CN102798307B - 一种不对称结构的板壳式换热器及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不对称结构的板壳式换热器及其制作方法。其换热器包括壳程壳体、设在壳程壳体内的板管束、管程箱体；所述板管束包括若干板管，各板管的端部均设有进液管接头和出液管接头，所述板管的进液管接头和出液管接头分别固定在进液管板部分和出液管板部分上；所述管程箱体分为设进液口的进液管程箱体和设出液口的出液管程箱体，它们分别对应设在所述进液管板部分和出液管板部分上。本发明具有结构紧凑、整机体积小、结构简单、成本低、安装方便、气体侧阻力小、换热面积组合灵活、适应领域和介质广的不对称结构的板壳式换热器等优点，可以解决气液热交换器应用领域、温度范围、介质、成本、气体侧阻力、安装位置等问题。
Description
技术领域
本发明属于换热设备，具体的涉及一种不对称结构的板壳式换热器及其制作方法。
背景技术
现有的气液换热器主要有板壳式换热器、翅片管式换热器和管壳式换热器，其中板壳式换热器设计和制造复杂，成本极高，重量重，安装不方便，制造工艺较管壳式换热器复杂,焊接量大且要求高,因而它的推广应用受到一定限制。翅片管式换热器换热面积和换热系数受到限制，同时清洗受到限制，体积庞大，造价高，气体侧阻力损失大。管壳式换热器体积更大，传热面积和系数受到制作，加工难度及成本极大，只用于特定场所气液热交换。对于高温气体的热交换均可以采用这三种换热器，较大的换热温差可以弥补换热器结构、制作、成本上的不足。但对于中低温的气液热交换这三种换热器的效果均不好，现有技术对中低温气体热交换是盲区，影响***的能源效率进一步提升。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的技术问题，提供一种结构紧凑、整机体积小、结构简单、换热效果好、易于组装的不对称结构的板壳式换热器及其制作方法。
本发明通过以下技术方案得以实现：
本发明提供的不对称结构的板壳式换热器，包括壳程壳体、设在壳程壳体内的板管束、管程箱体；所述板管束包括若干板管，各板管的端部均设有进液管接头和出液管接头，所述板管的进液管接头和出液管接头分别固定在进液管板部分和出液管板部分上；所述管程箱体分为设进液口的进液管程箱体和设出液口的出液管程箱体，它们分别对应设在所述进液管板部分和出液管板部分上。
所述板管由两片冷成形的管片压合组成，所述管片上分布有凹陷的凸台和与凸台连通的凹槽，其中所述凹槽的高度小于凸台的高度，两片管片上的凸台和凹槽相对应构成板管的液体流道；管片的端部设有与液体流道的两端连通的进液空腔和出液空腔，所述进液管接头和出液管接头分别与进液空腔和出液空腔连通。
所述板管内的液体流道为U形，所述进液管板部分和出液管板部分为一整体部件。
所述凸台成菱形布置。
所述壳程壳体上设有用于板管束清洗的清洗窗口。
本发明提供的不对称结构的板壳式换热器的制作方法，包括：设有液体流道和与液体流道两端连通的进液管接头和出液管接头的单个板管预先制成部件，将管板套在一组板管的进液管接头和出液管接头固定成板管束，再将板管束安装在壳程壳体内，最后将管程箱体焊接在管板上，管程箱体通过隔板分为进液管程箱体和出液管程箱体分别与管板上安装有板管的进液管接头和出液管接头的进液管板部分和出液管板部分对应。
与现有技术相比，本发明的优点就在于：
1、本发明采用非对结构（气体和液体的过流面积不相等）的板管束，可以实现气液热交换过程中，气相流动阻力小的特点，解决气体换热时体积流量大而导至气相阻力损失大的缺点。
2、本发明结构简单，每件板管单独成组焊成形，可在轴向无穷加长和各种外形尺寸的组合，各种外形尺寸的自由组合可以适用不同气体通道尺寸，减少占地尺寸和安装要求，可灵活的应用于不同空间尺寸和安装要求。
3、本发明通过多个单独组焊成形的板管组成换热主体板管束，不对称结构的板片冷成形后，将2片板片流道截面积小的的一面相对组装，板片四周密封区域和中间行程分隔区域、加强区采域用焊接方式连接。板管受力面积通过加强区域的焊接减小，受力状况大幅改善，可最大可能减小板片的厚度，以减少成本和重量，同时提升换热器的承压能力。单独制作的板管，可以单独进行检测，极大提高板壳式换热器的可靠性。
4、本发明在气体通道内设置清洗窗口和排污口，可方便对换热器进清洗和排污，解决气体不洁净带来的维护困难问题。
5、本发明在可在轴向无穷增加板管数量，以实现大面积、低温差的气液换热过程。可适不同气体流量、换热量和对压力损失特殊要求。
6、本发明可采用各种不同的不锈钢材料及焊接方法，以适应各种不腐蚀性和温度的介质换热。
总之，本发明具有结构紧凑、整机体积小、结构简单、成本低、安装方便、气体侧阻力小、换热面积组合灵活、适应领域和介质广的不对称结构的板壳式换热器等优点，可以解决气液热交换器应用领域、温度范围、介质、成本、气体侧阻力、安装位置等问题。
附图说明
下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述：
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是图1的AA向视图。
图4是图中B处放大图。
图5是图3中C处放大图。
具体实施方式
如图1—图5所示，不对称结构的板壳式换热器包括壳程壳体1、设在壳程壳体1内的板管束8、管程箱体4、6；板管束8包括若干板管9，板管9由两片冷成形的管片910、911压合组成，管片910、911上分布有成菱形布置的凹陷的凸台907和与凸台907连通的凹槽908，其中所述凹槽908的高度小于凸台907的高度，两片管片910、911上的凸台907和凹槽908相对应构成板管9的液体流道903；板管9内的液体流道903为U形分为下行流道和上行流道；板管9的上端部设有与液体流道903的两端连通的进液空腔902和出液空腔901，板管9的下端部设有连接空腔906，液体流道903的上、下行流道通过连接空腔906连通，进液空腔902和出液空腔901由管片907、908上的凹槽对应构成；各板管9的上端部均设有进液管接头904和出液管接头905分别与进液空腔902和出液空腔901连通，所有板管9的进液管接头904和出液管接头905分别固定在进液管板部分和出液管板部分上，进液管板部分和出液管板部分构成管板7整体部件；管程箱体分为设进液口5的进液管程箱体6和设出液口3的出液管程箱体4分别对应设在进液管板部分和出液管板部分上；壳程壳体1上设有用于板管束清洗的清洗窗口2，清洗窗口2上设有盖板201。
本发明工作时，气体从壳程壳体1穿过板管束8，液体从进液管程箱体6的进液口5进入，经进液管接头904进入板管9内的U形液体流道903，从出液管接头905流入出液管程箱体4，经设出液口3流出换热器。气体和液体在换热器内进行热交换。
不对称结构的板壳式换热器的制作方法，包括：设有液体流道903和与液体流道903两端连通的进液管接头904和出液管接头905的单个板管9预先制成部件，将管板7套在一组板管9的进液管接头904和出液管接头905上固定成板管束8，再将板管束8安装在壳程壳体1内，最后将管程箱体焊接在管板7上，管程箱体通过隔板分为进液管程箱体6和出液管程箱体4分别与管板7上安装有板管9的进液管接头904和出液管接头905的进液管板部分和出液管板部分对应。本方法可提高生产效率和产品质量、及产品的维修更换简单。解决了现有钎焊结构的板式换热器，整体成形无法单体检查和更换，而可拆结构的板式换热器，受密封件槽内窜通的影响，无法检测具体失效部位，而板壳式换热器只能整体更换的不足。
本发明整体采用不锈钢制作及相同要求的焊接方法，耐腐蚀性和耐高温性极佳，克服了现有钎焊结构的板式换热器受钎焊料的影响，使用的温度和介质都有限，可拆结构的板式换热器受密封件的影响无法在高温和强腐蚀、氧化场所使用。而板壳式换热器，受结构影响，板管两段都与管板焊接，自由膨胀受到约束，无法适用于大温差环境中的缺陷。
板片中部无流道部分空白位置，采用压力焊接方式，减小板片受力面积，极大提高板片的承压能力。避免了现有钎焊结构板是通过钎焊方法来减少受力面积，受钎焊料强度及粘结强度影响，而可拆结构的板式换热器和板壳式换热器则是通过外加的预紧螺栓拉杆或外壳来被动加强，承压能力有限的问题。
应当理解，上述所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
Claims (4)
1.一种不对称结构的板壳式换热器，包括壳程壳体、设在壳程壳体内的板管束、管程箱体；其特征在于所述板管束包括若干板管，各板管的端部均设有进液管接头和出液管接头，所述板管的进液管接头和出液管接头分别固定在进液管板部分和出液管板部分上；所述管程箱体分为设进液口的进液管程箱体和设出液口的出液管程箱体，它们分别对应设在所述进液管板部分和出液管板部分上；
所述板管由两片冷成形的管片压合组成，所述管片上分布有向外凹陷的凸台和与凸台连通的条状凹槽，其中所述凹槽的高度小于凸台的高度，两片管片上的凸台和凹槽相对应构成板管的液体流道；管片的端部设有与液体流道的两端连通的进液空腔和出液空腔，所述进液管接头和出液管接头分别与进液空腔和出液空腔连通。
2.根据权利要求1所述的不对称结构的板壳式换热器，其特征在于所述板管内的液体流道为U形，所述进液管板部分和出液管板部分为一整体部件。
3.根据权利要求1或2所述的不对称结构的板壳式换热器，其特征在于所述凸台成菱形布置。
4.根据权利要求3所述的不对称结构的板壳式换热器，其特征在于所述壳程壳体上设有用于板管束清洗的清洗窗口。
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