CN101158561A - 板式换热器复合波纹板束 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种板式换热器复合波纹板束，由多片波纹板片叠合在一起形成一个板式换热器的板束；波纹板片是在平板上冲压成矩阵排列的许多矩形复合波纹，每个矩阵单元包括两层高度和不同形状的波纹，排列在***的波纹具有较高的波高和较大的波距，其顶部为板间的支承部位，***的波纹成对平行排列，两对波纹的纵轴线构成一个矩形，矩形中横向排列的波纹凸起，竖向波纹凹下，在***的波纹之间是一个或若干个凸起的波高较小的内层波纹。本发明的效果是：高效、强化传热；具有较宽的流道，可以允许较粘稠的流体通过；扩大了流通截面，减少了流动阻力，有利于工业过程的节能降耗；易于加工，降低生产成本，有利于产品的推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种板式换热器的换热元件，特别适用于两种流体进行传热的大通道复合波纹板片。
背景技术
板式换热器是一种结构紧凑、高效的换热器，广泛应用于石油、化工、能源、暖通、电力和冶金行业。板片形式的研究是板式换热器研究的核心，开发高效传热、低流阻，适应性广的板型是广大设计人员的追求。国内外现有的板型采用简单的波纹板片，对传热性能和刚度都不够理想，且流道的通道较窄。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于两种流体传热过程的大通道板式换热器复合波纹板束，以解决传统的板式换热器存在的传热性能差、较高的流通阻力和刚度都不够理想等问题。
本发明所述的板式换热器复合波纹板束由两块波纹板片叠合在一起，由两块波纹板片按波纹相对应，正反向叠合在一起，将两侧密封构成板管的基本的传热元件，多个板管叠合在一起形成一个板式换热器的板束，在板束的两端将相邻的板片边沿密封；波纹板片是在平板上冲压成矩阵排列的许多矩形复合波纹，每个矩阵单元包括两层高度和不同形状的波纹，排列在***的波纹具有较高的波高和较大的波距，其项部为板间的支承部位，***的波纹成对平行排列，两对波纹的纵轴线构成一个矩形，矩形中横向排列的波纹凸起，竖向波纹凹下，在***的波纹之间是一个或若干个凸起的波高较小的扰流和提高传热性作用的内层波纹。
所述的板式换热器复合波纹板束，每个矩阵单元的相互平行的***波纹，沿平行方向相互错开排列。
所述的板式换热器复合波纹板束，***波纹的波距的范围：30mm-80mm，波高的范围在3mm-10mm之间，波纹的轴向长度稍小于波距。
所述的板式换热器复合波纹板束，在***波纹内侧设有的内层波纹，采用下列型式中的一种：一是形状类似***波纹矩形排列的波纹，波距的范围在10mm-50mm，波高的范围在1mm-6mm之间；二是设置多条平行的波纹；三是设置一个半球形凹坑。
本发明是针对目前的板型所存在的问题提出一种新的传热板型，它具有较高的传热性能和较低的流通阻力。由于流道较宽，适用范围可以进一步扩大到比较粘稠的液体的传热，这是以往的板式换热器无法达到的。本发明的效果有：1、高效、强化传热：内外两层不同波纹的作用与功能不同，实现高效传热。2、具有较宽的流道，可以允许较粘稠的流体通过，扩大了板式换热器的应用范围，可广泛应用于热能、石油化工、电力、冶金等能源利用与回收的场合。3、扩大了流通截面，减少了流动阻力，有利于工业过程的节能降耗。4、易于加工，降低生产成本，有利于产品的推广使用。5、在***波纹内侧设有半球形凹坑的内层波纹，对板束内腔有自清洁的功能。
附图说明
图1是本发明的板片平面图。
图2是本发明的板片波纹单波平面图。
图3是本发明的板片复合波纹实施例之一。
图4是本发明的板片复合波纹实施例之二。
图5是本发明的板片复合波纹实施例之三。
图6是图3的沿A-A方向剖面图。
图7是图4的沿A-A方向剖面图。
图8是图5的沿A-A方向剖面图。
具体实施方式
本发明的具体技术方案是：它在平板上冲压成内外两层高度和形状不同的波纹，***的波纹具有较高的波高和较大的波距。***波纹的凸棱还兼做板间的支承作用。内层波纹的波高较小，主要起扰流和提高传热性的作用。
在一个平板上冲压成矩阵排列的许多矩形复合波纹的平面如图1所示；所述的复合波纹是由内外二层波纹2、3组成。外层单波2的波形如图2所示。波纹2成对排列，两对波纹2的纵轴线构成一个矩形。矩形中横向排列的波纹凸起，竖向波纹凹下，或反之。外层波纹2有较大的波距和较高的波高。从而可以形成大的通道截面，有利较粘稠的液体的通过。矩形对边的距离称为波距。外层波纹的波距L1的范围：30mm-80mm，波高H的范围在3mm-10mm之间，波纹的轴向长度稍小于波距。
在外层波纹2内侧设有小波纹3，它的型式有三种：一是形状类似外层波纹矩形排列的波纹，如图-3所示，波距L2的范围在10mm-50mm，波高h的范围在1mm-6mm之间。二是设置多条平行的波纹，如图4所示。三是设置一个半球形凹坑，如图-5所示。内层波纹3的作用有二：一是增加波纹板的刚度；二是增加流体在波纹板片的扰流，提高传热系数。
上述三种复合波纹的剖视图如图6至图8所示。
本发明板片上的外侧波纹2成矩形排列。矩形中横向排列的波纹凸起，竖向波纹凹下。两片板片1反向叠合组成一个板管，多个板管构成一个板式换热器的板束。外层矩形排列的波纹2由于波纹的凹凸布置，从而形成纵横两个方向的通道。
内外两层不同波纹3、2的作用与功能是不同的。外层大波纹的作用体现在形成较大的流道。凹槽或凸棱与其相邻的板片组合时形成相互交叉的两侧通道。通道的大小决定流体阻力减少，从而可以允许较粘稠的液体通过。凸棱的作用有二：一是两片板的反向叠合后形成支承点；二是对该侧的流道形成限流作用。外侧大波纹内的波纹有矩形排列、条形布置的小波纹和半球形凹槽，其作用是促进流体在波纹板产生二次扰流，破坏流体边界层，增强速度场与温度场的耦合。有效强化传热，实现高效传热。同时内波纹还起增强刚度的作用。外侧波纹的大小、间距和波纹的凹凸槽的高度以及内波纹的形状、波纹槽的尺寸均可根据传热介质的物性参数，允许压降等条件确定。通过波纹板的组合形成截面积各异的流道。
工作时，将两片波纹板按波纹相对应反向叠合并沿两侧边焊接形成一个板管。多个板管叠加并将相邻两板管的端口一侧合并焊接形成板管的纵向通道和板管的横向通道。两种换热介质分别通过板管流道和板间流道，形成两种流体交叉流动，完成两种流体的传热过程。
复合波纹板束生产实施例：外形相同的板片，按波纹相对应，正反向叠合在一起并将两侧连续焊接构成称为板管的基本的传热元件。多个板管叠合形成一个板束，在板束的两端将相邻的板片折边焊接，从而形成板管侧通道。然后将板束放置在一个密闭的壳体内。一种流体通过板管内通道，另一种流体通过板管之间的通道。不同状态的流体通过各自的流道，热量由高温流体传给低温流体，两种流体形成交叉流完成间壁换热。
Claims (4)
1.一种板式换热器复合波纹板束，由两块波纹板片按波纹相对应，正反向叠合在一起，将两侧密封构成板管的基本的传热元件，多个板管叠合在一起形成一个板式换热器的板束，在板束的两端将相邻的板片边沿密封；其特征在于：波纹板片是在平板上冲压成矩阵排列的许多矩形复合波纹，每个矩阵单元包括两层高度和不同形状的波纹，排列在***的波纹具有较高的波高和较大的波距，其顶部为板间的支承部位，***的波纹成对平行排列，两对波纹的纵轴线构成一个矩形，矩形中横向排列的波纹凸起，竖向波纹凹下，在***的波纹之间是一个或若干个凸起的波高较小的扰流和提高传热性作用的内层波纹。
2.如权利要求1所述的一种板式换热器复合波纹板束，其特征在于：每个矩阵单元的相互平行的***波纹，沿平行方向相互错开排列。
3.如权利要求1或2所述的一种板式换热器复合波纹板束，其特征在于：***波纹的波距的范围：30mm-80mm，波高的范围在3mm-10mm之间，波纹的轴向长度稍小于波距。
4.如权利要求1或2所述的一种板式换热器复合波纹板束，其特征在于：在***波纹内侧设有的内层波纹，采用下列型式中的一种：一是形状类似***波纹矩形排列的波纹，波距的范围在10mm-50mm，波高的范围在1mm-6mm之间；二是设置多条平行的波纹；三是设置一个半球形凹坑。
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