專利名稱：一種改進型半容積式換熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及換熱器技術領域，特指一種改進型半容積式換熱器。
技術背景換熱器是一種將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備，又稱熱交換器。換熱器種類很多，但根據(jù)冷、熱流體熱量交換的原理和方式基本上可分三大類即間壁式、混合式和蓄熱式。在三類換熱器中，間壁式換熱器應用最多。常見的間壁式換熱器包括以下幾種一、夾套式換熱器。這種換熱器是在容器外壁安裝夾套制成，結(jié)構簡單；但其加熱面受容器壁面限制，傳熱系數(shù)也不高，為提高傳熱系數(shù)且使釜內(nèi)液體受熱均勻，可在釜內(nèi)安 裝攪拌器。當夾套中通入冷卻水或無相變的加熱劑時，亦可在夾套中設置螺旋隔板或其它增加湍動的措施，以提高夾套一側(cè)的給熱系數(shù)。為補充傳熱面的不足，也可在釜內(nèi)部安裝蛇管，夾套式換熱器廣泛用于反應過程的加熱和冷卻。二、沉浸式蛇管換熱器。這種換熱器是將金屬管彎繞成各種與容器相適應的形狀，并沉浸在容器內(nèi)的液體中。蛇管換熱器的優(yōu)點是結(jié)構簡單，能承受高壓，可用耐腐蝕材料制造；其缺點是容器內(nèi)液體湍動程度低，管外給熱系數(shù)小。為提高傳熱系數(shù)，容器內(nèi)可安裝攪拌器。三、噴淋式換熱器。這種換熱器是將換熱管成排地固定在鋼架上，熱流體在管內(nèi)流動，冷卻水從上方噴淋裝置均勻淋下，故也稱噴淋式冷卻。噴淋式換熱器的管外是一層湍動程度較高的液膜，管外給熱系數(shù)較沉浸式增大很多。另外，這種換熱器大多放置在空氣流通之處，冷卻水的蒸發(fā)亦帶走一部分熱量，可起到降低冷卻水溫度，增大傳熱推動力的作用因此，和沉浸式相比，噴淋式換熱器的傳熱效果大有改善。四、套管式換熱器是由直徑不同的直管制成的同心套管，并由U形彎頭連接而成。在這種換熱器中，一種流體走管內(nèi)，另一種流體走環(huán)隙，兩者皆可得到較高的流速，故傳熱系數(shù)較大另外，在套管換熱器中，兩種流體可為純逆流，對數(shù)平均推動力較大。套管換熱器結(jié)構簡單，能承受高壓，應用亦方便(可根據(jù)需要增減管段數(shù)目)。特別是由于套管換熱器同時具備傳熱系數(shù)大，傳熱推動力大及能夠承受高壓強的優(yōu)點，在超高壓生產(chǎn)過程(例如操作壓力為3000大氣壓的高壓聚乙烯生產(chǎn)過程)中所用的換熱器幾乎全部是套管式。五、板式換熱器，這是一種典型的間壁式換熱器，其使用非常普遍，但是傳統(tǒng)的板式換熱器存在密封性較差，易漏泄；需常更換墊圈，較麻煩；使用壓力受一定限制；使用溫度受墊圈材料耐溫性能的限制；清洗不方便，并且不便于維護而逐漸被淘汰
實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術問題就是在于克服上述產(chǎn)品所存在的不足，提供一種改進型半容積式換熱器。為解決上述技術問題，本實用新型采用了如下的技術方案該換熱器包括一用于儲水的罐體，該罐體具有用于冷水輸入的進水口、熱水輸出的出水口、熱水回流的回水口 ；一板殼式換熱器，該換熱器固定在罐體的側(cè)壁上；所述的換熱器通過管道與罐體連通，并且在管道上安裝有水泵；罐體內(nèi)的流體通過水泵泵入換熱器內(nèi)，與換熱器內(nèi)的媒介進行熱交換后在回流至罐體內(nèi)；所述的換熱器包括焊接于罐體上的圓柱形殼體、位于殼體內(nèi)的換熱組件以及與換熱組件形成循環(huán)導通的媒介入口和媒介出口，其中所述的換熱組件由多數(shù)個板片焊接形成板片組，板片組位于剛性連接的后擋板和面板之間，所述的媒介入口和媒介出口與板片組內(nèi)部形成的流道連通。進一步而言，上述技術方案中，所述的板片表面形成波紋狀凸起，該凸起的波紋狀彎折角度為90° -120°。進一步而言，上述技術方案中，所述的板片呈圓形，其上形成有與媒介入口和媒介出口對應的兩個圓孔。進一步而言，上述技術方案中，所述的板片之間通過圓孔邊緣、板片邊緣的交錯焊接形成板片組，該板片組中間隔板片形成的內(nèi)部空間與媒介入口和媒介出口連通。 進一步而言，上述技術方案中，所述板片的外徑為150mm到1430mm,圓孔的直徑為15_ 到 350mm。進一步而言，上述技術方案中，所述的板片組通過焊接于后擋板和面板之間構成整體式換熱組件，該換熱組件插入殼體內(nèi)，并通過螺栓將面板與殼體的外緣固定連接，形成可更換式裝配。進一步而言，上述技術方案中，所述的板片組外部半包圍設置有阻流板，兩塊阻流板對稱設置于板片組圓周的兩側(cè)，所述的阻流板包括與板片外緣貼合的弧板和位于弧板兩側(cè)的折板。進一步而言，上述技術方案中，所述板片一側(cè)邊形成有弧形凸緣，并且于板片組中折流板的凸緣與殼體內(nèi)壁貼合，改變流體方向，形成折流。進一步而言，上述技術方案中，所述的罐體上設置有一控制電箱，所述的罐體上設置有一排氣閥、安全閥和真空閥。進一步而言，上述技術方案中，所述的罐體底部設置有排污管。采用上述技術方案后，其采用了熱交換效率更好的板殼式換熱組件，可大大降低能耗，并且大幅提高效率。同時，本實用新型還具有以下優(yōu)點I、本實用新型的熱交換效率高，其可以達到持續(xù)恒溫，并且可采用低溫熱媒換熱，最低做到溫差rc，即被加熱的罐體內(nèi)的流體溫度可以比媒介熱源的進口溫度低rc，熱交換效率較目前同類產(chǎn)品大大提高。2、本實用新型將熱交換器設置在外部，罐體內(nèi)的流體在外部實現(xiàn)循環(huán)。本實用新型外置管道及用于循環(huán)的泵，使罐體內(nèi)的流體泵再經(jīng)換熱器循環(huán)加熱，缸內(nèi)全部容積，加上焊接在罐體上的換熱器殼體的容積，利用率超過100% ;同時做到無死水，不易結(jié)垢，極大減少桿菌的產(chǎn)生。3、本實用新型在罐體上單獨配置控制柜，其具有過熱保護、溫度控制和水位控制，可根據(jù)用水量大小，由控制閥來做實時控制，自動調(diào)節(jié)換熱器負荷，安全節(jié)能；控制可是手動或自動控制。當處于手動控制時，可手動啟動或停止水泵，手動開啟或關閉熱源側(cè)控制閥；當在自動位置時，水泵自動運行，當罐體內(nèi)介質(zhì)達到要求溫度時，一次側(cè)電動閥便關閉，直至罐體介質(zhì)溫度小于要求值時再次開啟循環(huán)水泵，一次側(cè)電動閥便開啟。4、本實用新型的罐體在高位開有供給熱水的出水口，外與熱供水管道連接，中位開有熱水回流的回水口，外與熱回水管道連接，低位開有冷水補水進水口，外與補水管連接；這種設置可進一步提高罐體內(nèi)的流體循環(huán)，確保整個罐體內(nèi)的流體可以得到很好的換熱。5、本實用新型換熱器換熱部分采用高效的全焊接可拆換熱組件，全焊接可拆換熱組件的殼體與罐體焊成一體，殼體上下兩側(cè)通過管道與罐體連通，將罐體內(nèi)的水自下而上泵入換熱組件內(nèi)，與換熱組件進行熱交換后，再由罐體上方流入，如此循環(huán)可保證罐體內(nèi)的水循環(huán)加熱。

圖I是本實用新型的主視圖；圖2是本實用新型的俯視圖；圖3是圖I中的局部放大圖；圖4是本實用新型換熱器的右視圖；圖5是本實用新型板片的示意圖；圖6是本實用新型換熱器的工作原理圖；圖7是本實用新型實施例二的工作原理圖；圖8是本實用新型實施例二中阻流板的示意圖；圖9是本實用新型實施例三中板片組的立體示意圖；圖10是本實用新型實施例三中板片的示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明見圖I 5所示，本實用新型為一種改進型半容積式換熱器，其包括一用于儲水的罐體1，該罐體I具有用于冷水輸入的進水口 11、熱水輸出的出水口 12、熱水回流的回水口 13 板殼式換熱器2，該換熱器2固定在罐體I的側(cè)壁上；所述的換熱器2通過管道3與罐體I連通，并且在管道3上安裝有水泵4，在換熱器2上下兩側(cè)的管道3上分別設置有閥門A，通過閥門A可將換熱器2與罐體I隔離；罐體I內(nèi)的流體通過水泵4泵入換熱器2內(nèi)，與換熱器2內(nèi)的媒介進行熱交換后在回流至罐體I內(nèi)。罐體I材質(zhì)采用不銹鋼304或316，承壓可達16Bar，經(jīng)久耐用，壽命15年以上；板片材質(zhì)，采用不銹鋼 00Grl7Nil4Mo2(SUS316L)或 00Grl9Nil4Mol0 (SUS304L)，耐高溫高壓，并具有較高的耐蝕性。罐體I最頂部設有破真空閥18、安全閥17和排氣閥16，通過不同的閥門可以確保罐體I的安全，避免了設備產(chǎn)生負壓。同時，在系統(tǒng)形成負壓的時候，破真空閥18自動及時吸入空氣，保護系統(tǒng)；在系統(tǒng)壓力過大情況下，安全閥17自動打開，起到排泄作用，使設備及管路系統(tǒng)在安全的狀態(tài)下運行。防止罐體I內(nèi)出現(xiàn)負壓、高溫、高壓等危險情況，確保罐體I的安全。罐體I最底部同時也設有排污管7，裝有黃銅材質(zhì)的密封好的耐用的截止閥，清洗維護缸體時，通過排污 管7能徹底排出缸內(nèi)積水與污垢。所述的換熱器2包括焊接于罐體I上的圓柱形殼體21、位于殼體21內(nèi)的換熱組件以及與換熱組件形成循環(huán)導通的媒介入口 22和媒介出口 23，其中所述的換熱組件由多數(shù)個板片201焊接形成板片組20，板片組20位于剛性連接的后擋板202和面板203之間，所述的媒介入口 22和媒介出口 23與板片組20內(nèi)部形成的流道連通。所述的板片201表面形成波紋狀凸起200。該凸起200的波紋狀彎折角度為90° -120°，通?？扇澱劢嵌葹?00°。所述的板片201呈圓形，其上形成有與媒介入口 22和媒介出口 23對應的兩個圓孔204。所述的板片201之間通過圓孔204邊緣、板片邊緣的交錯焊接形成板片組20。板片201上的波紋為魚骨紋波浪形，其數(shù)量多少及分布密度可根據(jù)板片201設計長度而定。制作過程中，板片201 —張張疊加，相鄰板片201上的波紋凸起200應對應，即波峰對波峰。然后，分別將兩塊板片201的圓孔邊緣焊接在一起，組成板束，再將板束拼裝壓緊，將相鄰板束的板片外沿按順序焊接，這樣板片201的間壁形成冷熱媒通道，形成換熱芯。將板片組20的前后兩端焊接在后擋板202和面板203之間，并且后擋板202和面板203之間通過焊接的連桿206形成剛性連接，這樣就一個整體式換熱組件，該換熱組件插入殼體21內(nèi)，并通過螺栓將面板203與殼體21的外緣固定連接，形成可更換式裝配。使用者更具需求可以更換不同的換熱組件，例如選擇不同直徑、板片數(shù)量的換熱組件，以配合不同的需求。采用這種可更換式結(jié)構，維修更加簡單，即便是換熱組件出現(xiàn)問題，只需要更換新的換熱組件即可，而無需對整個設備進行報廢。傳統(tǒng)的換熱器由于是將換熱組件與殼體21直接焊接，如果換熱組件出現(xiàn)問題，則需要報廢整個換熱器，而同時換熱器的殼體又焊接在罐體上，所以連通罐體也需要報廢，這樣就產(chǎn)生很大的浪費。而本實用新型采用這種結(jié)構后，就可以克服這種情況，降低維修、維護的成本。本實用新型的熱交換器為全焊接可拆換熱組件。其是目前較為先進的制作工藝，它采用魚骨紋板片201作為傳熱元件，波紋板片具有“靜攪拌”作用，能在很低的雷諾數(shù)下形成湍流，其污垢系數(shù)低，大大降低了結(jié)垢率，傳熱效率高，傳熱系數(shù)高，一般為3500 5500 (w/m2. k)換熱量大，流體壓降小，散熱損失小。本實用新型設計靈活方便，板片201外徑從Φ 150mm到Φ 1430mm, 口徑大小從Φ 15mm到Φ350ι πι,可根據(jù)不同換熱負荷,不同工況選用不同板片大小、不同進出口口徑的板型。板片201用模具一次性壓制成型，組成不同規(guī)格板束，保證產(chǎn)品質(zhì)量。所述的罐體I上設置有一控制電箱5。該控制電箱5內(nèi)設置有過熱保護、溫度控制和水位控制電路，可根據(jù)用水量大小，由控制閥來做實時控制，自動調(diào)節(jié)換熱器負荷，安全f倉泛。所述的罐體I中間還設置有一較大孔徑的人孔B，以便于使用者進入罐體I內(nèi)部進行清潔、維護。參見圖6所示，本實用新型工作時，冷水由進水口 11進入罐體I內(nèi)，罐體I內(nèi)的冷水由泵4抽出，并通過管道3，穿過換熱器2后，再由管道3自罐體I上方流入。此時，流入的冷水經(jīng)過換熱器2熱交換后已經(jīng)被加溫。如此循環(huán)，可將罐體I內(nèi)的水循環(huán)加熱至指定的溫度。換熱器2停過媒介入口 22和媒介出口 23與媒介(例如高溫的蒸汽等)連通，媒介在換熱器2內(nèi)的板片組20內(nèi)經(jīng)過時，其熱量通過板片201與外部流經(jīng)的冷水形成熱交換，從而完成對冷水的加溫。罐體I內(nèi)的冷水流經(jīng)換熱器時，其是由板片組20外緣與殼體21之間的間隙、以及板片201之間自身間隙通過。由于板片組20外緣與殼體21之間的間隙較大，同時板片201之間的間隙形成有波紋，所以水流將更容易由板片組20外緣與殼體21之間的間隙流經(jīng)，這樣此部分水與板片組20內(nèi)部的媒介形成的熱交換效率較低，為了克服這個問題，本實用新型在板片組20外設置有阻流板。見圖7、8所示，這是本實用新型的實施例二，其在所述的板片組20外部半包圍設置有阻流板6，兩塊阻流板6對稱設置于板片組20圓周的兩側(cè)，所述的阻流板6包括與板片201外緣貼合的弧板61和位于弧板61兩側(cè)的折板62。其中折板62的寬度與板片組20外緣與殼體21之間的間隙對應。采用這種結(jié)構后，將板片組20外緣與殼體21之間的間隙通過阻流板6阻擋，強迫冷水必須自上而下由板片201之間的間隙經(jīng)過，這樣冷水充分流經(jīng)板片201之間的通道中經(jīng)過，并與板片組20進行充分的熱交換，從而提聞熱交換效率。見圖9、10，這是本實用新型的實施例三，其是在上述實施例二的基礎上對板片201進行改進。本實施例的板片201 —側(cè)邊形成有弧形凸緣205，并且于板片組20中板片 201的凸緣205，凸緣205與殼體內(nèi)壁貼合，這種具有凸緣的板片201我們稱之為折流板，因為其可以改變流體的流向。具體而言，凸緣205的長度正好與兩阻流板6之間的距離對應，通過阻流板6與凸緣205的配合，將殼體21形成間隔，凸緣205將起到折流效果。當冷水由下進入殼體21內(nèi)時，因為管道3位于板片組20的中間位置，由板片組20兩側(cè)進入的水流無法直接進入殼體21上方的管道3中，其通過凸緣205不斷的改變流向，最終由板片組20中間位置流入管道3內(nèi)。由于凸緣205的存在，將增加換冷水與熱介質(zhì)的換熱次數(shù)，從而達到更好的換熱效果。當然，以上所述僅僅為本實用新型實例而已，并非來限制本實用新型實施范圍，故，凡依本實用新型申請專利范圍所述的構造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均應包括于本實用新型申請專利范圍內(nèi)。
權利要求1.一種改進型半容積式換熱器，其包括 一用于儲水的罐體(1)，該罐體(I)具有用于冷水輸入的進水口(11)、熱水輸出的出水口(12)、熱水回流的回水口(13)； 一板殼式換熱器(2)，該換熱器(2)固定在罐體(I)的側(cè)壁上； 所述的換熱器(2)通過管道(3)與罐體(I)連通，并且在管道(3)上安裝有水泵(4)；罐體(I)內(nèi)的流體通過水泵(4)泵入換熱器(2)內(nèi)，與換熱器(2)內(nèi)的媒介進行熱交換后在回流至罐體(I)內(nèi)； 其特征在于所述的換熱器(2)包括焊接于罐體(I)上的圓柱形殼體(21)、位于殼體(21)內(nèi)的換熱組件以及與換熱組件形成循環(huán)導通的媒介入口(22)和媒介出口(23)，其中所述的換熱組件由多數(shù)個板片(201)焊接形成板片組(20)，板片組(20)位于剛性連接的后擋板(202)和面板(203)之間，所述的媒介入口(22)和媒介出口(23)與板片組(20)內(nèi)部形成的流道連通。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種改進型半容積式換熱器，其特征在于所述的板片(201)表面形成波紋狀凸起(200)，該凸起(200)的波紋狀彎折角度為90° -120°。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種改進型半容積式換熱器，其特征在于所述的板片(201)呈圓形，其上形成有與媒介入口(22)和媒介出口(23)對應的兩個圓孔(204)。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種改進型半容積式換熱器，其特征在于所述的板片(201)之間通過圓孔(204)邊緣、板片邊緣的交錯焊接形成板片組(20)，該板片組(20)中間隔板片(201)形成的內(nèi)部空間與媒介入口(22)和媒介出口(23)連通。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種改進型半容積式換熱器，其特征在于所述板片(201)的外徑為150mm到1430mm,圓孔(203)的直徑為15mm到350mm。
6.根據(jù)權利要求1-5中任意一項所述的一種改進型半容積式換熱器，其特征在于所述的板片組(20)通過焊接于后擋板(202)和面板(203)之間構成整體式換熱組件，該換熱組件插入殼體(21)內(nèi)，并通過螺栓將面板(203)與殼體(21)的外緣固定連接，形成可更換式裝配。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種改進型半容積式換熱器，其特征在于所述的板片組(20)外部半包圍設置有阻流板(6)，兩塊阻流板(6)對稱設置于板片組(20)圓周的兩側(cè)，所述的阻流板(6)包括與板片(201)外緣貼合的弧板￠1)和位于弧板￠1)兩側(cè)的折板(62)。
8.根據(jù)權利要求6所述的一種改進型半容積式換熱器，其特征在于所述板片(201)一側(cè)邊形成有弧形凸緣(205)，并且于板片組(20)中折流板(201)的凸緣(205)與殼體內(nèi)壁貼合,改變流體方向，形成折流。
9.根據(jù)權利要求6所述的一種改進型半容積式換熱器，其特征在于所述的罐體(I)上設置有一控制電箱(5)，所述的罐體(I)上設置有一排氣閥(16)、安全閥(17)和真空閥(18)。
10.根據(jù)權利要求6所述的一種改進型半容積式換熱器，其特征在于所述的罐體(I)底部設置有排污管(7)。
專利摘要本實用新型涉及換熱器技術領域，特指一種改進型半容積式換熱器。該改進型半容積式換熱器包括一用于儲水的罐體，該罐體具有用于冷水輸入的進水口、熱水輸出的出水口、熱水回流的回水口；一板殼式換熱器，該換熱器固定在罐體的側(cè)壁上；所述的換熱器通過管道與罐體連通，并且在管道上安裝有水泵；罐體內(nèi)的流體通過水泵泵入換熱器內(nèi)，與換熱器內(nèi)的媒介進行熱交換后在回流至罐體內(nèi)；所述的換熱器包括焊接于罐體上的圓柱形殼體、位于殼體內(nèi)的換熱組件以及與換熱組件形成循環(huán)導通的媒介入口和媒介出口，其中所述的換熱組件由多數(shù)個板片焊接形成板片組，板片組位于剛性連接的后擋板和面板之間，所述的媒介入口和媒介出口與板片組內(nèi)部形成的流道連通。
文檔編號F28D21/00GK202382624SQ20112057180
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權日2011年12月31日
發(fā)明者程姿 申請人:程姿