CN104279905A - 用于蒸发或冷凝过程的强化传热元件 - Google Patents

用于蒸发或冷凝过程的强化传热元件 Download PDF

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何海澜
张云周
李官�
尚立宝
王晓伟
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Abstract

本发明公开了一种用于蒸发或冷凝过程的强化传热元件，包括板片本体，在所述板片本体的至少一侧表面上通过轧制成型技术轧制出均匀分布的凸起或凹坑。本发明通过在板片本体表面轧制凹坑或凸起颗粒，以达到强化蒸发或冷凝的目的。本发明适用于介质干净不易结垢的板式蒸发器或冷凝器，以及存在气液相变的焊接板式换热器如板壳式换热器。

Description

用于蒸发或冷凝过程的强化传热元件
技术领域
本发明涉及板式换热器用强化传热元件，该传热元件为板片式结构，其对沸腾换热和冷凝换热有强化作用，可以大幅度提高传热系数，属于热交换领域。 
背景技术
在水处理领域以及制冷和化工行业的工艺流程中，蒸发和冷凝过程作为其中重要的工艺过程，如何提高该过程的传热效率受到越来越多人的关注。随着板式换热器技术的逐渐成熟及应用领域的不断扩大，在蒸发和冷凝工艺过程中，板式换热器正逐步取代管壳式换热器，成为该工艺过程的主要换热设备。如在海水淡化领域，因板式换热器结构紧凑、装拆方便、换热效率高、结构材料耐海水腐蚀强等特点，海水淡化装置中的蒸发器和冷凝器均采用板式换热器。但是，传统板式换热器板片均采用光滑面钛板或钢板加工而成，对蒸发传热或冷凝传热而言，其换热系数相对较低，故强化沸腾传热和冷凝传热的能力可以显著提高整台装置的换热性能。由强化沸腾和强化冷凝理论可知，改变板片表面结构，对强化沸腾和强化冷凝具有重要意义。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种用于蒸发或冷凝过程的强化传热元件，该强化传热元件用于板式蒸发器或板式冷凝器，可以起到强化沸腾和强化冷凝的作用，并且可以增加换热面积等特点，比一般板式蒸发器或板式冷凝器的传热效率和介质利用率有很大的提高。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
用于蒸发或冷凝过程的强化传热元件，包括板片本体，其特征在于，在所述板片本体的至少一侧表面上通过轧制成型技术轧制出均匀分布的凸起或凹坑。
在本发明中，所述凸起或凹坑的截面形状为圆形、矩形、三角形、椭圆形中的一种。
在本发明中，所述凸起或凹坑的当量直径为0.1～0.5mm。
在本发明中，所述凹坑深度或凸起高度为0.01～0.05mm。
在本发明中，所述板片本体有凸起或凹坑的一侧孔隙率为50％～80％。
板片本体所选用的材料根据工作介质的不同，可以选用钛、钛合金、镍、镍基合金、不锈钢、铜合金、碳钢等材料。
本发明通过在板片本体表面轧制凹坑或凸起颗粒，以达到强化蒸发或冷凝的目的。根据具体的工艺要求及介质性质，板片本体可以在一侧或两侧轧制凹坑或凸起颗粒。当一侧介质较脏易结垢或在整个换热过程中只有一侧为蒸发或冷凝传热时，板片本体单侧轧制凹坑或凸起颗粒；当两侧介质都干净不易结垢或一侧为蒸发传热另一侧为冷凝传热时，板片两侧轧制凹坑或凸起颗粒。本发明适用于介质干净不易结垢的板式蒸发器或冷凝器，以及存在气液相变的焊接板式换热器如板壳式换热器。
本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。
附图说明
图1为实施例1中板片本体的示意图。
图2为实施例1与实施例2中板片本体的换热区中波纹部放大示意图。
图3为图2中的局部放大示意图。
图4为实施例2中板片本体的示意图。
图5为实施例2中板片本体的表面局部放大示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本发明。
实施例1
参见图1，用于蒸发或冷凝过程的强化传热元件，包括板片本体10，板片本体上设置有角孔11、换热区12、密封槽13、二道密封槽14、导流区16，其中主换热区的波纹形式为鱼脊状波纹。
参见图2与图3，在板片本体的表面设置有凸起15。
凸起呈三角形均匀的分布在板片一侧。凸起的截面形状为圆形（也可以为矩形、三角形、椭圆形等其他规则形状）。圆形直径为0.1～0.5mm；所述凸起高度为0.01～0.05mm；板片有凸起的一侧孔隙率为50％～80％。
先对采用的板片材料通过轧制成型技术轧制出均匀分布的凸起，然后在对板片进行冲压加工，得到具有角孔11、导流区16、换热区12、密封槽13、二道密封槽14、表面凸起15等结构的强化传热换热板片。
实施例2
参见图4，用于蒸发或冷凝过程的强化传热元件，包括板片本体20，板片本体20上设置有折边22、导流区23、换热区21。换热区的波纹形式为鱼脊状波纹。
参见图5，在板片本体20的表面设置有凹坑24。
凹坑呈正方形均匀的分布在板片两侧，凹坑的截面形状也为圆形（也可以为矩形、三角形、椭圆形等其他规则形状）。圆形直径为0.1～0.5mm；所述凹坑高度为0.01～0.05mm；板片凹坑的孔隙率为50％～80％。
根据具体的工艺要求及介质性质，板片本体可以在一侧或两侧轧制凹坑或凸起颗粒，参见图3、图5。当一侧介质较脏易结垢或在整个换热过程中只有一侧为蒸发或冷凝传热时，板片本体单侧轧制凹坑或凸起颗粒；当两侧介质都干净不易结垢或一侧为蒸发传热另一侧为冷凝传热时，板片两侧轧制凹坑或凸起颗粒。本发明适用于介质干净不易结垢的板式蒸发器或冷凝器，以及存在气液相变的焊接板式换热器如板壳式换热器。
当板壳式换热器中板片本体两侧的工作介质均存在气（汽）液相变过程且两侧介质均不易结垢时，板片本体两侧表面均采用具有均匀分布的凹坑或凸起颗粒的强化传热表面；当板壳式换热器中板片本体一侧的工作介质存在气（汽）液相变过程且不易结垢，或者两侧的工作介质均存在气（汽）液相变过程，但是一侧介质易结垢时，则在板片本体一侧采用具有均匀分布的凹坑或凸起颗粒的强化传热表面。对于蒸发侧，板片表面的凹坑或凸起可以在蒸发过程中增加汽化核心数目，提高气泡脱离频率，从而增强沸腾传热系数。对于冷凝侧，板片表面的凹坑或凸起可以使气态在冷凝过程中，通过表面张力作用，降低液膜厚度，从而提高冷凝传热系数。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.　用于蒸发或冷凝过程的强化传热元件，包括板片本体，其特征在于，在所述板片本体的至少一侧表面上通过轧制成型技术轧制出均匀分布的凸起或凹坑。
2.　根据权利要求1所述的用于蒸发或冷凝过程的强化传热元件，其特征在于，所述凸起或凹坑的截面形状为圆形、矩形、三角形、椭圆形中的一种。
3.　根据权利要求1所述的用于蒸发或冷凝过程的强化传热元件，其特征在于，所述凸起或凹坑的当量直径为0.1～0.5mm。
4.　根据权利要求1所述的用于蒸发或冷凝过程的强化传热元件，其特征在于，所述凹坑深度或凸起高度为0.01～0.05mm。
5.　根据权利要求1所述的用于蒸发或冷凝过程的强化传热元件，其特征在于，所述板片本体有凸起或凹坑的一侧孔隙率为50％～80％。
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