專利名稱：一種氣相板式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種換熱器，具體是一種工業(yè)上用于氣體與氣體之間熱交換或余熱回收 的氣相板式換熱器。
背景技術(shù)：
在當(dāng)今節(jié)能減排的大背景下，氣-氣換熱器在減少燃料消耗及節(jié)能減排的領(lǐng)域內(nèi)是 不可缺少的設(shè)備，而目前通常采用的氣-氣換熱器基本上為列管、翅片管或熱管等結(jié)構(gòu) 形式的換熱器，這類的換熱器的主要缺點是不僅傳熱效率低下，自身消耗鋼材量很大， 而且不能應(yīng)用于高溫領(lǐng)域。
為了解決上述問題，研究人員開發(fā)出了氣體板式換熱器。 一般的氣體板式換熱器出 于通用性考慮，加工成獨(dú)立板片結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)基本上為中國實用新型專利01265997. 5， 名稱為"全焊式板式換熱器"中所描述的板片結(jié)構(gòu)，其在板片上沖出許多的正反突點， 利用正反突點進(jìn)行板片之間的支撐，這種結(jié)構(gòu)的缺點是①由于板片上兩側(cè)均存在直通 道，所以傳熱膜系數(shù)低。②改變板片之間間距時，不同規(guī)格板間距的板片必須要使用專 用的磨具進(jìn)行壓制，模具投資很大。③由于板片為平板結(jié)構(gòu)，板片吸收自身的熱膨脹量 的能力差，導(dǎo)致設(shè)備使用溫度不超過60(TC。④一旦模具成型無法改變支撐點的個數(shù)， 在任何壓力下所能使用支撐點的個數(shù)完全相同，導(dǎo)致使用壓力受到了限制。 對肭容
為了克服現(xiàn)有板式換熱器的不足，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效率高、可應(yīng) 用在高溫介質(zhì)條件下；在同等換熱量下消耗鋼材少且性價比高的氣相板式換熱器。
本發(fā)明所述的氣相板式換熱器，它包括殼體和殼體內(nèi)的換熱器芯體，殼體和換熱器 芯體之間設(shè)有保溫層，所述換熱器芯體是由平行排列的模壓換熱片組成，各模壓換熱片 為截面呈雙向折流擾動的波紋狀換熱片；兩片相鄰模壓換熱片的上下兩邊向內(nèi)壓折邊后 焊接在一起構(gòu)成一個換熱單元，在該換熱單元中間即形成使供熱氣體水平流動的供熱氣 體腔；而相鄰的兩換熱單元之間，各相對的模壓換熱片的左右兩邊也向內(nèi)壓折邊后焊接 在一起，即在相鄰的兩個換熱單元之間形成使受熱氣體垂直流動的受熱氣體腔；在受熱 氣體腔內(nèi)部間隔焊接用于支撐兩換熱單元的支撐件；殼體兩側(cè)分別設(shè)有供熱氣體腔進(jìn)口 及供熱氣體腔出口并與換熱器芯體各單元的供熱氣體腔相通，殼體上部設(shè)有受熱氣體腔 進(jìn)口、受熱氣體腔出口并與換熱器芯體各單元之間的受熱氣體腔相通。
3作為本發(fā)明的改進(jìn)，上述支撐件的截面大致呈三角形，三角形兩腳向兩側(cè)折邊，兩 側(cè)延伸的折邊用于與模壓換熱片壁面的焊接，而三角形頂部為自由狀態(tài)。支撐件另一種
結(jié)構(gòu)是截面大致呈Q形。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，換熱器芯體周邊焊有用以消除熱膨脹影響的膨脹節(jié)。
為了使受熱氣體可以在受熱氣體腔內(nèi)流動距離更長，提高換熱效率，在各受熱氣體 腔內(nèi)部大致中間位置沿垂直向設(shè)有一層隔板，該隔板由受熱氣體腔頂部延伸至距底部 1/4高度位置。這樣受熱氣體可以呈U形流動，延長了換熱距離。這時，可以隔板為對 稱中心，兩側(cè)換熱片的雙向波紋呈鏡像對稱結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明制作過程為首先，不銹鋼板經(jīng)金加工模壓成雙向波紋換熱片，換熱片左右
兩邊向一方向壓折邊，上下兩邊反向壓折邊，再按上述規(guī)律排列。換熱片的左右兩端分 別兩兩搭接全焊接，上下兩端亦兩兩搭接全焊，制成密封的、氣體運(yùn)行方向相互垂直的 供熱氣體腔和受熱氣體腔。然后焊裝膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)，再與外殼等組件焊接成不銹鋼全焊接 氣相板式換熱器。
本發(fā)明由于采用獨(dú)特的雙向波紋結(jié)構(gòu)換熱片和特種支撐件，由這兩種部件組合的換 熱組件，具有以下的特點，1、由于板片是雙向波紋結(jié)構(gòu)同時提高換熱板兩側(cè)的傳熱系
數(shù)換熱效率高，換熱效率比傳統(tǒng)板片結(jié)構(gòu)高5~10%， 2、由于自身可以吸收一部分熱膨 脹量和特種支撐件三角型或Q形的穩(wěn)定性好，可以克服由熱膨脹產(chǎn)生的熱膨脹力，采 用這樣板片制作的換熱器最高使用溫度可以達(dá)到90(TC; 3、可以根據(jù)不同的壓力設(shè)計出 不同的支撐件安裝密度，大大提高設(shè)備的使用壓力，4、可以利用改變支撐件的峰高， 同時改變折邊的寬度來改變換熱通道的截面積，這樣同一種膜具壓制的板片就可以制作 各種板間距的換熱組件，進(jìn)而形成不同規(guī)格的產(chǎn)品系列，大大減少了設(shè)備的投資費(fèi)用。 這主要是由于支撐件和折邊模具結(jié)構(gòu)簡單，制造費(fèi)用較低，而板片的模具價格則要高的 多，而傳統(tǒng)的板片結(jié)構(gòu)換熱器的板間距不可調(diào)， 一套模具只能用于一種規(guī)格的板式換熱 器，適應(yīng)性較差。5、采用新型板片和特種支撐件組合的換熱組件，使用壽命長，制造 設(shè)備投資省，換熱器的性價比好，能滿足工業(yè)上各種的氣體換熱要求。


圖1是本發(fā)明外部形狀示意圖2是圖1的左視圖3是換熱芯體圖4是圖3的左視圖(去除膨脹節(jié))；圖5是圖4B向局部放大示意圖； 圖6是圖3的A-A向剖視圖7是本發(fā)明中呈雙向折流擾動的波紋狀換熱片的示意圖； 圖8是三角形支撐件在換熱片中的焊接位置示意圖； 圖9是Q形支撐件的示意圖。
具體實施例方式
如圖l、 2所示，本發(fā)明所述的氣相板式換熱器，它主要包括殼體l、殼體l內(nèi)部由
構(gòu)成的換熱芯體2和換熱芯體之間的保溫層(圖中未示出)；其中換熱器芯體2是由平
行設(shè)置的截面呈雙向折流擾動的波紋狀的模壓換熱片3和特殊的支撐件6組成。兩片相 鄰模壓換熱片3的上下兩邊向內(nèi)壓折邊后焊接后形成焊縫13，構(gòu)成一個換熱單元。在該 換熱單元中間即形成使供熱氣體水平流動的供熱氣體腔4(見圖5)。而相鄰的兩換熱單 元之間，各相對的模壓換熱片3的左右兩邊也向內(nèi)壓折邊后焊接在一起形成焊縫12，在 相鄰的兩個換熱單元之間形成使受熱氣體垂直流動的受熱氣體腔5;在受熱氣體腔5內(nèi) 部間隔焊接用于支撐兩換熱單元的支撐件6 (見圖6)。支撐件6截面大致呈三角形，三 角形兩腳向兩側(cè)折邊后延伸用于與模壓換熱片3壁面的焊接形成焊點14 (見圖8)。此 外支撐件另一種結(jié)構(gòu)是截面大致呈Q形(見圖9)。
在換熱芯體上還組焊有膨脹節(jié)11 (見圖3、 4)，解決了工作過程中的由于熱膨脹可 能損壞設(shè)備的問題。殼體1兩側(cè)分別設(shè)有供熱氣體腔進(jìn)口7及供熱氣體腔出口8，并與 換熱器芯體各單元的供熱氣體腔4相通，殼體1上部設(shè)有受熱氣體腔進(jìn)口9、受熱氣體 腔出口 10并與換熱器芯體各單元之間的受熱氣體腔5相通。顯示了供熱氣體和受熱氣 體的流動方向，供熱流體水平直線流過供熱氣體腔，受熱流體垂直于供熱流體的流向流 過受熱氣體腔。
在各受熱氣體腔5內(nèi)部大致中間位置沿垂直向設(shè)有一層隔板12，該隔板12由受熱 氣體腔5頂部延伸至距底部1/4高度位置(見圖7)。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點
1、 模壓換熱片采用全模壓結(jié)構(gòu)且成雙向波紋結(jié)構(gòu)，換熱芯體采用全焊接工藝，結(jié) 構(gòu)穩(wěn)定不變形，且設(shè)備重量僅為列管、翅片式及熱管的1/5~1/8，消耗資源少。
2、 內(nèi)部采用的支撐件，三角形或Q形穩(wěn)定性好，可以根據(jù)使用壓力的不同設(shè)計不 同的點數(shù)，大大提高了板式換熱器的使用壓力。
3、 只要變換支撐件高度，就可以按照高傳熱效率和壓力降的要求隨意調(diào)整模壓換熱片之間的板間距，有效地解決了傳熱效率和阻力降的矛盾。
4、 將模壓換熱片設(shè)計為雙向波紋板片結(jié)構(gòu)，同時強(qiáng)化了換熱板兩側(cè)的傳熱系數(shù)， 大大提高了換熱器的氣相總傳熱系數(shù)，傳熱效率是普通列管和翅片管的2~3倍，與同類 的板式熱器相比，提高5~10%,氣相總傳熱膜系數(shù)可達(dá)45W/m2. k以上。
5、 由于采用的鏡像關(guān)系的波紋板片，可以制作出單位容積內(nèi)換熱面積更多地?fù)Q熱 器，所以具有設(shè)備緊湊、占地面積小、重量輕、安裝方便等優(yōu)點。
6、 設(shè)備為全焊接結(jié)構(gòu)，解決了密封墊泄漏的問題。
7、 模壓換熱片采用波紋板的結(jié)構(gòu)、彈性焊接結(jié)構(gòu)和采用膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)，解決了由于 熱膨脹損壞設(shè)備的問題，所以設(shè)備可用于高溫系統(tǒng)，熱流體最高工作溫度可達(dá)90(TC。
8、 本發(fā)明的氣一氣板式換熱器采用模塊化的設(shè)計結(jié)構(gòu)，可以隨意的組合。單臺最 大組裝面積一般可達(dá)2000m2以上。(超大面積和特殊結(jié)構(gòu)要求都可設(shè)計)。
9、 采用特殊的冷流體循環(huán)原理和組合保溫材料，設(shè)備外壁的溫升可以小于40'C。
10、 本換熱器腔體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，流體阻力較小，完全滿足氣體輸送的要求。
11、 板片采用冷軋不銹鋼板表面光滑、模壓成型、板片表面不易因積灰形成垢層。 目前，國家進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了對節(jié)能降耗對整個國民經(jīng)濟(jì)工作的重要性和深遠(yuǎn)意義。這
也成為許多企業(yè)的重要任務(wù)。本發(fā)明就是在這樣的歷史背景下為滿足社會對新型設(shè)備的 要求，經(jīng)過申請人攻關(guān)研制應(yīng)運(yùn)而生的。該發(fā)明推向社會，將提高系統(tǒng)的(換)熱效率， 可以大大降低和減少在氣體換熱領(lǐng)域設(shè)備的鋼材使用量，是一種低碳產(chǎn)品，在強(qiáng)化余熱 回收方面起到不可替代的積極作用。
權(quán)利要求
1、一種氣相板式換熱器，它包括殼體(1)和殼體(1)內(nèi)的換熱器芯體(2)，殼體(1)和換熱器芯體(2)之間設(shè)有保溫層，其特征是所述換熱器芯體(2)是由平行排列的模壓換熱片(3)組成，各模壓換熱片(3)為截面呈雙向折流擾動的波紋狀換熱片，兩片相鄰模壓換熱片的上下兩邊向內(nèi)壓折邊后焊接在一起構(gòu)成一個換熱單元，在該換熱單元中間即形成使供熱氣體水平流動的供熱氣體腔(4)；而相鄰的兩換熱單元之間，各相對的模壓換熱片(3)的左右兩邊也向內(nèi)壓折邊后焊接在一起，即在相鄰的兩個換熱單元之間形成使受熱氣體垂直流動的受熱氣體腔(5)；在受熱氣體腔(5)內(nèi)部間隔焊接用于支撐兩換熱單元的支撐件(6)；殼體(1)兩側(cè)分別設(shè)有供熱氣體腔進(jìn)口(7)及供熱氣體腔出口(8)，并與換熱器芯體各單元的供熱氣體腔(4)相通，殼體(1)上部設(shè)有受熱氣體腔進(jìn)口(9)、受熱氣體腔出口(10)并與換熱器芯體各單元之間的受熱氣體腔(5)相通。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣相板式換熱器，其特征是所述支撐件(6)截面大致呈三角形，三角形兩腳向兩側(cè)折邊。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣相板式換熱器，其特征是所述支撐件(6)截面大致呈Q形。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的氣相板式換熱器，其特征是換熱器芯體周邊焊有用以消除熱膨脹影響的膨脹節(jié)(11)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或3所述的氣相板式換熱器，其特征是在各受熱氣體腔(5)內(nèi)部大致中間位置沿垂直向設(shè)有一層隔板(12)，該隔板(12)由受熱氣體腔(5)頂部延伸至距底部1/4高度位置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣相板式換熱器，其特征是以隔板(12)為對稱中心，兩側(cè)模壓換熱片(3)的雙向波紋呈鏡像對稱結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣相板式換熱器，它包括殼體和殼體內(nèi)的換熱器芯體，兩者之間設(shè)有保溫層，換熱器芯體是由平行排列的雙向波紋狀模壓換熱片組成，兩片相鄰模壓換熱片的上下兩邊焊接構(gòu)成一個換熱單元，換熱單元中間形成供熱氣體腔；而相鄰的兩換熱單元之間，各相對的模壓換熱片的左右兩邊焊接在一起，在相鄰的兩個換熱單元之間形成受熱氣體腔；受熱氣體腔內(nèi)部間隔焊接支撐件；殼體兩側(cè)分別設(shè)有供熱氣體腔進(jìn)口及供熱氣體腔出口，殼體上部設(shè)有受熱氣體腔進(jìn)口、受熱氣體腔出口。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效率高、可以使用在高溫介質(zhì)條件下；同等換熱量消耗鋼材少且性價比高。
文檔編號F28D9/02GK101672587SQ20091003541
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者徐光六, 莫立勤 申請人:南京宜熱縱聯(lián)節(jié)能科技有限公司