CN103791741B - 一种相变板式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种相变板式换热器，它包括换热器芯体、换热介质进口、换热介质出口、相变介质进口集箱、相变介质出口集箱。所述波纹板换热芯体由多组板束错位叠放而成。板束由两块相同的平板叠加在一起，利用激光渗透焊接，通过充压形成突阔和收缩形状且截面为类椭圆或扁圆的相变介质循环通道，相邻板束间错位叠放形成另外一种传热介质通道。循环通道由多到少布置，随着相变介质冷凝，体积大大减少，介质从多通道进，少通道出；如果相变介质蒸发，体积大幅增加，介质就从少通道进，多通道出。克服了传热过程中介质冷凝因相变由气态变为液体导致体积减少会使流速下降的问题和介质蒸发体积大幅增加，压力增大的问题使板内压力较为平均，结构更为合理，该相变板式换热器易于组装调整，结构紧凑度较高，换热效果强，耐高温高压，流动阻力低。

Description

一种相变板式换热器

技术领域

本发明属于高效换热节能设备领域，涉及一种相变板式换热器。

背景技术

目前相变换热器常采用翅片管式换热器。其中相变介质走管内，另一介质走翅片侧，相变介质与另一介质之间采用错流换热，但这种翅片管式换热器换热效果不好，造成管内介质不能完全相变，浪费大量的能量；另一方面翅片管式换热器换热能力差，需要消耗大量的管材，占地面积大，并且加工成本较高，机械密封性差，翅片侧易积灰，同时翅片容易脱落造成接触热阻增加，导致换热器换热能力大幅度降低，使用寿命降低。

现有技术中，对相变板式换热器的报道较少，而板式换热器具有结构紧凑，占地面积小，传热效率高等特点，但是传统板式换热器虽然结构紧凑，但是流道复杂，介质两侧流动阻力都很大，同时传统板式换热器需要橡胶圈密封，不适用于高温蒸汽换热，同时蒸汽发生相变会造成体积大幅降低，而传统板式在流道截面积上没有变化，造成相变后流体流速达不到湍流，换热效果降低，所以需要开发相变板式换热器。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种相变板式换热器，该相变板式换热器采用了不同于传统换热器的设计思想，融合了管壳式、板翅式和板式等几种换热器的优点，具有结构紧凑，换热能力强，流动阻力小，易清洗的特点。它克服了以往相变换热器换热能力差，耗材多，成本高，密封差及流动阻力大的缺点，同时采用流道依次减少的办法，使相变介质在相变过程中流道截面积越来越小，增加了相变介质的湍流度，使换热效果大大增强。

本发明所采用的技术方案是：

一种相变板式换热器，包括换热器芯体1、换热介质进口2、换热介质出口5、相变介质进口集箱3和相变介质出口集箱4；所述换热器芯体1侧端设置相变介质进口集箱3和相变介质出口集箱4；所述换热器芯体1上下端分别设置换热介质进口2和换热介质出口5，构成一种传热流体通道；所述换热器芯体1由若干组板束12竖直叠放而成，所述板束12由两块相同的板片9叠加在一起，利用激光渗透焊接，通过充压形成截面为类椭圆或扁圆的相变介质循环通道10，相邻的板束12之间采用错位叠放形成另一种传热介质通道11；所述相变介质循环通道10自上而下由多到少布置，随着相变介质冷凝，体积大大减少，相变介质从多通道进，少通道出；如果相变介质蒸发，体积大幅增加，相变介质就从少通道进，多通道出。

本发明中，所述板束12一侧上部设有相变介质进口6和底部设有相变介质出口7。

所述的板片均采用钢或其他金属材料制成。

本发明的有益效果在于：

1）相变介质通道采用类椭圆、扁圆循环通道，换热流体横掠类椭圆、扁圆外表面使换热流体能更好的与类椭圆、扁圆外表面接触，消除了换热死角；2）相变介质通道内采用了突阔和收缩形状，使相变介质不断改变流向和速度，增加了扰动，强化了传热；3）采用的类椭圆、扁圆循环通道数由多到少分布，解决了传热过程中介质冷凝因相变由气态变为液体导致体积减少会使流速下降的问题和介质蒸发体积大幅增加，压力增大的问题使板内压力较为平均。该结构相当于通道变径，结构更为合理，从而增强了换热；4）工作压力高，耐压5Mpa，工作温度高，耐温30 ℃ —1000 ℃；5）模块设计，安装、更换、清洗及维修方便。

附图说明

图1为相变板式换热器结构图。

图2为本发明换热器板片结构剖面示意图。

图3为本发明板束截面示意图。

附图中，各标号所代表的组件如下：

1换热器芯体，2.换热介质进口，3.相变介质进口集箱，4.相变介质出口集箱，5. 换热介质出口，6.相变介质进口，7.相变介质出口，8.焊缝线，9.板片，10.相变介质循环通道，11. 传热介质通道，12.板束。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式做进一步详细地描述。

参考图1，一种相变板式换热器包括换热器芯体1、换热介质进口2、换热介质出口5、相变介质进口集箱3和相变介质出口集箱4。

参考图2-3，板束12由两块相对的板片9通过若干条板片9中部的焊接线8和四周的焊接线焊接固定，其中平板中部的焊接线8与板片9的左右两边平行，其长度小于平板左右边长。平板上焊接线之间的区域通过高压气体或高压液体充压形成类椭圆、扁圆的相变介质循环通道10，相变介质进口6有多个类椭圆、扁圆通道，随着相变介质相变换热，循环通道也相应的由多到少布置，最后工质从一个或多个类椭圆、扁圆通道流出，另一种传热流体流经错位叠放的板束间波纹通道，设计更为合理。

本发明专利的工作原理为：

将多块板束12错位叠放在一起，采用全焊式密封，形成相变板式换热器芯体。工作时，冷却介质流经类椭圆、扁圆相变介质循环通道10，另一种传热流体介质横掠类椭圆、扁圆外表面，两种流体通过板片传热，循环通道由多到少布置，随着相变介质冷凝，体积大大减少，介质从多通道进，少通道出；如果相变介质蒸发，体积大幅增加，介质就从少通道进，多通道出。克服了传热过程中介质冷凝因相变由气态变为液体导致体积减少会使流速下降的问题和介质蒸发体积大幅增加，压力增大的问题使板内压力较为平均，结构更为合理， 同时由于相变介质通道采用突阔和收缩形状，使冷却介质不断改变流向和速度，增加了扰动，使得换热效果更佳。

以上所述为本发明一种相变板式换热器，凡在本发明专利的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种相变板式换热器，包括换热器芯体（1）、换热介质进口（2）、换热介质出口（5）、相变介质进口集箱（3）和相变介质出口集箱（4）；其特征在于所述换热器芯体（1）侧端设置相变介质进口集箱（3）和相变介质出口集箱（4）；所述换热器芯体（1）上下端分别设置换热介质进口（2）和换热介质出口（5），构成一种传热流体通道；所述换热器芯体（1）由若干组板束（12）竖直叠放而成，所述板束（12）由两块相同的板片(9)叠加在一起，两块相对板片（9）通过若干条板片中间焊接线（8）和四周焊接线焊接固定，利用激光渗透焊接，通过充压形成截面为类椭圆或扁圆的相变介质循环通道（10），相邻的板束(12)之间采用错位叠放形成另一种传热介质通道（11）；所述相变介质循环通道（10）自上而下由多到少布置，随着相变介质冷凝，体积大大减少，相变介质从多通道进，少通道出；如果相变介质蒸发，体积大幅增加，相变介质就从少通道进，多通道出。

2.根据权利要求1所述的相变板式换热器，其特征在于所述板束（12）一侧上部设有相变介质进口（6）和底部设有相变介质出口（7）。