CN105444594B - 板片式换热器 - Google Patents

Abstract

一种板片式换热器，包括：若干板片、出液集管、出液分支管、进口分支管和进口集管，其中：各个板片设有凹凸槽结构，两两板片焊接为一组工作单元形成波节状流道，波节状流道的两端设置出液分支管和进口分支管，出液分支管与出液集管相连，进口分支管与进口集管相连。本发明交换表面的波节形状改变导致相邻板片间的通道呈缩放型，外部流体在板片间的流动截面交替地增大和减小，从而提高换热效果。

Description

板片式换热器

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，特别是一种板片式换热器。

背景技术

传统的蛇形盘管式换热器换热效果差，且蛇形盘管加工复杂，管壁厚不利于换热。蛇形盘管组结垢后影响换热效果且不能机械清洗。如果采用化学药剂清洗又容易产生腐蚀，损坏设备。蛇形盘管中间管子损坏还无法维修，只能把损坏的管子在两头堵住。这样就减少了换热面积，换热量就会减小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种板片式换热器，以消除传统的蛇形盘管的弊端。

为解决上述技术问题，本发明包括：若干板片、出液集管、出液分支管、进口分支管和进口集管，其中：各个板片设有凹凸槽结构，两两板片焊接为一组工作单元形成波节状流道，波节状流道的两端设置出液分支管和进口分支管，出液分支管与出液集管相连，进口分支管与进口集管相连。

所述的波节状流道为两条交叉设置的流道。

所述的波节状流道的截面形状为椭圆，其长轴32mm，短轴22mm的椭圆，压痕深度为5mm。

所述的各个工作单元由定距板等距布置支撑上。

所述的各个工作单元的中部设置加强板、，出液集管和进口集管上设置固定管和各个工作单元的四个角上设置包角。

本发明的有益效果为：

板片式换热器热交换表面的波节形状改变导致相邻板片间的通道呈缩放型，外部流体在板片间的流动截面交替地增大和减小，从而提高换热效果。

板片式换热器采用双流道波节状形式，介质流动时速度和方向不断发生变化，使介质流扰动，产生湍流而破坏流层界面，减小层流层厚度；减小中心区和边缘区的温度梯度，增加传热温差，获取更大的放热系数。且流道拐弯处不存在死角。可充分利用板片的表面，使板片的有效换热面积增加。

板片式换热器的金属外表面积大，水膜表面积也大；金属板面与水膜间的温差大；喷淋水向下沿板面流动不会形成回流区，水膜厚度小，温升高，与冷却空气间的温差增大，水分子动能增大，克服水膜表面张力而蒸发的速度增加。流道短，冷却空气的流阻小，利于将水膜表面蒸发的饱和水蒸气尽快带走。极大地提高了喷淋水向冷却空气的质热传递速率。

板片采用缝焊的形式，这种焊接流道使板片厚度变得更薄，且受压能力更高。在侧边增加加强筋，消除板片的应力，以减小板片的变形。

本发明板片式换热装置，在不同数量的板片装配过程中，需要包角来固定，在包角上冲孔，使喷淋水能快速流回水盘，也可以起到风流道作用，使得板片边缘也能进行新风冷却。

本发明的板片式换热器，由多张板片组成。同样的冷凝或冷却量，板片所用的材料更少、重量更轻。即板片式换热器的冷重比，即冷凝或冷却量/设备重量更大，比蛇形盘管的冷重比大55％。

在同样尺寸的条件下，板片的冷凝或冷却能力比蛇形盘管大26.3％。

附图说明

图1是板片换热器的结构示意图。

图2是板片换热器的A-A向剖视图。

图3是板片风流道示意图。

图4是盘管风流道示意图。

图5是板片流道示意图。

图6是盘管冷凝流道示意图。

图7是板片冷凝流道示意图。

图8是盘管式水膜示意图。

图9是板片式水膜示意图。

图10是板片的流道示意图。

图11是板片的焊缝示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本实施例包括：若干板片6、出液集管2、出液分支管3、进口分支管7和进口集管8，其中：各个板片6设有凹凸槽结构，两两板片6焊接为一组工作单元形成波节状流道，波节状流道的两端设置出液分支管3和进口分支管7，出液分支管3与出液集管2相连，进口分支管7与进口集管8相连。

所述的波节状流道为两条交叉设置的流道，各条波节状流道的两端分别与一个出液分支管3和一个进口分支管7相连。

所述的波节状流道的截面形状为椭圆，其长轴32mm，短轴22mm的椭圆，压痕深度为5mm。

所述的各个工作单元由定距板等距布置支撑1上。支撑1采用不锈钢板折边制作，不锈钢板的厚度为3mm；

所述的各个工作单元的中部设置加强板5、出液集管2和进口集管8上设置固定管9和各个工作单元的四个角上设置包角4。

出液集管2采用2根直径76mm的不锈钢管和1根直径89mm的不锈钢管通过三通连接而成。直径76mm的不锈钢管厚度为3mm，直径89mm的不锈钢管厚度为3.5mm；

出液分支管3采用直径17mm的不锈钢管制作，厚度为1.2mm，弯曲半径为40mm；

包角4采用不锈钢板制作，包角长度为1630mm,中间冲2排29个直径25mm的孔，包角宽为168mm，在上50mm处和下15mm处折边。并在上部开30个14*2.8mm的凹槽，在下部开30个11*2.8mm的凹槽。包角厚度为3mm；

加强板5采用不锈钢板制作，加强板长度为1630mm,中间冲1排29个直径25mm的孔。加强板宽为72mm，在上15mm处和下15mm处折边。并在上部和下部各开30个11*2.8mm的凹槽。加强板厚度为3mm；

板片6采用1mm后的不锈钢管板制作，将2片钢板冲压成型，再进行缝焊，并在两侧通过加强筋进行加强；

进口分支管7采用直径17mm的不锈钢管制作，厚度为1.2mm。弯曲半径为40mm；

进液集管8采用直径89mm的不锈钢管制作，厚度为3.5mm；

固定管9采用直径25mm的不锈钢管制作，长度为1015mm，厚度为2mm。

板片6的具体加工流程如下：先将薄板冲压成板片6，使板片6形成特定的凹凸槽。再将两片板片6焊接在一起，使板片6间形成流道。然后将板片6焊接上进口分支管7和出液分支管3。最后将多组板片6通过支撑1、包角4、加强板5和固定管9组合在一起，并将多组板片6的分支管焊接在出液集管2进口集管8上。即完成整个制作。

板片6换热过程如下：需冷凝或冷却的介质从进口集管8进入，通过进口分支管7分配到每片板片6中，冷却水均匀的分布在板片6外侧。由风机产生的冷却空气流经板片6间的通道，强化了换热。被冷凝或冷却后的介质由出液分支管3汇集到出液集管2中再流出板片6换热设备。即完成整个热交换过程。板片6采用同程连接法，即从进口集管8到出液集管2介质所经过的路程是一样的。

如图3所示：由风机产生的冷却空气流经过相邻板片6的缩放型流道时，由于板片6间的流动截面交替地增大和减小，空气流速也会减速和加速。冷却空气在尾流涡流的作用下，通过第二流道时受到第一通道的尾部涡流的影响，第三通道受第二通道尾部涡流影响，如此重复，使冷却空气扰动更强烈，而强烈的作用带来更佳的板片6间换热效果。

如图4所示：相同高度的板片6和盘管相比较，盘管风流道的流程较板片6的流道要长很多，且流道窄，风阻力大，需要的风机功率也就越大。相比板片6蒸发式冷凝器和盘管蒸发式冷凝器在排热量相同条件下，板片6式用风机消耗的功率就比盘管式的来得更小，对比运行更节能。

如图5所示：板片式换热器热交换表面为波节状，介质流动时速度和方向不断发生变化，使介质流扰动，流动在雷诺数低的条件下也能产生湍流形态，获取更大的放热系数；其次，从剖面角度看，介质流道为波节状，曲率半径大，中心层和边缘距离近，当由于介质遇到波节点产生的扰动，将中心层和边缘层流体瞬间混合，使介质温度均匀，减小中心区和边缘区的温度梯度，增加传热温差，热传递速度更快，效果更佳。

如图6所示：由于在较长流道内过热气体会冷凝变成饱和液体，而这种形成的液体柱会产生压降，制冷剂液体会逼入压力降最大或出口压力最低的盘管中，结果使液柱占据有效的冷凝空间，使系统制冷效果下降，排气压力将明显升高，造成排热量降低。

如图7所示：板片6从上方的两端进入片式冷凝器，经过双交叉流道，使排列更紧密，且降低传递热阻，提高换热效率。冷凝流程更短，排液更快，压力降更小。

如图8所示：盘管式冷凝器在风水同向运行状态下，管子的底部会形成“干点区”降低盘管的有效换热面积，而且在“干点区”周边容易结垢，降低盘管的换热系数，减小换热量。

如图9所示：喷淋水直接喷淋到板片6的波节表面，接触面积大，水膜形成薄且均匀，蒸发效果好。水膜连续性好，而且流速更快，换热效果更好。

如图10所示：板片6采用双流道冷凝形式，且流道拐弯处不存在死角。充分利用板片6的表面，使板片6的有效换热面积增加。

如图11所示：板片6采用缝焊的形式，这种焊接流道使得板片6厚度变得更薄，且受压状态更高，可以节约材料。且焊缝与流道接触也可起到强化传热的作用。

Claims (3)

1.一种板片式换热器，其特征在于，包括：若干板片、出液集管、出液分支管、进口分支管和进口集管，其中：各个板片设有凹凸槽结构，两两板片焊接为一组工作单元形成波节状流道，波节状流道的两端设置出液分支管和进口分支管，出液分支管与出液集管相连，进口分支管与进口集管相连；

所述的波节状流道为两条交叉设置的流道；

所述的波节状流道的截面形状为椭圆，其长轴32mm，短轴22mm的椭圆，压痕深度为5mm；

各个工作单元的四个角上设置包角，包角上设有冲孔。

2.根据权利要求1所述的板片式换热器，其特征在于，所述的各个工作单元由定距板等距布置支撑上。

3.根据权利要求2所述的板片式换热器，其特征在于，所述的各个工作单元的中部设置加强板，出液集管和进口集管上设置固定管。