熱流體在管內流動，冷卻水從上方噴淋裝置均勻淋下，故也稱噴淋式冷卻。噴淋式換熱器的管外是一層湍動程度較高的液膜，管外給熱係數較沉浸式增大很多。另外，這種換熱器大多放置在空氣流通之處，冷卻水的蒸發亦帶走一部分熱量，可起到降低冷卻水溫度，增大傳熱推動力的作用因此，和沉浸式相比，噴淋式換熱器的傳熱效果大有改善。四、套管式換熱器是由直徑不同的直管制成的同心套管，並由U形彎頭連接而成。在這種換熱器中，一種流體走管內，另一種流體走環隙，兩者皆可得到較高的流速，故傳熱係數較大另外，在套管換熱器中，兩種流體可為純逆流，對數平均推動力較大。套管換熱器結構簡單，能承受高壓，應用亦方便(可根據需要增減管段數目)。特別是由於套管換熱器同時具備傳熱係數大，傳熱推動力大及能夠承受高壓強的優點，在超高壓生產過程(例如操作壓力為3000大氣壓的高壓聚乙烯生產過程)中所用的換熱器幾乎全部是套管式。五、板式換熱器，這是一種典型的間壁式換熱器，其使用非常普遍，但是傳統的板式換熱器存在密封性較差，易漏洩；需常更換墊圈，較麻煩；使用壓力受一定限制；使用溫度受墊圈材料耐溫性能的限制；清洗不方便，並且不便於維護而逐漸被淘汰
實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題就是在於克服上述產品所存在的不足，提供一種改進型半容積式換熱器。為解決上述技術問題，本實用新型採用了如下的技術方案該換熱器包括一用於儲水的罐體，該罐體具有用於冷水輸入的進水口、熱水輸出的出水口、熱水回流的回水口 ；一板殼式換熱器，該換熱器固定在罐體的側壁上；所述的換熱器通過管道與罐體連通，並且在管道上安裝有水泵；罐體內的流體通過水泵泵入換熱器內，與換熱器內的媒介進行熱交換後在回流至罐體內；所述的換熱器包括焊接於罐體上的圓柱形殼體、位於殼體內的換熱組件以及與換熱組件形成循環導通的媒介入口和媒介出口，其中所述的換熱組件由多數個板片焊接形成板片組，板片組位於剛性連接的後擋板和面板之間，所述的媒介入口和媒介出口與板片組內部形成的流道連通。進一步而言，上述技術方案中，所述的板片表面形成波紋狀凸起，該凸起的波紋狀彎折角度為90° -120°。進一步而言，上述技術方案中，所述的板片呈圓形，其上形成有與媒介入口和媒介出口對應的兩個圓孔。進一步而言，上述技術方案中，所述的板片之間通過圓孔邊緣、板片邊緣的交錯焊接形成板片組，該板片組中間隔板片形成的內部空間與媒介入口和媒介出口連通。 進一步而言，上述技術方案中，所述板片的外徑為150mm到1430mm,圓孔的直徑為15_ 到 350mm。進一步而言，上述技術方案中，所述的板片組通過焊接於後擋板和面板之間構成整體式換熱組件，該換熱組件插入殼體內，並通過螺栓將面板與殼體的外緣固定連接，形成可更換式裝配。進一步而言，上述技術方案中，所述的板片組外部半包圍設置有阻流板，兩塊阻流板對稱設置於板片組圓周的兩側，所述的阻流板包括與板片外緣貼合的弧板和位於弧板兩側的折板。進一步而言，上述技術方案中，所述板片一側邊形成有弧形凸緣，並且於板片組中折流板的凸緣與殼體內壁貼合，改變流體方向，形成折流。進一步而言，上述技術方案中，所述的罐體上設置有一控制電箱，所述的罐體上設置有一排氣閥、安全閥和真空閥。進一步而言，上述技術方案中，所述的罐體底部設置有排汙管。採用上述技術方案後，其採用了熱交換效率更好的板殼式換熱組件，可大大降低能耗，並且大幅提高效率。同時，本實用新型還具有以下優點I、本實用新型的熱交換效率高，其可以達到持續恆溫，並且可採用低溫熱媒換熱，最低做到溫差rc，即被加熱的罐體內的流體溫度可以比媒介熱源的進口溫度低rc，熱交換效率較目前同類產品大大提高。2、本實用新型將熱交換器設置在外部，罐體內的流體在外部實現循環。本實用新型外置管道及用於循環的泵，使罐體內的流體泵再經換熱器循環加熱，缸內全部容積，加上焊接在罐體上的換熱器殼體的容積，利用率超過100% ;同時做到無死水，不易結垢，極大減少桿菌的產生。3、本實用新型在罐體上單獨配置控制櫃，其具有過熱保護、溫度控制和水位控制，可根據用水量大小，由控制閥來做實時控制，自動調節換熱器負荷，安全節能；控制可是手動或自動控制。當處於手動控制時，可手動啟動或停止水泵，手動開啟或關閉熱源側控制閥；當在自動位置時，水泵自動運行，當罐體內介質達到要求溫度時，一次側電動閥便關閉，直至罐體介質溫度小於要求值時再次開啟循環水泵，一次側電動閥便開啟。4、本實用新型的罐體在高位開有供給熱水的出水口，外與熱供水管道連接，中位開有熱水回流的回水口，外與熱回水管道連接，低位開有冷水補水進水口，外與補水管連接；這種設置可進一步提高罐體內的流體循環，確保整個罐體內的流體可以得到很好的換熱。5、本實用新型換熱器換熱部分採用高效的全焊接可拆換熱組件，全焊接可拆換熱組件的殼體與罐體焊成一體，殼體上下兩側通過管道與罐體連通，將罐體內的水自下而上泵入換熱組件內，與換熱組件進行熱交換後，再由罐體上方流入，如此循環可保證罐體內的水循環加熱。

圖I是本實用新型的主視圖；圖2是本實用新型的俯視圖；圖3是圖I中的局部放大圖；圖4是本實用新型換熱器的右視圖；圖5是本實用新型板片的示意圖；圖6是本實用新型換熱器的工作原理圖；圖7是本實用新型實施例二的工作原理圖；圖8是本實用新型實施例二中阻流板的示意圖；圖9是本實用新型實施例三中板片組的立體示意圖；圖10是本實用新型實施例三中板片的示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明見圖I 5所示，本實用新型為一種改進型半容積式換熱器，其包括一用於儲水的罐體1，該罐體I具有用於冷水輸入的進水口 11、熱水輸出的出水口 12、熱水回流的回水口 13 板殼式換熱器2，該換熱器2固定在罐體I的側壁上；所述的換熱器2通過管道3與罐體I連通，並且在管道3上安裝有水泵4，在換熱器2上下兩側的管道3上分別設置有閥門A，通過閥門A可將換熱器2與罐體I隔離；罐體I內的流體通過水泵4泵入換熱器2內，與換熱器2內的媒介進行熱交換後在回流至罐體I內。罐體I材質採用不鏽鋼304或316，承壓可達16Bar，經久耐用，壽命15年以上；板片材質，採用不鏽鋼 00Grl7Nil4Mo2(SUS316L)或 00Grl9Nil4Mol0 (SUS304L)，耐高溫高壓，並具有較高的耐蝕性。罐體I最頂部設有破真空閥18、安全閥17和排氣閥16，通過不同的閥門可以確保罐體I的安全，避免了設備產生負壓。同時，在系統形成負壓的時候，破真空閥18自動及時吸入空氣，保護系統；在系統壓力過大情況下，安全閥17自動打開，起到排洩作用，使設備及管路系統在安全的狀態下運行。防止罐體I內出現負壓、高溫、高壓等危險情況，確保罐體I的安全。罐體I最底部同時也設有排汙管7，裝有黃銅材質的密封好的耐用的截止閥，清洗維護缸體時，通過排汙 管7能徹底排出缸內積水與汙垢。所述的換熱器2包括焊接於罐體I上的圓柱形殼體21、位於殼體21內的換熱組件以及與換熱組件形成循環導通的媒介入口 22和媒介出口 23，其中所述的換熱組件由多數個板片201焊接形成板片組20，板片組20位於剛性連接的後擋板202和面板203之間，所述的媒介入口 22和媒介出口 23與板片組20內部形成的流道連通。所述的板片201表面形成波紋狀凸起200。該凸起200的波紋狀彎折角度為90° -120°，通常可取彎折角度為100°。所述的板片201呈圓形，其上形成有與媒介入口 22和媒介出口 23對應的兩個圓孔204。所述的板片201之間通過圓孔204邊緣、板片邊緣的交錯焊接形成板片組20。板片201上的波紋為魚骨紋波浪形，其數量多少及分布密度可根據板片201設計長度而定。製作過程中，板片201 —張張疊加，相鄰板片201上的波紋凸起200應對應，即波峰對波峰。然後，分別將兩塊板片201的圓孔邊緣焊接在一起，組成板束，再將板束拼裝壓緊，將相鄰板束的板片外沿按順序焊接，這樣板片201的間壁形成冷熱媒通道，形成換熱芯。將板片組20的前後兩端焊接在後擋板202和面板203之間，並且後擋板202和面板203之間通過焊接的連杆206形成剛性連接，這樣就一個整體式換熱組件，該換熱組件插入殼體21內，並通過螺栓將面板203與殼體21的外緣固定連接，形成可更換式裝配。使用者更具需求可以更換不同的換熱組件，例如選擇不同直徑、板片數量的換熱組件，以配合不同的需求。採用這種可更換式結構，維修更加簡單，即便是換熱組件出現問題，只需要更換新的換熱組件即可，而無需對整個設備進行報廢。傳統的換熱器由於是將換熱組件與殼體21直接焊接，如果換熱組件出現問題，則需要報廢整個換熱器，而同時換熱器的殼體又焊接在罐體上，所以連通罐體也需要報廢，這樣就產生很大的浪費。而本實用新型採用這種結構後，就可以克服這種情況，降低維修、維護的成本。本實用新型的熱交換器為全焊接可拆換熱組件。其是目前較為先進的製作工藝，它採用魚骨紋板片201作為傳熱元件，波紋板片具有「靜攪拌」作用，能在很低的雷諾數下形成湍流，其汙垢係數低，大大降低了結垢率，傳熱效率高，傳熱係數高，一般為3500 5500 (w/m2. k)換熱量大，流體壓降小，散熱損失小。本實用新型設計靈活方便，板片201外徑從Φ 150mm到Φ 1430mm, 口徑大小從Φ 15mm到Φ350ι πι,可根據不同換熱負荷,不同工況選用不同板片大小、不同進出口口徑的板型。板片201用模具一次性壓製成型，組成不同規格板束，保證產品質量。所述的罐體I上設置有一控制電箱5。該控制電箱5內設置有過熱保護、溫度控制和水位控制電路，可根據用水量大小，由控制閥來做實時控制，自動調節換熱器負荷，安全f倉泛。所述的罐體I中間還設置有一較大孔徑的人孔B，以便於使用者進入罐體I內部進行清潔、維護。參見圖6所示，本實用新型工作時，冷水由進水口 11進入罐體I內，罐體I內的冷水由泵4抽出，並通過管道3，穿過換熱器2後，再由管道3自罐體I上方流入。此時，流入的冷水經過換熱器2熱交換後已經被加溫。如此循環，可將罐體I內的水循環加熱至指定的溫度。換熱器2停過媒介入口 22和媒介出口 23與媒介(例如高溫的蒸汽等)連通，媒介在換熱器2內的板片組20內經過時，其熱量通過板片201與外部流經的冷水形成熱交換，從而完成對冷水的加溫。罐體I內的冷水流經換熱器時，其是由板片組20外緣與殼體21之間的間隙、以及板片201之間自身間隙通過。由於板片組20外緣與殼體21之間的間隙較大，同時板片201之間的間隙形成有波紋，所以水流將更容易由板片組20外緣與殼體21之間的間隙流經，這樣此部分水與板片組20內部的媒介形成的熱交換效率較低，為了克服這個問題，本實用新型在板片組20外設置有阻流板。見圖7、8所示，這是本實用新型的實施例二，其在所述的板片組20外部半包圍設置有阻流板6，兩塊阻流板6對稱設置於板片組20圓周的兩側，所述的阻流板6包括與板片201外緣貼合的弧板61和位於弧板61兩側的折板62。其中折板62的寬度與板片組20外緣與殼體21之間的間隙對應。採用這種結構後，將板片組20外緣與殼體21之間的間隙通過阻流板6阻擋，強迫冷水必須自上而下由板片201之間的間隙經過，這樣冷水充分流經板片201之間的通道中經過，並與板片組20進行充分的熱交換，從而提聞熱交換效率。見圖9、10，這是本實用新型的實施例三，其是在上述實施例二的基礎上對板片201進行改進。本實施例的板片201 —側邊形成有弧形凸緣205，並且於板片組20中板片 201的凸緣205，凸緣205與殼體內壁貼合，這種具有凸緣的板片201我們稱之為折流板，因為其可以改變流體的流向。具體而言，凸緣205的長度正好與兩阻流板6之間的距離對應，通過阻流板6與凸緣205的配合，將殼體21形成間隔，凸緣205將起到折流效果。當冷水由下進入殼體21內時，因為管道3位於板片組20的中間位置，由板片組20兩側進入的水流無法直接進入殼體21上方的管道3中，其通過凸緣205不斷的改變流向，最終由板片組20中間位置流入管道3內。由於凸緣205的存在，將增加換冷水與熱介質的換熱次數，從而達到更好的換熱效果。當然，以上所述僅僅為本實用新型實例而已，並非來限制本實用新型實施範圍，故，凡依本實用新型申請專利範圍所述的構造、特徵及原理所做的等效變化或修飾，均應包括於本實用新型申請專利範圍內。
權利要求1.一種改進型半容積式換熱器，其包括 一用於儲水的罐體(1)，該罐體(I)具有用於冷水輸入的進水口(11)、熱水輸出的出水口(12)、熱水回流的回水口(13)； 一板殼式換熱器(2)，該換熱器(2)固定在罐體(I)的側壁上； 所述的換熱器(2)通過管道(3)與罐體(I)連通，並且在管道(3)上安裝有水泵(4)；罐體(I)內的流體通過水泵(4)泵入換熱器(2)內，與換熱器(2)內的媒介進行熱交換後在回流至罐體(I)內； 其特徵在於所述的換熱器(2)包括焊接於罐體(I)上的圓柱形殼體(21)、位於殼體(21)內的換熱組件以及與換熱組件形成循環導通的媒介入口(22)和媒介出口(23)，其中所述的換熱組件由多數個板片(201)焊接形成板片組(20)，板片組(20)位於剛性連接的後擋板(202)和面板(203)之間，所述的媒介入口(22)和媒介出口(23)與板片組(20)內部形成的流道連通。
2.根據權利要求I所述的一種改進型半容積式換熱器，其特徵在於所述的板片(201)表面形成波紋狀凸起(200)，該凸起(200)的波紋狀彎折角度為90° -120°。
3.根據權利要求2所述的一種改進型半容積式換熱器，其特徵在於所述的板片(201)呈圓形，其上形成有與媒介入口(22)和媒介出口(23)對應的兩個圓孔(204)。
4.根據權利要求3所述的一種改進型半容積式換熱器，其特徵在於所述的板片(201)之間通過圓孔(204)邊緣、板片邊緣的交錯焊接形成板片組(20)，該板片組(20)中間隔板片(201)形成的內部空間與媒介入口(22)和媒介出口(23)連通。
5.根據權利要求4所述的一種改進型半容積式換熱器，其特徵在於所述板片(201)的外徑為150mm到1430mm,圓孔(203)的直徑為15mm到350mm。
6.根據權利要求1-5中任意一項所述的一種改進型半容積式換熱器，其特徵在於所述的板片組(20)通過焊接於後擋板(202)和面板(203)之間構成整體式換熱組件，該換熱組件插入殼體(21)內，並通過螺栓將面板(203)與殼體(21)的外緣固定連接，形成可更換式裝配。
7.根據權利要求6所述的一種改進型半容積式換熱器，其特徵在於所述的板片組(20)外部半包圍設置有阻流板(6)，兩塊阻流板(6)對稱設置於板片組(20)圓周的兩側，所述的阻流板(6)包括與板片(201)外緣貼合的弧板￠1)和位於弧板￠1)兩側的折板(62)。
8.根據權利要求6所述的一種改進型半容積式換熱器，其特徵在於所述板片(201)一側邊形成有弧形凸緣(205)，並且於板片組(20)中折流板(201)的凸緣(205)與殼體內壁貼合,改變流體方向，形成折流。
9.根據權利要求6所述的一種改進型半容積式換熱器，其特徵在於所述的罐體(I)上設置有一控制電箱(5)，所述的罐體(I)上設置有一排氣閥(16)、安全閥(17)和真空閥(18)。
10.根據權利要求6所述的一種改進型半容積式換熱器，其特徵在於所述的罐體(I)底部設置有排汙管(7)。
專利摘要本實用新型涉及換熱器技術領域，特指一種改進型半容積式換熱器。該改進型半容積式換熱器包括一用於儲水的罐體，該罐體具有用於冷水輸入的進水口、熱水輸出的出水口、熱水回流的回水口；一板殼式換熱器，該換熱器固定在罐體的側壁上；所述的換熱器通過管道與罐體連通，並且在管道上安裝有水泵；罐體內的流體通過水泵泵入換熱器內，與換熱器內的媒介進行熱交換後在回流至罐體內；所述的換熱器包括焊接於罐體上的圓柱形殼體、位於殼體內的換熱組件以及與換熱組件形成循環導通的媒介入口和媒介出口，其中所述的換熱組件由多數個板片焊接形成板片組，板片組位於剛性連接的後擋板和面板之間，所述的媒介入口和媒介出口與板片組內部形成的流道連通。
文檔編號F28D21/00GK202382624SQ20112057180
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月31日 優先權日2011年12月31日
發明者程姿 申請人:程姿