專利名稱：一種耐高壓的圓形波紋板板殼式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種強(qiáng)化換熱技術(shù)領(lǐng)域的換熱器。
背景技術(shù)：
板式換熱器由于具有換熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于能源、動力、供熱、制冷等多種領(lǐng)域。隨著板式換熱器技術(shù)的成熟，在一些領(lǐng)域已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的管殼式換熱器。但現(xiàn)有的矩形板式換熱器普遍存在承壓能力較低的問題。在石油化工等常見壓力較高的領(lǐng)域中，板式換熱器的應(yīng)用受到了極大的限制。開發(fā)一種能夠承受高壓且結(jié)構(gòu)緊湊的板式換熱器在能源動力領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。目前雖然存在一些全焊接的板殼式換熱器，但其工作壓力一般不超過4. 5MPa，且體積相對較大，緊湊度不高。這些全焊接的板殼式換熱器以矩形板片作為傳熱元件，并將板束置于矩形或圓形的殼體中以提升承壓性能。這種板式換熱器承壓能力有限且體積較大。 普通板式換熱器中兩種介質(zhì)的通道結(jié)構(gòu)相同，對于兩側(cè)換熱介質(zhì)物性相差較大的一些工況，會出現(xiàn)設(shè)計上的不匹配，進(jìn)而造成體積和材料上的浪費(fèi)。例如當(dāng)利用水冷卻高粘度潤滑油時，由于潤滑油的粘度遠(yuǎn)高于水的粘度，相同流量下潤滑油的流動阻力會遠(yuǎn)高于冷卻水的流動阻力，通常潤滑油的流動阻力達(dá)到設(shè)計要求的上限時，冷卻水側(cè)的流動阻力還遠(yuǎn)未達(dá)限值，這就造成了設(shè)計上的浪費(fèi)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供適用于不同種類流體間換熱、尤其適合于熱物性相差較大的兩種介質(zhì)間換熱的一種耐高壓的圓形波紋板板殼式換熱器。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型一種耐高壓的圓形波紋板板殼式換熱器，其特征是包括殼體、蓋板、波紋板板束、導(dǎo)流塊、支撐板，波紋板板束包括波紋板，波紋板板束通過支撐板固定在殼體里，殼體兩端通過蓋板密封，殼體上設(shè)置殼程出口、殼程進(jìn)口，蓋板上設(shè)置板程進(jìn)口、板程出口，外殼與波紋板板束間的環(huán)形區(qū)域被導(dǎo)流塊分隔成殼程進(jìn)口腔室和殼程出口腔室，殼程進(jìn)口連通殼程進(jìn)口腔室，殼程出口連通殼程出口腔室，波紋板板束上開有角孔，板程進(jìn)口和板程出口通過波紋板板束的角孔相連通。本實(shí)用新型還可以包括I、兩個波紋板壓在一起形成板片對，板片對內(nèi)部形成殼程出口、殼程進(jìn)口之間的板間通道，板片對連接在一起形成波紋板板束，板片對之間形成板程進(jìn)口、板程出口之間的板間通道。2、所述的板程進(jìn)口位于換熱器本體的上端，板程出口位于換熱器本體的下端，殼程出口位于外殼上板程進(jìn)口一側(cè)，殼程進(jìn)口位于外殼上板程出口一側(cè)。3、波紋板采用平直波紋或人字形波紋的圓形板片，波紋板兩面波紋高度不同。本實(shí)用新型的優(yōu)勢在于[0012]I、承壓能力強(qiáng)。板片采用全焊接的方式相連接，不用密封墊片，承壓能力比可拆式和釬焊式板式換熱器強(qiáng)。普通的矩形板片承壓時會出現(xiàn)應(yīng)力集中。采用的圓形板片承壓時應(yīng)力分布均勻，不易因出現(xiàn)局部應(yīng)力集中而造成破損泄露，比普通的矩形板片承壓能力更好。此外，采用板殼式設(shè)計，將板束包圍在殼體內(nèi)，進(jìn)一步提升了密封性能和承壓能力。2、換熱效率高。板束內(nèi)的板間通道為人字形或雙人字形波紋通道，交叉接觸點(diǎn)多。流體在板間通道內(nèi)繞接觸點(diǎn)成渦流流動，擾流強(qiáng)烈，能有效破壞粘性介質(zhì)流動時的邊界層，起到強(qiáng)化傳熱的作用。3、結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積內(nèi)的傳熱面積大。本實(shí)用新型中的波紋板排列緊密，且換熱器整體結(jié)構(gòu)簡單緊湊，在相同體積下，本實(shí)用新型比管殼式換熱器具有更大的傳熱面積。與采用矩形板片的板殼式換熱器相比，結(jié)構(gòu)更為緊湊。4、選材范圍廣。本實(shí)用新型中的波紋板可以采用多種不同材料，例如各種型號的不銹鋼、銅合金、鈦合金等，以適用于不同種類的換熱介質(zhì)。 5、適用范圍廣。圓形波紋板兩側(cè)波紋高度不同，在兩側(cè)介質(zhì)流量、物性參數(shù)相差較大時具有較強(qiáng)的適用性。且換熱器可以根據(jù)實(shí)際需要將兩側(cè)介質(zhì)設(shè)計成多種流程組合。6、加工簡單、易于安裝。本實(shí)用新型所述的非對稱通道圓形波紋板加工方便快捷，生產(chǎn)周期短，成本低，特別適合于工業(yè)化批量生產(chǎn)。綜上所述，本實(shí)用新型是一種兼?zhèn)涔軞な綋Q熱器耐壓能力高和板式換熱器緊湊度強(qiáng)、傳熱系數(shù)大特點(diǎn)的新型板殼式換熱器，而且具有使用范圍廣、可靠性高、易于制造的特點(diǎn)，具有良好的發(fā)展應(yīng)用前景。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為A-A剖視圖；圖3為兩側(cè)介質(zhì)在本實(shí)用新型內(nèi)流動分配的示意圖；圖4為板片對焊接的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為板束焊接的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖舉例對本實(shí)用新型做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖I 5，本實(shí)用新型由板程進(jìn)口 I、板程出口 7、殼程進(jìn)口 9、殼程出口 3、殼程進(jìn)口腔室14、殼程出口腔室12、波紋板板束5、支撐板6、10、導(dǎo)流塊11和13、兩側(cè)蓋板2和8以及殼體4等部件組成。波紋板板束5與支撐板6、10通過角孔相焊接，并通過支撐板6、10置于殼體4內(nèi)。板束5兩端被蓋板2、8壓緊固定。蓋板2、8與殼體4焊接形成完整的外殼，將波紋板板束5及支撐板6、10包圍在其內(nèi)部。外殼與板束間的環(huán)形區(qū)域被導(dǎo)流塊11、13分隔成殼程進(jìn)口腔室14和殼程出口腔室12。殼體4上帶有殼程進(jìn)口 9和殼程出口 3。殼程進(jìn)口和殼程出口分別與殼程進(jìn)口腔室和殼程出口腔室連通。兩側(cè)蓋板2、8上分別帶有板程進(jìn)口 I和板程出口 7。板程進(jìn)口和板程出口分別與板束的兩條角孔通道相連通。波紋板板束5由圓形波紋板15組焊而成。圖4、圖5是圓形波紋板組焊過程的剖視圖。結(jié)合圖2、圖4、圖5，圓形波紋板15、17的兩側(cè)波紋高度不同，兩波紋板緊壓在一起并沿角孔外周的翼邊焊接16、19，形成板片對20。圓形波紋板15、17焊接成板片對后，其內(nèi)部形成殼程的板間通道18。圓形波紋板如上所述兩兩焊接成板片對后，多個板片對之間再焊接成波紋板板束。板片對20、22緊壓在一起，并通過波紋板外周的翼邊焊接23。兩對板片對之間的通道形成板程的板間通道21。流體可以從板片對內(nèi)部兩張波紋板的外周間的縫隙進(jìn)入殼程的板間通道18。角孔中的流體則可以通過相鄰兩對板片對角孔間的縫隙進(jìn)入板程的板間通道21。如圖4所示，由于采用的波紋板兩側(cè)波紋高度不同，板束的相鄰?fù)ǖ?8、21的流道寬度不同。在兩側(cè)介質(zhì)流量或熱物性相差較大時具有較強(qiáng)的適用性。圖3是兩側(cè)介質(zhì)在本實(shí)用新型內(nèi)流動分配的示意圖。為方便觀察流體在板間通道內(nèi)的流動，圖中用直線代表波紋板的剖面圖。結(jié)合圖3和圖1、2，板程流體從板程進(jìn)口 I流入板束的角孔通道。結(jié)合圖4，板程流體通過角孔通道分配流量，并通過各板片對之間的角孔縫隙進(jìn)入板程的板間通道21，經(jīng)換熱后進(jìn)入另一側(cè)角孔通道。最終板程流體從流出板程出口 7流出換熱器。殼程流體從殼程進(jìn)口 9流入殼程進(jìn)口腔室14。殼程流體在殼程進(jìn)口腔室中進(jìn)行分配，并通過各板片對內(nèi)部的周向縫隙進(jìn)入殼程的板間通道18，經(jīng)換熱后進(jìn)入殼程出口腔室12。最終殼程流體從殼程出口 3流出換熱器。兩種介質(zhì)分別在相鄰的板間通道·內(nèi)逆向流動，并通過波紋板換熱。所述的板束5由板片對20組焊而成。每個板片對20都由兩片非對稱的圓形波紋板通過兩個角孔焊接而成。板片對20之間再通過板片的圓形外周焊接，多組板片對20焊接在一起形成圓柱形板束。組成板片對20的兩波紋板間的內(nèi)部通道為殼程通道，相鄰板片對20間的通道為板程通道。殼程通道與板程通道可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計成不同的寬度。所述的非對稱圓形波紋板，中心換熱區(qū)域?yàn)閮A斜的平直波紋或人字形波紋，波紋板兩面波紋高度不同。波紋板周邊為焊接用的翼邊；翼邊向板片的一側(cè)突起且與該側(cè)面上的波紋相齊平。波紋板兩端相對開有兩個圓形角孔，角孔外周設(shè)有焊接用的翼邊；角孔翼邊向板片的另一側(cè)突起且另一側(cè)面上的波紋相齊平。所述的支撐板10為一定厚度的圓形不銹鋼板。支撐板6、10布置在板束的兩端，其直徑與殼體內(nèi)徑相配合。支撐板6、10上開有一個圓形孔。圓孔的直徑與波紋板的角孔直徑相同，其位置也與波紋板上角孔的位置相對應(yīng)。支撐板與板束通過角孔進(jìn)行焊接。支撐板對板束起支撐定位作用。所述的蓋板2、8為較厚的圓形鋼板。其上開有圓形孔，圓孔位置與支撐板6、10上孔的位置相對應(yīng)。蓋板上帶有板程進(jìn)口與板程出口。蓋板把殼體中的板束緊緊的壓在一起，起到承壓的作用。
權(quán)利要求1.一種耐高壓的圓形波紋板板殼式換熱器，其特征是包括殼體、蓋板、波紋板板束、導(dǎo)流塊、支撐板，波紋板板束包括波紋板，波紋板板束通過支撐板固定在殼體里，殼體兩端通過蓋板密封，殼體上設(shè)置殼程出口、殼程進(jìn)口，蓋板上設(shè)置板程進(jìn)口、板程出口，外殼與波紋板板束間的環(huán)形區(qū)域被導(dǎo)流塊分隔成殼程進(jìn)口腔室和殼程出口腔室，殼程進(jìn)口連通殼程進(jìn)口腔室，殼程出口連通殼程出口腔室，波紋板板束上開有角孔，板程進(jìn)口和板程出口通過波紋板板束的角孔相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種耐高壓的圓形波紋板板殼式換熱器，其特征是兩個波紋板壓在一起形成板片對，板片對內(nèi)部形成殼程出口、殼程進(jìn)口之間的板間通道，板片對連接在一起形成波紋板板束，板片對之間形成板程進(jìn)口、板程出口之間的板間通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種耐高壓的圓形波紋板板殼式換熱器，其特征是所述的板程進(jìn)口位于換熱器本體的上端，板程出口位于換熱器本體的下端，殼程出口位于外殼上板程進(jìn)口一側(cè)，殼程進(jìn)口位于外殼上板程出口一側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種耐高壓的圓形波紋板板殼式換熱器，其特征是波紋板采用平直波紋或人字形波紋的圓形板片，波紋板兩面波紋高度不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種耐高壓的圓形波紋板板殼式換熱器，其特征是波紋板采用平直波紋或人字形波紋的圓形板片，波紋板兩面波紋高度不同。
專利摘要本實(shí)用新型的目的在于提供一種耐高壓的圓形波紋板板殼式換熱器，包括殼體、蓋板、波紋板板束、導(dǎo)流塊、支撐板，波紋板板束包括波紋板，波紋板板束通過支撐板固定在殼體里，殼體兩端通過蓋板密封，殼體上設(shè)置殼程出口、殼程進(jìn)口，蓋板上設(shè)置板程進(jìn)口、板程出口，外殼與波紋板板束間的環(huán)形區(qū)域被導(dǎo)流塊分隔成殼程進(jìn)口腔室和殼程出口腔室，殼程進(jìn)口連通殼程進(jìn)口腔室，殼程出口連通殼程出口腔室，波紋板板束上開有角孔，板程進(jìn)口和板程出口通過波紋板板束的角孔相連通。本實(shí)用新型承壓能力強(qiáng)，換熱效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積內(nèi)的傳熱面積大，選材范圍廣，適用范圍廣，加工簡單、易于安裝。
文檔編號F28D9/00GK202719904SQ20122025881
公開日2013年2月6日 申請日期2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月4日
發(fā)明者丁銘, 王佳卓, 閻昌琪, 石帥, 陳哲雨 申請人:哈爾濱工程大學(xué)