[发明专利]蜂窝紧凑结构螺旋板换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种换热器，具体说是一种蜂窝紧凑结构螺旋板换热器。

技术背景

换热器作为一种不同介质间热交换的通用工艺设备，广泛应用于工业生产和日常生活中，其性能的每一份提高都会带来极其巨大的经济与社会效益。近20年来，在世界各国科学家的共同努力下，换热器及相关技术迅速发展，特别是具备换热效率高和体积小等优点的高效紧凑式换热器的研制取得了令人鼓舞的进步。但与此同时，即使是同属于节能高效紧凑式的各类换热器，都既具备自身优点，又存在一定的缺点，如何设计和制造一种吸纳它们优点，克服其缺点的一类新型换热器，是本领域技术人员追求的目标。

紧凑型换热器主要有板式换热器、螺旋板式换热器及板翅式换热器。

板式换热器是由一组不锈钢制长方形薄板片及加紧支架组成的。板式换热器的核心部件是冲压成凹凸波纹状的换热板片，由多块压制成型凸凹板片叠合在一起组成的曲折多变的流道，不仅增加了传热面积且有效地使流体产生湍流，降低了液膜的热阻；板片用0.6～0.8mm的薄板制造，既节约了金属材料、又降低了壁面的热阻，因而板式换热器单位传热面的重量很轻，总传热系数很高，约为常规管式换热器的3.5倍；两相邻板片间的周边用垫片密封，组装灵活、拆装方便，有利于维修和清洗，但这种换热器垫片带来严重的缺点，受密封垫材料性能的限制，操作压力和操作温度不能过高。因而出现了板间周边焊接连接取代垫圈密封的板式换热器，但是允许的工作压力也是有限的，因为板式换热器的板片组是用长螺杆连接的两块矩形大平板夹持的，在高压下，大尺寸矩形平板所需厚度及螺杆所需尺寸是不经济的，因而板式换热器一般仅用于压力在1.6MPa以下且处理量较小的情况。

螺旋板换热器是由两张间隔一定的平行薄板卷制而成。两张厚3～6mm的金属板形成两个同心螺旋型通道，两板之间焊有定距柱以维持通道间距，在螺旋板两侧焊有盖板，冷热流体分别通过两条通道，通过薄板进行换热。两流体为逆流操作，平均温差大，有利于螺旋板换热器充分回收余热。

螺旋板换热器允许选用较高的流速，流体由于惯性离心力的作用，在较低的雷诺数下即达到湍流，故传热系数也不低，不易结垢和堵塞，因而螺旋通道两侧大多采用焊接密封的不可拆结构。与板式换热器相比，流体流动不需多次转折，阻力降较低，易于大型化，可以采用碳钢制造。但和板式换热器一样，介质压力不宜过高。螺旋板的板片是部分受内压、部分受外压的壳体，在高压介质内侧的螺旋板承受的是外压，为避免有限厚度的螺旋板外压失稳的最高工作压力是有限的，尤其是在较大直径的时候，因此，一般只用于内压不高于2MPa的场合。

板翘式换热器是用翅片、隔板、封条等薄金属片组成的紧凑结构的换热器芯部，置于具有能使冷热流体相互隔离的进出口通道的外壳中的换热器。翅片、隔板间采用钎焊连接，换热器的芯部很像蜂巢的蜂窝结构。蜂窝尺寸不大，可以承受高达5MPa的工作压力。翅片、隔板的厚度可以很薄，结构十分紧凑，每立方米的设备可以提供2500～4370m²的传热面积，单位传热面的重量可以达到普通管式换热器的十分之一。传热系数比列管式换热器高几倍或几十倍。

但缺点是：结构较复杂，加工成型技术要求高，需专用加工设备，且造价高，不能大型化，两流体流动方向也不是全逆流，影响了对数平均温差大小。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构较简单紧凑、加工成型方便、造价低，兼具板式换热器、螺旋板式换热器及板翅式换热器的优点的蜂窝紧凑结构螺旋板换热器。

本发明提供的蜂窝紧凑结构螺旋板换热器，该换热器的内筒体、外筒体之间形成环形内腔，里面安装有换热机构，该换热机构由两层螺旋板卷制而成，每层螺旋板上间隔压有凹坑，螺旋板层与层之间由凹坑支承形成冷、热介质通道分别与冷、热介质进出口接通。

两层螺旋板之间的凹坑分别错开。

内筒体里由中间隔板分隔开，两端有封板，分别形成热介质进入室和冷介质回流室，热介质进入室接热介质进口，冷介质回流室接冷介质出口。

环形内腔两端由嵌入两螺旋板层间和螺旋板与内筒体、外筒体间的钢根焊接密封。

本发明具有结构强度好、传热效率高、结构紧凑度高、等价低廉等特点，因而具备承受操作压力高、节能高效、制造难度小、成本低等优点。更加适合于石化、轻工、医药和食品等工业生产，特别是工作介质压力要求高的生产环境应用。

附图说明

图1是本发明的结构图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明的螺旋板的展开图；

图4是图3的剖视图；