CN100447517C - 一种可拆卸耐压多程双轴向流螺旋板换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的，在于提供一种可拆卸耐压多程双轴向流螺旋板换热器，它是由传热基板、中心管、定距器件、封条、主隔板、程间隔板、外壳、缠绕层、封头、法兰和流体进出口接管所组成，其特征在于：在外壳内设置有换热芯，它是将传热基板以中心管为中心，向外卷制成互不相通的两条螺旋道，两端用封条按流体流动的需要封堵，在其中，冷热两流体各走一个流道，冷流体如走奇数圈，则热体走偶数圈，流道的宽度和传热基板的强度用定距器件来保证和加强，在外壳两端的封头处，冷热两流体靠主隔板隔开，靠程间隔板使冷热流体各自在程间折流，程间隔板的位置是这样决定的：当流体无相变时，应使各程间的有效过流截面积大小相接近，当流体有相变时，应以优化的流体流速来确定各程的有效过流面积的大小来决定，这样，两流体在换热芯内呈逆流流动，在换热芯的外面设置缠绕层。作用是提高传热芯的耐压能力。当要求换热面积很大，可将多个换热芯串联起来。本发明保留了多圈式换热器的全部优点，又能显著地提高操作压力，增加流体流速，缩短换热器的长度，减少中心管、封头、法兰和外壳等配件用量，具有很高的性价比，亟具开发前景。
Description
所属技术领域
本发明属于流体热交换设备。
背景技术
螺旋板换热器专利自1930年实施以来，由于具有传热系数高、以板代管、结构紧凑、制造简便、机加工量少、成本低廉等优点，有了长足的发展。但是，由于它还存在以下缺点：操作压力不高、处理量较小、捡修困难，使其应用受到限制。传统的螺旋板式换热器，按流体的流动方向有四种(参见下表)。而由申请人发明的“多圈式换热器”，(ZL95215477.3)，其冷、热两流体都采用了轴流，兼有单圈径向流。为与传统的螺旋板式换热器相区别，可命名为IV型螺旋板式换热器。经多年实施证明：它比壳管式换热器有以下优点：1、换热面用板材，以板代管，因相同材质的板材比管材省40-50％，材料利用率高5-10％，使主要材料费省50-60％；2、加工工艺简单，无管板，配件少，生产率高，加工费省40-50％；3、传热系数大20-80％；综合以上三个优点，当换热器热负荷相同时设备购置费省60-70％；4、紧凑性高2-3倍，占地面积和空间体积都小；5、为纯逆流换热，多台串联时两流体端部温差可小到3-4c°；6、在相同流速下流体阻力小50-70％，降低了运行费；7；充液量少70-80％，启动性能好；8、没有管板，热应力小；9、可实现模块化生产；10、不管换热过程有无相变，卧式竖式安装都可。与传统螺旋板换热器相比，有以下优点：1.外形成细长圆筒，可提高操作压力；2.流体阻力低；3.器内两种流体都可排尽，不存料；4.单台处理量大；5.可实现模块化生产，采用并联、串联和并串联的办法满足大型化的要求。
但是，由于多圈式换热器是单程，其有效过流截面积较大，使流体的流速过低(一般只有0.1m/s)，加之商品金属卷板宽度较窄(多小于1.5m)，故而使单元换热器芯较短，当换热器面积较大时，要将多个单元换热器芯串联而成，使换热器组过长，这样一来，使用配件多，加工较繁。受基板厚度的限制，进一步提高操作压力也有困难。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种可拆卸耐压多程双轴向流螺旋板换热器，它是由传热基板、中心管、定距器件、封条、主隔板、程间隔板、外壳、缠绕层、封头、法兰和流体进出口接管所组成，其特征在于：在外壳内设置有换热芯，它是将传热板以中心管为中心，向外卷制成互不相通的两条螺旋道，两端用封条按流体流动的需要封堵，在其中，冷热两流体各走一个流道，冷流体如走奇数圈，则热体走偶数圈，流道的宽度和传热基板的强度用定距器件来保证和加强，在外壳两端的封头处，冷热两流体靠主隔板隔开，靠程间隔板使冷热流体各自在程间折流，程间隔板的位置是这样决定的：当流体无相变时，应使各程间的有效过流截面积大小相接近，当流体有相变时，应以优化的流体流速来确定各程的有效过流面积的大小来决定，这样，两流体在换热芯内呈逆流流动，在换热芯的外面设置缠绕层。
附图说明
下面，结合附图，对本发明作进一步的描述。图1为可拆卸耐压多程双轴向流螺旋板换热器的正面结构示意图。图2为图1的A-A视图。图3为图1的B-B视图。图4为采用缠绕金属线材以提高耐压强度的结构示意图。图5为将两个换热芯串联为一个整体换热器的结构示意图。图中：1-主隔板，2-封头，3-程间隔板，4-流体进出口接管，5-法兰，6-外壳，7-传热基板，8-中心管，9-I程，10-II程，11-III程，12-封条，13-缠绕层，14-定距器件，N-左端换热芯，M-右端换热芯。程的多少，以及是否将换热芯串联，需要综合权衡。
实施方式
图1中选择三程为代表，(当然不限于此)。在外壳6内，设置有换热芯，它是将传热基板7以中心管8为中心，向外卷制成互不相通的两条螺旋道，两端用封条12按流体流动的需要封堵，图中以设置18圈为例，并标记为1#∽18#圈，(图中未示数字)冷流体(用虚引线表示其流向)如走奇数圈，则热流体(用实引线表示其流向)走偶数圈。1#.3#.5#.7#和2#.4#.6#.8#为I程，9#.11#.13#和10#.12#.14#为II程，15#.17#和16#.18#为III程。程间隔板3的位置是这样决定的：当换热流体无相变时，应尽可能地使各程的有效过流截面积相等，而流体有相变时，应以优化的流体流速来选择过流截面积。主隔板1将换热器的封头2分为上下两部分，换热器左端(参见图1和图2)上部的奇数圈是封闭的，偶数圈则是敞开的，而下部与此相反，奇数圈是敞开的，偶数圈则是封闭的。封闭的方法是用封条12将流道焊死。换热器的右端(参见图1和图3)，上部的奇数圈是敞开的，偶数圈是封闭的，而下部奇数圈是封闭的，偶数圈是敞开的。用这种结构，再和主隔板1、程间隔板3和封头2的共同作用，使两流体沿各自的通道作逆流流动，并通过传热基板7进行换热。
参见图4，为保持流道的宽度，和增加传热基板的耐压(特别是受外压时)强度，在流道中设置有定距器件13，它们为定距柱、定距条、弹簧和各种翅片，翅片的型式很多，是成熟辅件，无需赘述。在卷制时应使它们与传热基板压紧，最好采用钎焊，将定距器与两面的传热基板焊合。以增加传热基板的耐压(特别是受外压时)和传热强度。为增加换热芯的整体耐压强度，应采取的措施是：1.把受内压的通道布置在最外侧，2.在换热芯外面设置有缠绕层14，其材质有金属线材、玻纤或其它合成纤维，金属线材要用钎焊或段焊固定，玻纤和合成纤维要用高强度塑脂固定。图5为将左右两个换热芯N和M串联为一个换热器的结构示意图，冷热两流体的流动方向，图中已标明，无需赘述。两个换热芯亦可用法兰联接。
本发明保留了多圈式换热器的全部优点，又能有效地克服了它所存在的缺点，具有很高的性价比，亟具开发前景。
Claims (5)
1.一种可拆卸耐压多程双轴向流螺旋板换热器，是由传热基板、中心管、定距器件、封条、主隔板、程间隔板、外壳、缠绕层、封头、法兰和流体进出口接管所组成，其特征在于：在外壳内设置有换热芯，它是将传热基板以中心管为中心，向外卷制成互不相通的两条螺旋道，两端用封条按流体流动的需要封堵，在其中，冷热两流体各走一个流道，流道的宽度和传热基板的强度用定距器件来保证和加强，在外壳两端的封头处，冷热两流体靠主隔板隔开，靠程间隔板使冷热流体各自在程间折流，程间隔板的位置是这样决定的：当流体无相变时，应使各程间的有效过流截面积大小相接近，当流体有相变时，应以优化的流体流速来确定各程的有效过流截面积的大小来决定，这样，两流体在换热芯内呈逆流流动，在换热芯的外面设置缠绕层。
2.一种如权利要求1所述的可拆卸耐压多程双轴向流螺旋板换热器，其特征在于程数应按工艺要求选定，程间隔板数比程数少1。
3.一种如权利要求1所述的可拆卸耐压多程双轴向流螺旋板换热器，其特征在于定距器件为定距柱、定距条、弹簧和各种翅片。
4.一种如权利要求1所述的可拆卸耐压多程双轴向流螺旋板换热器，其特征在于用作缠绕层的材质的有金属线材、玻纤或其它合成纤维，金属线材要用钎焊或段焊固定，玻纤和其它合成纤维要用高强度塑脂固定。
5.一种如权利要求1所述的可拆卸耐压多程双轴向流螺旋板换热器，其特征在于可以采用不可拆卸的或可拆卸的两种联接方式中的一种将多个换热芯串联起来。
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