CN205980877U - 侧流程板壳式换热板以及多流程可拆卸板壳式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于板壳式换热器的新型换热板以及使用该换热板的板壳式换热器，所述换热板具有两个横向分区，并且借助于板侧折流条在换热板的板侧流道形成两个相通的横向流程或相互隔离的流动区。使用这种换热板可以建造更高效的单流程换热器，以及板侧接管都设置在前端法兰盖上且换热芯体可拆卸的多流程板壳式换热器。这种多流程板壳式换热器方便打开维护和进行机械清洗。

Description

侧流程板壳式换热板以及多流程可拆卸板壳式换热器

技术领域

本实用新型涉及板壳式换热器，尤其是涉及一种适用于板壳式换热器的具有横向分区的侧流程板壳式换热板以及使用该换热板的多流程可拆卸板壳式换热器。

背景技术

管壳式换热器(STHE)、板式换热器(PHE)以及板壳式换热器(PSHE)都是本领域技术人员熟知的换热器类型，其中管壳式换热器是以封闭在壳体中管束的壁面作为换热面的间壁式换热器，壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上，进行换热的冷热两种流体分别在管程和壳程内流动，总体上为错流流动，这种换热器结构简单、操作可靠，尤其是能够在高温、高压下使用；板式换热器是由一系列具有波纹形状的金属板片叠装而成的高效换热器，多个换热板片组装在一起形成相互交替的冷热流道，冷热流体通过板片进行热量交换，其流动平行于换热面且多为并流或逆流流动方式，这种换热器具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、使用寿命长等特点。

板壳式换热器可以被视为介于上述管壳式换热器和板式换热器之间的一种结构形式，它兼顾了二者的优点：①以板为传热面，传热效能好；冷热介质流道在换热器内部交替布置，产生的湍流和完全逆流型式确保了板片间极高的传热性能，传热系数可以比管壳式换热器高出几倍。②结构紧凑，体积小。③耐温、抗压，最高工作温度可达800℃，最高工作压力可达6.3兆帕，特殊形式的还可以应用于更高的温度和压力。④波纹板面导致较高的表面剪切应力，不易结垢。⑤采用特殊端盖法兰结构的板壳式换热器可以拆开清洗换热通道。板壳式换热器尤其适用于两侧换热介质流量差别较大的工艺场合，壳侧通道由于配置接管的灵活性允许大流量通过，小流量换热介质则进入换热器的板侧通道。如上所述，由于结合了板式和管壳式换热器的优点，板壳式换热器成为在各种工业领域得以广泛使用的高性能换热设备。这种换热器的普及性归因于其许多独特和有利的产品属性，其中包括高传热系数，全焊接结构，无或极少垫片材料，适用于高温、高压、低温、低压各种工况条件以及可根据运行工况准确地选型定制的高度灵活性。

图1A是作为现有技术的板壳式换热器的工作原理结构示意图，如图1A所示，典型的板壳式换热器主要包括：用于板侧流体(A流体)进出换热器的接管Ai、Ao，用于壳侧流体(B流体)进出换热器的接管Bi、Bo，换热器壳体C，以及位于换热器壳体C内的换热芯体D，该换热芯体D是由一系列先后组装的冷压成型的圆形换热板组成。进而，如图1A右侧的换热板实物图所示，每块换热板上还开设有两个圆孔F作为板侧流体的出入口，两块相邻的换热板沿周边接触处严密地焊接在一起形成板对E，板对E形成板侧流体的流道，两个板对E之间沿着圆孔F的周边焊接在一起以形成壳侧流体的流道，完全焊接好的圆柱形换热芯体D最后安装在换热器壳体C中，从而形成壳侧流动空间。图1B中更加清楚地显示了用于常规板壳式换热器的圆形换热板的结构细节，如图1B所示，在常规板壳式换热器的换热板的上下两端分别设有用于板侧流体的圆形进口5和圆形出口6，并且在换热板表面设有通过冷压形成的不同形式的波纹2以增强流动紊流和换热系数。如上所述，两块换热板沿周边3焊接在一起形成如图1A中所示的板对E，A流体在板对内流动(也就是形成板侧流道)；相邻板对E之间则沿着圆形进出口5、6的圆孔边缘焊接在一起，以实现板侧流道与壳侧流道之间的密封，B流体在壳体内的板对间流动(也就是形成壳侧流道)。

虽然上面的示意图中没有示出，在板壳式换热器壳体的前后端还分别设有前后端盖，它们与换热器壳体焊接在一起以形成承压和密封能力。如果需要具备能够打开以清洗换热通道的能力，可以将前端盖设计为法兰结构，并将前端盖与换热芯体焊接在一起，与换热器壳体之间则通过法兰接管连接在一起。在需要清洗换热通道时，前端盖与换热芯体可以整体从壳体中抽出。另外，换热芯体与壳体之间必须有足够的间隙，以保证壳侧流体在轴向的分布，为了让近乎所有的壳侧流体流过换热芯体，必须在换热芯体与壳体内壁之间安装导流机构，最大程度地减少换热芯体与壳体之间的流动短路。有关专门解决导流密封方面的问题的技术方案，可参见美国专利US 8453721 B2。

与板式换热器的矩形换热板情况相同，构成板壳式换热器的换热芯体的圆形换热板极大地影响到换热器的整体性能和工作状况，一般而言板壳式换热器的性能可以通过以下几种参数的改变来调整和优化其换热性能和流动性能：1)换热板板纹；2)换热板尺寸(直径)；3)板孔尺寸及中心孔间距；4)板数；以及5)冷热流体各自的流程数。需要特别说明的是，在本技术领域中的流程和流道属于彼此相关联但是含义不同的技术术语，以板式换热器为例，流程指板式换热器内一种介质同一流动方向的一组并联流道，而流道指板式换热器内相邻两板片组成的介质流动通道。而在板壳式换热器中存在相同的概念，考虑到其结构上的因素，将流程和流道进一步区分定义为板侧和壳侧。根据上述定义可知图1A所示为板壳式换热器为单流程设计或者单壳程单板程设计。

从理论上说，在其它参数保持不变的情况下，通过增加流程数改变可以满足任何高效率工况的需求，尤其是对于低流速或小温差的工业应用而言有时要求多流程设计(multiple passes design)。图2显示的是一个三流程板壳式换热器的工作原理图，如图所示，板壳式换热器是由壳体10、换热芯体11，前端盖18和后端盖19组成。冷流体(壳侧流体，A流体)17从壳侧下端的接管12进入换热器，第一流程向上流动，第二流程时向下流动，第三流程时再次向上流动，然后从壳侧上端的接管13流出换热器。热流体(板侧流体，B流体)16从位于后端盖19的接管14流入，同样地经过三个流程后从位于前端盖18的接管15流出换热器。如图所示，冷热流体在每个流程中流向彼此相反形成逆流，以最大程度地实现换热潜力。

尽管有众多优点，现有的常规板壳式换热器仍存在如下一系列技术问题和使用中的不方便性：

1)如图1B所示，源于圆形换热板的固有几何特征，与板式换热器的矩形换热板相比较而言，板壳式换热器的板侧流体的流道长宽比较低，大约在1.0左右。因而，对温差比较小的工业应用而言单流程的换热板设计无法有效地传递热量，经常不能达到热力优化，并且同样工况所需要的换热面积相对于可拆卸板式换热器较高，因而明显地增加了换热器的成本。

2)同样地源于圆形换热板的固有几何特征，板侧流体在进出口之间的流动本质上是不均匀的。靠近中央区域的流体流程7最短，流速最大；靠近周边区域的流体流程8最长，流速最小，这种流动不均匀性影响了整体换热性能。在国际申请申请WO 2012159882 A1中公开了通过在进出口之间引进挡流波纹以试图在一定程度上减少这种不均匀性，但这无法从根本上解决在1)中所描述的圆形换热板的流程短这一固有弱点。

3)对换热效率要求比较高的应用而言，解决流程短的唯一实际方案是采用多流程设计。现有技术中实现多流程板壳式换热器的方法是通过将换热芯体分成多个分组。在每两个分组之间安装折流板或挡流板，从而迫使板侧流体改变流动方向。同时在壳侧也需要在相应位置安装折流板或挡流板)，以确保板侧与壳侧的流动保持逆流状态。但是如图2所示，板壳式换热器的多流程设计总需要在后端盖19上安装接管14，但是由于承压和密封上的原因，板侧接管必须同时焊接到换热芯体11和后端盖19上，以实现换热芯体11与壳体10之间的完全密封。在这种情况下，多流程板壳式换热器的前后端盖就必须与壳体焊接在一起，因此这种多流程板壳式换热器就不能打开以进行机械清洗，只能进行化学清洗。正是由于这个原因，多流程板壳式换热器一般只适用于两边流体都干净的工业应用。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述现有技术中存在的诸多技术问题，尤其是解决以上描述的板壳式换热器的两个主要缺点：1)单板流程太短，因此降低了整体换热能力；2)多流程设计下的板壳式换热器不能打开，因此无法进行机械清洗。

根据本实用新型的第一技术方案，提供一种用于板壳式换热器的侧流程换热板，所述侧流程换热板借助于板侧折流条在其板侧流道形成两个横向分区，其中，所述板侧折流条的长度小于换热板的径向长度，以允许板侧流体在一端相连通的两个横向分区之间流动，所述板侧流体的进出圆孔分别设置在两个横向分区不连通的另一端的两侧。

优选地，在根据上述第一技术方案的侧流程换热板中，所述侧流程换热板借助于壳侧折流条在其壳侧流道形成两个横向分区，其中，所述壳侧折流条的长度等于换热板的径向长度，以实现壳侧流体与所述板侧流体呈逆流状态的壳侧折流。

根据本实用新型的第二技术方案，提供一种用于板壳式换热器的隔离区换热板，所述隔离区换热板借助于板侧折流条在其板侧流道形成两个横向分区，其中，所述板侧折流条的长度等于换热板的径向长度，从而在所述板侧流道形成两个相互隔离的横向分区，并分别在所述两个相互隔离的横向分区的上下两端设置一对用于所述板侧流体的进出圆孔。

优选地，在根据上述第二技术方案的隔离区换热板中，所述隔离区换热板借助于壳侧折流条在其壳侧流道形成两个横向分区，其中，所述壳侧折流条的长度等于换热板的径向长度，以实现壳侧流体与所述板侧流体呈逆流状态的壳侧折流。

优选地，在上述技术方案中，所述换热板为圆形或椭圆形。

优选地，在上述技术方案中，所述换热板可通过几何特征的变化以取得不同的热力性能，具有不同几何特征的所述换热板可以混合配置在同一换热芯体内。

优选地，在上述技术方案中，所述几何特征包括平滑表面、V形鱼纹波、圆形或不规则的凹坑、钉柱以及其它用于加强换热的结构。

根据本实用新型的第三技术方案，提供一种板壳式换热器，包括前后端盖、壳体和换热芯体，将多个根据上述第一技术方案的侧流程换热板沿周边以及进出圆孔交替焊接在一起，形成板侧流道和壳侧流道相互交替的所述换热芯体。

根据本实用新型的第四技术方案，提供一种多流程板壳式换热器，包括前后端盖、壳体和换热芯体，将多个根据上述第一技术方案的侧流程换热板沿周边以及进出圆孔交替焊接在一起，形成紧靠后端盖的两个流程的换热芯体部分，并且将多个根据上述第二技术方案的隔离区换热板沿周边以及进出圆孔交替焊接在一起，形成除了紧靠后端盖的两个流程以外的所有其他流程的换热芯体部分。

优选地，在根据上述技术方案的多流程板壳式换热器中，所述侧流程换热板用于在纵向方向上完成流程方向调转，以便在所述后端盖上无需设置板侧接管，并且使所述换热芯体可以从所述壳体拆卸。

优选地，在根据上述技术方案的板壳式换热器中，所述板侧流道和壳侧流道通过相邻换热板之间的平面接触而形成，并且壳侧导流、折流和隔离机构无需焊接。

优选地，在根据上述技术方案的板壳式换热器中，所述壳侧导流、折流和隔离机构可部分地或完全地由焊接结构或其它密封结构取代。

优选地，在根据上述技术方案的板壳式换热器中，通过换热板上折流条和壳边挡流板的有效布置，相邻换热流道之间的相对流动方向可以设置为完全逆向流、完全同向流、逆向同向混合流或者交叉流，以实现不同应用工况下的热力优化。

根据本实用新型的上述技术方案，公开了一种用于板壳式换热器的新型换热板的结构和设计，并实现了一种换热效率更高、板侧接管都设置在前端法兰盖上从而易于维修/清洗的多流程板壳式换热器。本实用新型的特征、技术效果和其他优点将通过下面结合附图的进一步说明而变得显而易见。

附图说明

现在将参考附图通过示例的方式来描述本实用新型，其中：

图1A是表示常规单流程板壳式换热器的工作原理的局部剖解示意图，图中还同时示出用于常规板壳式换热器的圆形换热板的实物图；

图1B表示用于常规板壳式换热器的圆形换热板的结构细节；

图2是常规三流程板壳式换热器的工作原理和流程示意图；

图3是根据本实用新型实施例的以板侧流体的流路为例的具有横向分区的侧流程换热板的结构和工作原理示意图；

图4是根据本实用新型实施例的以壳侧流体的流路为例的具有横向分区的侧流程换热板的结构和工作原理示意图；

图5是根据本实用新型实施例的采用侧流程换热板的板壳式换热器的简化组装和流程示意图；

图6是根据本实用新型变形例的以板侧流体的流路为例的具有横向隔离分区的隔离区换热板的结构和工作原理示意图；

图7是根据本实用新型变形例的以壳侧流体的流路为例的具有横向隔离分区的隔离区换热板的结构和工作原理示意图；

图8是根据本实用新型变形例的换热芯体可拆卸的多流程板壳式换热器的的简化组装和流程示意图。

具体实施方式

下面，结合附图详细地说明本实用新型优选实施例的技术内容、构造特征以及所达到的技术目的和技术效果。

首先，本实用新型克服了关于常规板壳式换热器的圆形换热板的如下技术局限：以板侧流程为例，板侧流体在圆形换热板上单向流动，单个换热板上的板侧流程比较短，而且板侧流体在圆形换热板的进出口之间的流动不均匀，影响了整体换热能力。其次，本实用新型还克服了关于常规的多流程板壳式换热器的如下技术偏见：多流程板壳式换热器需要在前后端盖分别设置板侧流体的接口及其接管，由于这种板壳式换热器的前后端盖必须与换热器壳体焊接在一起，从而无法打开进行机械清洗，只能进行化学清洗。上述技术局限和偏见大量出现在介绍板壳式换热器的现有技术资料中，本实用新型的发明人通过创造性的技术方案根本性地颠覆了这一点，核心发明构思在于将常规的圆形换热板分成两个横向分区，并通过特殊斑纹设计在板侧和壳侧形成两个彼此连通或者相互隔离的流动分区，有关结构细节和工作原理见下文所述。

在常规的单流程板壳式换热器中，由于板侧流程太短所以降低了整体换热能力，根据本实用新型的优选实施例，帮助解决这一问题的关键部件是具有两个横向分区并且将板侧流体的进出口圆孔布置到同一端的圆形换热板，这种特殊的换热板可称之为侧流程换热板(Lateral pass plate)，其详细的工作原理结合图3-图5展开阐述。

图3是根据本实用新型实施例的以板侧流体的流路为例的具有横向分区的侧流程换热板的工作原理示意图；图4是根据本实用新型实施例的以壳侧流体的流路为例的具有横向分区的侧流程换热板的工作原理示意图；图5是根据本实用新型实施例的采用侧流程换热板的单流程板壳式换热器的简化组装和流程示意图。图3所示的中间的板侧折流条22由相邻两块圆形换热板上压制成形的两条平直纹路相互接触形成，从而无需焊接，换热芯体组装后板间的压力可以确保所需的密封。在图3中还显示了具有两个连通横向分区的侧流程换热板的板侧流体的流动轨迹，首先，板侧流体经由右下方的进口圆孔20流入，中间的板侧折流条22可以防止板侧流体直接流向左下方的出口圆孔21，并引导板侧流体沿箭头23所示的方向经由板内流道向换热板的顶部流动。其次，由于板侧折流条22的长度小于圆形换热板的直径，从而在换热板的顶部留出一个开口24，以便让板侧流体可以从右侧分区向左侧分区横向地流动。然后，沿箭头25所示的方向引导板侧流体经由板内流道进一步向下流动，并最终由左下方的出口圆孔21流出。这种横向流程设计让同一块圆形换热板上的流动距离增加了一倍，流道宽度和流通截面积减少了约一倍，这使得在同样直径的圆板上流道的长宽比从大约1增加到大约4，因此同样流量下的流速和换热系数会明显提高，而且对小温差下的换热能力也会明显提高。同时，板侧流体的流动不均匀性比图1B所示的传统圆形换热板得到明显改进。

在板壳式换热器中，壳侧流体的流道由相邻的两个板对形成，图4所示的中间的壳侧折流条28由相邻的两个板对中直接相对的两块换热板上，向壳边凸起的的两条平直纹路相互接触形成。在图4中还显示了具有两个横向分区的侧流程换热板的壳侧流体的流动轨迹，需要注意的是，壳侧进出口接管12、13在换热器外壳上的位置也相应地进行了调整，而且不同于板侧折流条22，壳侧折流条28延伸到整个圆板直径。首先，壳侧流体从壳侧进口接管12流入换热器并进入壳体10与换热芯体11之间的间隙分布区30，分布区30的一边由导流板31密封，另一边由底部折流板29挡住。因此，壳侧流体就沿着箭头32所示的方向经由板间流道向上流动，并进入顶部分布区33。接着，在这里壳侧流体从左侧分区流向右侧分区，并沿着箭头34所示的方向进一步经由板间流道向下流动。最后，壳侧流体进入壳体10与换热芯体11之间的间隙分布区35，并在右侧导流板31和底部折流板29的共同限制下，从壳侧出口接管13流出换热器。因为壳侧流体与板侧流体的流动区域大致相同，但流向正好相反，从而可以形成较高程度的纯逆流状态，实现最大的传热潜力。

在图5中显示了采用了图3和图4中所示的侧流程换热板的一个完整的单流程板壳式换热器。如图5所示，根据本实用新型实施例的单流程板壳式换热器包括壳体10、前端盖18、后端盖19以及由一系列根据本实用新型实施例的侧流程换热板56组装而成的换热芯体，其中折流板29位于换热芯体的底部。板侧流体由设置于前端盖18上的进口接管14进入换热器，并从设置于前端盖18上的出口接管15流出换热器，而壳侧流体由壳侧接管12流入换热器并从出口接管13流出换热器。图5中所示的这种配置实质上等同于一个板侧双流程换热器，但在后端盖19上没有设置接管。

需要特别指出的是，上述侧流程换热板也可以被配置在采用图2所示的常规设计的任何流程数的多流程板壳式换热器中，与配置图1B所示的常规换热板的同样流程数的多流程板壳式换热器相比，配置本实用新型实施例的侧流程换热板会使热力流动长度增加了一倍，换言之就是板侧流体的流程增加了一倍，流道的长宽比大约增加了3倍。此外，根据本实用新型实施例的板程设计与常规的壳程设计可以配合使用，并不限定于必须同时采用根据图3的板程设计和根据图4的壳程设计，这一点类似于管壳式换热器中多管程与多壳程可配合应用的情况，还能够在一定程度上节省常规板壳式换热器的改造成本。综上所述，根据本实用新型实施例的侧流程换热板，比较理想地解决了在常规板壳式换热器中，板侧流程太短和板侧流体的流动不均匀性所带来的问题。

再者，根据本实用新型实施例的上述侧流程换热板还可以扩展到另一种重要的流程布置变形例，从而使得根据本实用新型变形例的配置所制造的多流程板壳式换热器不需要再后端盖上设置任何接管，因此使多流程板壳式换热器的换热芯体也可以从壳体中抽出进行机械清洗，这就从根本上克服了现有技术中的技术偏见，有关变形例的详细工作原理结合图6-图8展开阐述。

图6是根据本实用新型变形例的以板侧流体的流路为例的具有横向隔离分区的隔离区换热板的工作原理示意图；图7是根据本实用新型变形例的以壳侧流体的流路为例的具有横向隔离分区的隔离区换热板的工作原理示意图；图8是根据本实用新型变形例的换热芯体可拆卸的多流程板壳式换热器的的简化组装和流程示意图。图6显示了根据变形例的圆形换热板的结构设计和工作原理，图6所示的换热板与图3所示的侧流程换热板有两处不同：1)板侧折流条增加到整个直径的长度，将板面分为左右两个隔离区；2)在每一边隔离区中在上下两端各有一对板侧流体的进出口圆孔，这种特殊的变种换热板可称之为隔离区换热板，或者简称为隔离区板(Isolated Partition plate)。

具体而言，图6所示的板侧折流条28、61由相邻两块圆形换热板上压制成形的两条平直纹路相互接触形成，从而无需焊接，换热芯体组装后板间的压力可以确保所需的密封。需要注意的是，上述两个板侧流条28、61的作用就是隔离处于不同流程的板侧流体，因此在整体上可以视为一个中央板侧折流条。在图6中还显示了板侧流体在隔离区换热板的左右两个横向隔离分区中的流动轨迹，在右侧隔离分区中，板侧流体经由进口圆孔20流入并直接流向对应的出口圆孔64并进入下一流程，而在左侧隔离分区中，来自前一流程的板侧流体反向地经由进口圆孔63流入并直接流向对应的出口圆孔21。

如上所述，在板壳式换热器中，壳侧流体的流道由相邻的两个板对形成，图7所示的两个壳侧折流条28、61由相邻的两个板对中直接相对的两块换热板上向壳边凸起的的两条平直纹路相互接触形成。需要注意的是，两个壳侧折流条与其板侧折流条同样地延伸到整个圆板直径，它们也可以在整体上可以视为一个中央壳侧折流条。在图7中还显示了采用这种隔离区换热板的壳侧流体在左右两个横向隔离分区中的流动轨迹，在左侧隔离分区中，从壳侧进口接管12流入换热器的壳侧流体进入壳体10与换热芯体11之间的间隙分布区30，分布区30的一边由导流板31密封，另一边由底部折流板29挡住。因此，壳侧流体就沿着箭头32所示的方向经由板间流道向上流动，并进入顶部分布区33。由于顶部分布区33的右侧由被顶部折流板67挡住，壳侧流体只能沿轴向/纵向流到下一个流程。在右侧隔离分区中，来自于前一流程的壳侧流体在顶部折流板67和右侧导流板31的共同限制下，沿着箭头34所示的方向经由板间流道向下流动，然后壳侧流体进入壳体10与换热芯体11之间的间隙分布区35，并在右侧导流板31和底部折流板29的共同限制下，最终从壳侧出口接管13流出换热器。同样地，因为壳侧流体与板侧流体的流动区域大致相同，但流向正好相反，从而可以形成较高程度的纯逆流状态，实现最大的传热潜力。另外，通过换热板上折流条和壳边挡流板的有效布置，相邻换热流道之间的相对流动方向可以设置为完全逆向流、完全同向流、逆向同向混合流或者交叉流，以实现不同应用工况下的热力优化。

需要注意的是，在图6和图7中显示是某一特定流程中板侧流体和壳侧流体的流动方向，而在相邻流程中冷热流体的流动方向会发生变化，对于本领域技术人员而言，不难理解流程发生变化后板侧流体和壳侧流体的流动情况，因此本文从略说明。另外，根据本实用新型变形例的板程设计还可以与常规的壳程设计配合使用，并不限定于必须同时采用根据图7的板程设计和根据图7的壳程设计，这能够在一定程度上节省常规板壳式换热器的改造成本。

通过结合使用上文所述的侧流程换热板隔离区换热板，就可以实现满足工况要求的更高流程数(例如4、6、8、10以及任何偶数流程数。需要指出的是，由于每一块换热板有两个流程，所以若以每一块换热板为基准的话，则可实现的流程数实际上可为任何值，并没有偶数流程这一局限)，并且板侧接管全部设置在前端盖上的可拆卸换热芯体的多流程板壳式换热器。在这种高流程数的板壳式换热器中，紧靠后端盖一侧的两个流程中使用侧流程换热板，剩余的其它流程中使用隔离区换热板。实际上，在这种多流程设计中侧流程换热板的作用就是让冷热流体到达后端盖前完成180度的掉头，以避免在后端盖上有任何板侧接管。

图8显示了根据本实用新型变形例的六流程板壳式换热器的结构和流动原理，如图8所示，所述六流程板壳式换热器包括前端盖18、后端盖19以及由一组侧流程换热板56和两组隔离区换热板65组装而成的换热芯体，其中底部折流板29和顶部折流板67分别位于换热芯体的底部和顶部。板侧流体由设置于前端盖18上的进口接管14进入换热器，并从设置于前端盖18上的出口接管15流出换热器，而壳侧流体由壳侧接管12流入换热器并从出口接管13流出换热器。下面以板侧流体的完整流路为例来说明所述六流程可拆卸板壳式换热器的工作过程，板侧流体从前端盖18上的进口接管14进入换热器，第一流程和第二流程在不同的隔离区换热板完成，其中第一流程向上流动，第二流程向下流；接着，第三流程和第四流程在同一侧流程换热板完成，其中第三流程向上流动，第四流程向下流；最后，第五流程和第六流程分别在与第一流程和第二流程相对应的隔离区换热板完成，其中第五流程向上流动，第六流程向下流，最后板侧流体从位于前端盖18上的出口接管14流出换热器。关于壳侧流体的流路则与上述板侧流体的流路正好相关，本领域技术人员不难结合图7了解其工作过程，因此本文省略说明。如从图8可以看出那样，紧靠后端盖一侧的第三和第四流程中才使用侧流程换热板，其它流程中使用隔离区换热板，在这种变种多流程设计中，侧流程换热板实际上被用来在纵向方向上完成流程方向调转(U-Turn)，以允许板侧流体的出入口接管全部都安装在前端盖，因此就无需在后端盖一侧设置任何板侧接管。

根据本实用新型实施例和变形例设计的板壳式换热板及据此配置的板壳式换热器与传统设计结构相比有以下一系列优点：

--解决了圆形板壳式换热板的单板流程短的问题：根据本实用新型设计的板壳式换热板通过专用折流条将圆形流道变成两个横向分区，从而减少了流通截面积，增加了板侧流程的流动长度，使得在同样直径的圆板上流道的长宽比从大约1增加到大约4。

--实现了多流程结构的换热芯体可拆性：通过混合使用侧流程换热板和隔离区换热板，可以实现多流程板壳式换热器的换热芯体的可拆性，因为无需在后端盖上设置任何板侧接管。这种结构使得壳侧可以打开进行机械清洗，从而使得多流程板壳式换热器可用在一侧可能有污垢的工业应用。

--整体更高效的换热器：由于上述各种优点，依照本实用新型可设计制作出换热效率更高、成本更低和容易维护的单流程或多流程板壳式换热器，满足高温、高压、低温、低压应用中对高效率和可维护性板壳式换热器的需要。

根据工况参数和所需的流程数，本实用新型所描述的板壳式换热板有如下两种典型的应用例。这两种应用例需要两组进出口和折流条的形状。

【第一应用例】

在第一应用例中只使用侧流程换热板，其适用于任何流程数量的应用。

-压制根据本实用新型实施例的侧流程换热板。

-将多个侧流程换热板沿周边及进出口圆孔交替焊接在一起，形成冷热流道相互交替的换热芯体。如果是多流程则需要在流程变化的位置使用带有盲孔的挡流板。这种挡流板与其它换热板出自同一模具，唯一区别是其中一个圆孔不被冲开，以便改变板侧流体的流动方向。

-对每一流程，在换热芯体的顶部或底部安装折流板。如果是单流程则只需在底部安装折流板。

-将换热芯体、前后端盖、壳体、板边接管、壳侧接管焊接在一起形成整体换热器。

-如果是单流程，板侧两个接管都在前端盖；如果是多流程，板侧一个接管在前端盖，板侧另一个接管在后端盖。

【第二应用例】

在第二应用例中结合使用侧流程换热板和隔离区换热板，以实现换热芯体可拆卸的多流程板壳式换热器(例如4、6、8、10以及任何偶数流程数，若以每一块换热板为基准，可实现的流程数实际上可为任何值，并没有偶数流程这一局限)。

-根据本实用新型的实施例和变形例分别压制两类换热板。其中，第一类为根据本实用新型变形例的隔离区换热板，第二类为根据本实用新型实施例的侧流程换热板，这种类型的换热板仅适用在紧靠后端盖的流程中。

-将多个隔离区换热板沿周边以及圆孔交替焊接在一起，形成除了邻近后端盖的两个流程以外的所有其它流程中的换热芯体部分。

-将多个侧流程换热板沿周边及圆孔交替焊接在一起，形成邻近后端盖的两个流程的换热芯体部分。

-将换热芯体、法兰式前端盖、换热芯体以及板侧接管焊接在一起形成芯体组件。

-将圆形壳体、后压力板、壳侧配对法兰盘以及壳侧接管焊接在一起形成壳体组件。

-将芯体组件和壳体组件通过多个布置在法兰周边的螺栓夹紧在一起完成整体换热器，在法兰盘之间设有环形密封垫片。这种多流程板壳式换热器中，板侧的两个接管都在前端盖上。因此可打开进行机械清洗。

在上述实施例和变形例中，根据本实用新型技术方案的板壳式换热器的壳侧流程(壳程)与板侧流程(板程)数量、长度相等但方向相反，从而实现了板侧流体和壳侧流体的纯逆流状态，并最大限度地提高冷热流体之间的换热效率。但是，需要特别强调的是，在本实用新型的板壳式换热器中可以配合应用根据本实用新型的板程设计和根据现有技术的壳程设计，换言之，可以视具体工业应用仅仅根据本实用新型的技术方案来改造板侧流程，这一点尤其在传统的板壳式换热器的改造方面具有一定的成本优势。

从以上描述可知，虽然已描述和示出了本实用新型的各种实施例，但本实用新型不限于此，而是也可在所附权利要求限定的主题的范围内以其它方式体现。例如，对一侧流体发生相变的工业应用(蒸发器，冷凝器)，可以将不发生相变的流体安排在本实用新型描述的侧流程换热板的板侧，以提高单相传热系数，并将发生相变的流体安排到壳侧。但在壳侧不需要设置折流。这样可以实现局部1流程对2流程的高效设计。再者，例如对一侧或两侧流体发生相变，并有过热或过冷需求的的工业应用(蒸发器，冷凝器)，也可以将发生相变的流体安排在本实用新型描述的侧流程换热板的板侧。同一块换热板的一个侧分区用来蒸发或冷凝，而另一个侧分区可以用来实现过热或过冷，这样可以实现局部1流程对2流程的高效设计。还有，例如外壳、端板和换热板可具有椭圆形状等。这样的椭圆形状在本说明书的背景下包括在术语“圆形”中。换热器也可具有附加的流动通道，并且多个端板和外壳可由此具有不止一个相应的入口和出口端口。

以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。应当理解，以上的描述意图在于说明而非限制。例如，上述实施例(和/或其方面)可以彼此组合使用。此外，根据本实用新型的启示可以做出很多改型以适于具体的情形或材料而没有偏离本实用新型的范围。通过阅读上述描述，权利要求的范围和精神内的很多其它的实施例和改型对本领域技术人员是显而易见的。

Claims (13)

1.一种侧流程板壳式换热板，作为用于板壳式换热器的侧流程换热板，其特征在于：所述侧流程换热板借助于板侧折流条在其板侧流道形成两个横向分区，其中，所述板侧折流条的长度小于换热板的径向长度，以允许板侧流体在一端相连通的两个横向分区之间流动，所述板侧流体的进出圆孔分别设置在两个横向分区不连通的另一端的两侧。

2.如权利要求1所述的侧流程板壳式换热板，其特征在于：所述侧流程换热板借助于壳侧折流条在其壳侧流道形成两个横向分区，其中，所述壳侧折流条的长度等于换热板的径向长度，以实现壳侧流体与所述板侧流体呈逆流状态的壳侧折流。

3.一种侧流程板壳式换热板，作为用于板壳式换热器的隔离区换热板，其特征在于：所述隔离区换热板借助于板侧折流条在其板侧流道形成两个横向分区，其中，所述板侧折流条的长度等于换热板的径向长度，从而在所述板侧流道形成两个相互隔离的横向分区，并分别在所述两个相互隔离的横向分区的上下两端设置一对用于所述板侧流体的进出圆孔。

4.如权利要求3所述的侧流程板壳式换热板，其特征在于：所述隔离区换热板借助于壳侧折流条在其壳侧流道形成两个横向分区，其中，所述壳侧折流条的长度等于换热板的径向长度，以实现壳侧流体与所述板侧流体呈逆流状态的壳侧折流。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的侧流程板壳式换热板，其特征在于：所述换热板为圆形或椭圆形。

6.如权利要求5所述的侧流程板壳式换热板，其特征在于：所述换热板可通过几何特征的变化以取得不同的热力性能，具有不同几何特征的所述换热板可以混合配置在同一换热芯体内。

7.如权利要求6所述的侧流程板壳式换热板，其特征在于：所述几何特征包括平滑表面、V形鱼纹波、圆形或不规则的凹坑、钉柱以及其它用于加强换热的结构。

8.一种多流程可拆卸板壳式换热器，包括前后端盖、壳体和换热芯体，其特征在于，将多个权利要求1或2所述的侧流程换热板沿周边以及进出圆孔交替焊接在一起，形成板侧流道和壳侧流道相互交替的所述换热芯体。

9.一种多流程可拆卸板壳式换热器，包括前后端盖、壳体和换热芯体，其特征在于，将多个权利要求1或2所述的侧流程换热板沿周边以及进出圆孔交替焊接在一起，形成紧靠后端盖的两个流程的换热芯体部分，并且将多个权利要求3或4所述的隔离区换热板沿周边以及进出圆孔交替焊接在一起，形成除了紧靠后端盖的两个流程以外的所有其他流程的换热芯体部分。

10.如权利要求9所述的多流程可拆卸板壳式换热器，其特征在于：所述侧流程换热板用于在纵向方向上完成流程方向调转，以便在所述后端盖上无需设置板侧接管，并且使所述换热芯体可以从所述壳体拆卸。

11.如权利要求8或9所述的多流程可拆卸板壳式换热器，其特征在于：所述板侧流道和壳侧流道通过相邻换热板之间的平面接触而形成，并且壳侧导流、折流和隔离机构无需焊接。

12.如权利要求11所述的多流程可拆卸板壳式换热器，其特征在于：所述壳侧导流、折流和隔离机构可部分地或完全地由焊接结构或其它密封结构取代。

13.如权利要求12所述的多流程可拆卸板壳式换热器，其特征在于：通过换热板上折流条和壳边挡流板的有效布置，相邻换热流道之间的相对流动方向可以设置为完全逆向流、完全同向流、逆向同向混合流或者交叉流，以实现不同应用工况下的热力优化。