一種板管式換熱器的製作方法

2023-07-10 07:05:26 1

本發明涉及能源回收利用技術領域，尤其是指一種板管式換熱器。

背景技術：

對低品位廢流體能量的回收再利用，一直是節能領域研究重點。低品位廢流體能量回收，最大的問題是汙垢堵塞、沉積及其造成的換熱係數的大幅度降低。對於大型汙流體系統，可通過過濾等處理手段解決該問題，對於淋浴、洗頭床等中小型汙水系統，採用過濾等處理手段則顯得不經濟，且處理過程熱損耗大，甚至可能無法熱回收或使熱回收失去經濟意義。

中國實用新型專利ZL201120240147.X免拆洗離心汙水換熱器，從一定程度上解決了汙垢堵塞、沉積及其造成的換熱係數大幅降低的問題，但該技術一般適用於大型汙水系統，對於中小型汙水系統顯然不合適。

中國實用新型專利ZL200810244379.5一種高效易清洗汙水換熱器，雖然適合於中小型汙水系統，其由汙水箱體內布置的蛇形換熱管進行換熱；但是蛇形換熱管需要支撐，蛇形換熱管的支撐和蛇形換熱管本身均成為換熱器汙水流道內的障礙，也易造成汙垢堵塞和沉積，需清洗的頻率高，清洗也比較麻煩。同時對於中小型汙水系統，當汙水流量少時，汙水不能完全浸沒蛇形換熱管，還會造成換熱面積的浪費。

其他種類的換熱器，如殼管換熱器、浸沒式換熱器等，也均存在堵塞、沉積、換熱係數低，清洗不易等問題。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種板管式換熱器，其結構緊湊，安裝方便，可以小型化，也可以用於大型汙流體系統，流體流動順暢、有效地防止汙垢堵塞、沉積等現象，且便於清洗和維護，降低使用成本。

為了解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案：

一種板管式換熱器，包括芯體，芯體包括A板及B板；A板設有A板沉槽，A板沉槽的背面為A板沉槽凸起；B板設有與A板沉槽對應的B板沉槽，B板沉槽的背面為B板沉槽凸起；A板沉槽凸起設置於B板沉槽內，且A板沉槽凸起與B板沉槽之間形成介質流道。

其中，所述A板沉槽包括並列設置於A板的若干橫槽及用於將相鄰橫槽串通的端槽。

其中，所述端槽為連接相鄰橫槽同一端的弧形槽。

優選的，所述介質流道的截面呈月牙形。

其中，所述介質流道的月牙形截面由多段曲線組成，該多段曲線包括設置於A板的A板外壓曲線段、分別與該A板外壓曲線段的兩端連接的A板內壓曲線段、設置於B板的B板內壓曲線段及分別與該B板內壓曲線段的兩端連接的B板外壓曲線段。

其中，所述A板或者B板的厚度為：

按外壓設計時

按內壓設計時

其中，P為芯體流體設計壓力；

D1n為A板外壓曲線段或者B板外壓曲線段的當量直徑；

D2n為A板內壓曲線段或者B板內壓曲線段的當量直徑；

[σ]為A板外壓曲線段或者B板外壓曲線段材料的抗拉強度；

σ為A板內壓曲線段或者B板內壓曲線段材料的抗拉強度；

η為A板內壓曲線段或者B板內壓曲線段的安全係數；

所述月牙形的介質流道的平均壁厚

η3為月牙形的介質流道壁的抗拉強度安全係數；月牙形的介質流道當量直徑D3＝L/π；其中，L為月牙形的介質流道的周長；

實際使用時，所述A板或者B板的厚度為s1n、s2n、s3中的最大值與安全餘量a之和。

優選的，還包括箱體，所述芯體裝設於箱體。

優選的，還包括箱體，所述芯體裝設於箱體，所述芯體至少設置有兩組。

進一步的，所述箱體內設有用於對流體的流向進行導向的若干導向板，所述芯體安裝於若干導向板。

本發明的有益效果：

(1)本發明結構緊湊，可以小型化、使得安裝和放置方便，可以應用於淋浴、洗頭床等中小型汙流體系統，也可以用於大型汙流體系統，其使用靈活，適應範圍廣。本發明對汙流體的熱量進行回收，降低加熱水的能耗，節省資源，降低使用成本，節能環保。

(2)本發明採用在A板設置A板沉槽，在B板設置B板沉槽，A板和B板均採用板片加波紋結構進行強化換熱，換熱係數高。A板和B板採用板管結構組合成芯體，A板沉槽的整體平滑性好，汙流體流動順暢，有效的避免了汙垢堵塞、沉積及其造成的換熱係數大幅度降低問題；另外淨流體在換熱流道中吸熱效果好，汙流體與淨流體熱交換效果好。

(3)本發明安裝方便，對A板和B板進行衝壓等就可以得到相應的沉槽，其製造相對容易，減低生產的成本。

(4)本發明採用A板和B板板管結構，其結構穩定，使用壽命長，並且便於對A板沉槽和換熱流道進行清洗，其維護成本低。

附圖說明

圖1為本發明實施例一的立體結構示意圖。

圖2為本發明實施例一另一視角的立體結構示意圖。

圖3為本發明實施例一的立體結構分解示意圖。

圖4為本發明實施例一截面的局部結構示意圖。

圖5為本發明實施例一所述的A板的立體結構示意圖。

圖6為本發明實施例一所述的A板剖切後的立體結構示意圖。

圖7為本發明實施例二的立體結構分解示意圖。

圖8為本發明實施例二截面的局部結構示意圖。

圖9為本發明實施例三的立體結構示意圖。

圖10為本發明實施例三的立體結構分解示意圖。

具體實施方式

為了便於本領域技術人員的理解，下面結合實施例與附圖對本發明作進一步的說明，實施方式提及的內容並非對本發明的限定。

實施例一。

如圖1至圖6所示，一種板管式換熱器，包括芯體20，芯體20包括A板30及B板40；A板30設有A板沉槽301，A板沉槽301的背面為A板沉槽凸起302；B板40設有與A板沉槽301對應的B板沉槽401，B板沉槽401的背面為B板沉槽凸起402；A板沉槽凸起302設置於B板沉槽401內，且A板沉槽凸起302與B板沉槽401之間形成介質流道60。進一步的，還包括蓋板10，該所述蓋板10蓋設於A板30。

實際應用時，可以直接讓汙流體(即汙水)流入芯體20的A板沉槽301中。也可以在芯體20上設置蓋板10，通過在蓋板10上設置蓋板進水孔101，使蓋板進水孔101與A板沉槽301連通，便於流體進入到A板沉槽301，當然也可以採用其他方式來連通A板沉槽301，比如接頭等。根據使用的需要，在B板40設置進介質接頭309和出介質接頭308，使進介質接頭309和出介質接頭308均與介質流道60連通，便於流體進入或流出介質流道60。

淋浴、洗頭床等用過後的汙流體(即汙水)，帶有可以回收的熱量，將汙流體通過蓋板進水孔101引入到A板沉槽301中，汙流體流經A板沉槽301後，再從A板沉槽301中流出。同時將需要加熱的淨流體(即自來水)，通過進介質接頭309進入到介質流道60中，淨流體在介質流道60中吸收A板沉槽301中汙流體熱量，實現淨流體與汙流體之間熱量交換，淨流體吸熱後從出介質接頭308中流出，最後將淨流體引至淋浴、洗頭床等用水處使用。

需要具體說明的是，蓋板10可以蓋住A板30並密封A板沉槽301，使汙流體僅在A板沉槽301中流動；也可以只蓋住A板30，使汙流體在蓋板10與A板30之間流動(包括A板沉槽301)。蓋板10與A板30之間的連接、A板30與B板40之間的連接，均可以根據承壓能力的不同需求，從而選擇焊接密封或者通過膠條壓封等。

本發明結構緊湊，可以小型化、使得安裝和放置方便，可以應用於淋浴、洗頭床等中小型汙流體系統，也可以用於大型汙流體系統，其使用靈活，適應範圍廣。

本發明在A板30設置A板沉槽301，在B板40設置B板沉槽401，A板30和B板40均採用板片加波紋結構進行強化換熱，換熱係數高。A板30和B板40採用板管結構組合成芯體20，A板沉槽301的整體平滑性好，汙流體流動順暢，有效的避免了汙垢堵塞、沉積及其造成的換熱係數大幅度降低問題；另外淨流體在介質流道60中吸熱好，汙流體與淨流體熱交換效果好。

本發明安裝方便，對A板30和B板40進行衝壓等就可以得到相應的沉槽，其製造相對容易，減低生產的成本。

本發明採用A板30和B板40板管結構，其結構穩定，使用壽命長，並且便於對A板沉槽301和介質流道60進行清洗，其維護成本低。

本實施例中，所述A板沉槽301包括並列設置於A板的若干橫槽303及用於將相鄰橫槽303串通的端槽304。進一步的，所述端槽304為連接相鄰橫槽303同一端的弧形槽。由於B板沉槽401對應A板沉槽301，所述A板和B板均有相應的沉槽結構，其僅尺寸大小存在差別。若干橫槽303增加汙流體和淨流體的熱量交換，流體迂迴流動，使淨流體充分吸熱；所述端槽304為弧形槽，使得相鄰橫槽303的轉角為無障礙通道，其過渡平滑，進一步避免了汙垢堵塞、沉積及其造成的換熱係數大幅度降低的問題。

應用時，介質流道60的截面可以採用多種形狀，如U型彎流道、圓形流道、橢圓形流道等，以適應不同換熱場所要求。本實施例中，優選的，所述介質流道60的截面呈月牙形，加大流體擾動，增大換熱係數，加強流體的熱量交換。

本實施例中，所述介質流道60的月牙形截面由多段曲線組成，該多段曲線包括設置於A板30的A板外壓曲線段305、分別與該A板外壓曲線段305的兩端連接的A板內壓曲線段306、設置於B板40的B板內壓曲線段405及分別與該B板內壓曲線段405的兩端連接的B板外壓曲線段406。具體的，根據承受壓力的大小，將多段曲線設為內壓曲線段和外壓曲線段，設計時，便於對A板30和B板40的厚度進行計算，設計實用、合理的厚度，避免產生設計缺陷，且避免材料的浪費，降低生產的成本。同時介質流道60採用多段曲線內外壓設計，能夠有效的減少流體的阻力。

本實施例中，提供計算A板或者B板厚度的計算公式，所述A板或者B板的厚度為：

按外壓設計時

按內壓設計時

其中，P為芯體流體設計壓力；

D1n為A板外壓曲線段305或者B板外壓曲線段406的當量直徑；

D2n為A板內壓曲線段306或者B板內壓曲線段405的當量直徑；

[σ]為A板外壓曲線段305或者B板外壓曲線段406材料的抗拉強度；

σ為A板內壓曲線段306或者B板內壓曲線段405材料的抗拉強度；

η為A板內壓曲線段306或者B板內壓曲線段405的安全係數；

所述月牙形的介質流道60的平均壁厚

η3為月牙形的介質流道60壁的抗拉強度安全係數；月牙形的介質流道60當量直徑D3＝L/π；其中，L為月牙形的介質流道60的周長；

實際使用時，所述A板或者B板的厚度取s1n、s2n、s3中的最大值，並再加上安全餘量a。所述安全餘量a為根據實際生產需求選擇的係數。

實施例二。

如圖7和圖8所示，本實施例二與實施例一的不同之處在於：還包括箱體50，所述芯體20裝設於箱體50。

實際應用時，將芯體20安裝於箱體50時，箱體50的底面可以與B板沉槽凸起402抵接，使得流體在箱體50與B板沉槽凸起402圍成的流體槽70中流動，如圖8所示。箱體50的底面也可以不抵接B板沉槽凸起402，使得流體在B板40與箱體50之間(包括流體槽70)中流動。在上述實施例一的基礎上，再增加箱體50，可以將汙流體引入流體槽70中，使得介質流道60中的淨流體同時吸收流體槽70和A板沉槽301中汙流體的熱量，其吸熱效果好，充分利用芯體20的結構來進行熱量交換。當然，根據使用的需求，流體槽70或A板沉槽301均可以單獨配合介質流道60進行汙流體與淨流體之間的熱量交換。

實施例三。

如圖9和圖10所示，本實施例三與實施例二的不同之處在於：所述芯體20裝設於箱體50，所述芯體20至少設置有兩組，每個芯體20的介質流道60連通。

本實施例中，多個芯體20組合成組合芯體80，將該組合芯體80裝在箱體50內。採用進出流體接頭90將各個芯體20的介質流道60並聯起來，對其集中通淨流體。同時，將箱體50接通汙流體進出接頭100，在箱體50通汙流體，使組合芯體80中的淨流體吸收汙流體的熱量。當然，也可以將各個芯體20的介質流道60串聯起來使用。本實施例中，除了具有實施例一中的有益效果外，其將多個芯體20組合使用，可增大換熱器的換熱量，特別適用於大型汙流體系統的換熱。

本實施例中，所述箱體50內設有用於對流體的流向進行導向的若干導向板501，所述芯體20安裝於若干導向板501。芯體20通過導向板501進行固定，導向板501可以對箱體50的汙流體的流向起到導向作用，使其朝一個方向流動。另外，導向板501起到安裝和固定芯體20的作用。

上述實施例為本發明較佳的實現方案，除此之外，本發明還可以其它方式實現，在不脫離本技術方案構思的前提下任何顯而易見的替換均在本發明的保護範圍之內。