專利名稱：污水等冷熱源流體與制冷劑熱交換用可拆卸的板式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污水等冷熱源流體與制冷劑熱交換用可拆卸的板式換熱器，屬冷(熱)源熱交換系統(tǒng)技術(shù)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的板式換熱器有三種結(jié)構(gòu)形式整體焊接式、半焊接式和可拆卸式。通常的，作為蒸氣壓縮式機(jī)組蒸發(fā)器、冷凝器所用的板式換熱器(以下簡(jiǎn)稱板換)為整體焊接和半焊接式；水-水、蒸氣-水熱交換用的板換，為墊片密封，板片可拆卸。它們各自的局限性為
一、整體焊接(含全焊和整體釬焊)板換
1、板換內(nèi)部一旦出現(xiàn)滲漏則無(wú)法修復(fù)，整個(gè)板換報(bào)廢；
2、板片相互接觸，板片之間流道很窄，當(dāng)流體中有固體雜質(zhì)時(shí)容易發(fā)生堵塞；
3、對(duì)于釬焊板換，其在真空釬焊爐中焊接，局限于釬焊爐尺寸，板片尺寸比較小，單片換熱量比較小。二、半焊接板換
板片兩兩焊接形成一個(gè)板片對(duì)，板片對(duì)與板片對(duì)之間加設(shè)墊片，然后通過(guò)緊固件和壓緊板把它們壓緊成一體。該結(jié)構(gòu)靠相鄰板片之間相互擠壓來(lái)保證在帶壓工作時(shí)板換不變形。同整體焊接板換一樣，該方式相鄰的兩個(gè)板片必須接觸，依靠板片的波紋形成流道，流道分叉，故不適合含有固體雜質(zhì)(如毛發(fā)、生活垃圾)的流體換熱。三、可拆卸式板換
對(duì)于加設(shè)墊片可拆卸板換，則因?yàn)槊恳粡埌迤捎脡|片密封，局限于墊片所能承受的溫度、壓力以及墊片老化、墊片材質(zhì)與制冷劑相容性等問(wèn)題，采用墊片密封的板換不適合于作為制冷劑熱交換用換熱器。此外，以上各種形式板片的形狀均為波紋形(人字形波紋、球形波紋等)，板片對(duì)單獨(dú)承壓能力差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種可拆卸、更換維修方便、換熱性能良好的污水等冷熱源流體與制冷劑熱交換用可拆卸的板式換熱器。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種污水等冷熱源流體與制冷劑熱交換用可拆卸的板式換熱器，特點(diǎn)是，在換熱器殼體內(nèi)設(shè)有獨(dú)立板片換熱單元，板片換熱單元內(nèi)部密封設(shè)有制冷劑流道，相鄰的板片換熱單元之間為平行設(shè)置，且相互之間有間隔。所述的板片換熱單元可以是由每?jī)蓚€(gè)板片為一組，將其密封焊接成為一個(gè)整體，形成一個(gè)板片對(duì)，相互焊接的兩板片之間(即板片對(duì)內(nèi)部)形成制冷劑流道，一個(gè)板片對(duì)為一個(gè)獨(dú)立的換熱單元。各板片對(duì)平行放置，板片對(duì)之間間隔一定距離，冷(熱)源流體按照要求以一定方向和速度在板片對(duì)之間流動(dòng)所述的板片換熱單元還可以是一個(gè)內(nèi)部鏤空、有制冷劑流道的整體成形的整張板片。本發(fā)明與傳統(tǒng)板換最大的不同點(diǎn)是相鄰的兩個(gè)板片換熱單元互相不接觸、流道不分叉，因此可通過(guò)含有固體雜質(zhì)的流體(污水等)。本發(fā)明的換熱器整體為可拆結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是
1、當(dāng)某個(gè)板片換熱單元出現(xiàn)泄漏或者變形時(shí)，可將換熱器拆開(kāi)，將損壞的板片換熱單元修復(fù)或者更換即可；
2、板片換熱單元相互獨(dú)立，其間距可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，保證換熱流體的流速、壓力損失、換熱效果等為最佳；同時(shí)，根據(jù)流體中固體雜質(zhì)的情況調(diào)整板片換熱單元之間的間距，保證流體不發(fā)生堵塞；
3、當(dāng)換熱工況條件發(fā)生變化時(shí)，可調(diào)整板片換熱單元數(shù)量，以適應(yīng)不同工況條件換熱需要。下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地解釋說(shuō)明。


圖I-本發(fā)明的一種板片換熱單元(板片對(duì))的結(jié)構(gòu)示意 圖2-圖I的A-A剖面 圖3-圖2的局部放大 圖4-本發(fā)明的另一種板片換熱單元(整體成形)的結(jié)構(gòu)示意 圖5-圖4的B-B剖面 圖6-圖5的局部放大 圖7-本發(fā)明換熱器作蒸發(fā)器時(shí)的一種結(jié)構(gòu)示意 圖8-圖7的C-C剖面 圖9-本發(fā)明換熱器作冷凝器時(shí)流向示意 圖10-圖9的D-D剖面 圖11-本發(fā)明換熱器一種單制冷系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)多流程結(jié)構(gòu)示意 圖12-圖11的E-E剖面 圖13-本發(fā)明換熱器一種多制冷系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)單流程結(jié)構(gòu)示意 圖14-圖13的F-F剖面 圖15-本發(fā)明換熱器一種殼體為圓筒形狀的結(jié)構(gòu)示意 圖16-圖15的G-G剖視圖。附面說(shuō)明
I-制冷劑液體干管，I’ -制冷劑液體干管，2-板片換熱單元的制冷劑液管接口，3-側(cè)板，4-板片換熱單元固定框架，5-板片換熱單元的制冷劑氣體接口，6-頂板，7-冷(熱)源流體進(jìn)口接管，8-冷(熱)源流體出口接管，9-底板，10-板片換熱單元，11-擋板，12-法蘭，13-端蓋，14-制冷劑氣體干管，14’-制冷劑氣體干管，15-板片換熱單元，16-板片，17-制冷劑流道。
具體實(shí)施例方式為了方便后面的描述，我們將相互密封焊接的兩個(gè)板片(即板片對(duì))之間的空間、通道或者整體成形的板片內(nèi)部的空間、通道稱之為板片換熱單元內(nèi)部，簡(jiǎn)稱內(nèi)部；將板片換熱單元與板片換熱單元之間的空間、通道稱之為板片換熱單元外部，簡(jiǎn)稱外部。本結(jié)構(gòu)內(nèi)部流動(dòng)的為制冷劑(氟利昂、氨、二氧化碳、水等)，外部流動(dòng)的為冷(熱)源流體(水、防凍液、污水、空氣、蒸氣、煙氣等流體介質(zhì))，制冷劑與冷(熱)源流體通過(guò)板片換熱單元進(jìn)行熱交換。下面將板片換熱單元方案和換熱器方案分別進(jìn)行說(shuō)明。板片換熱單元方案 實(shí)施例1，參見(jiàn)圖I至圖3，圖示的是一種典型板片換熱單元15 (板片對(duì))結(jié)構(gòu)，由碳鋼、合金鋼、有色金屬及其合金等材質(zhì)做成的板片16通過(guò)沖壓等方法加工出一定凹凸的形狀，然后兩個(gè)板片16疊放在一起，相互接觸部位采用激光焊接、氬氣保護(hù)電弧焊接、等離子電弧焊接、電阻焊接或者釬焊等方法整體密封聯(lián)接成一個(gè)板片換熱單元15——板片對(duì)。板片對(duì)內(nèi)部形成制冷劑流道17，以保證內(nèi)部的流體以一定速度、沿一定方向流動(dòng)。板片對(duì)設(shè)有制冷劑進(jìn)出口。為了改善其承壓能力、強(qiáng)化傳熱，板片對(duì)的內(nèi)部制冷劑流道17可根據(jù)換熱介質(zhì)的特性和工作壓力設(shè)計(jì)加工成不同形狀，如截面為橢圓形流道、圓形流道、多邊形流道、波紋形流道等，制冷劑在板片對(duì)內(nèi)部流道流動(dòng)。流道的內(nèi)表面和板換外表面可根據(jù)需要做成光滑的或者帶有螺紋、凹凸等肋化形狀，以強(qiáng)化傳熱。圖I所示的該板片對(duì)內(nèi)部流道截面為圓形，板片對(duì)外表面為條形波紋形。實(shí)施例2，參見(jiàn)圖4至圖6，板片換熱單元15還可以是另外一種形式——整體成形的整張板片。該板片采用金屬材料熱熔后通過(guò)專門(mén)工藝將內(nèi)部鏤空形成制冷劑流道17，或者，金屬材料熔化后在預(yù)制模具上整體澆注成形，內(nèi)部也能形成完整的制冷劑流道17。同上所述，內(nèi)部制冷劑流道截面的形狀也可以是圓形、橢圓形等，流道的內(nèi)表面和板換外表面也可根據(jù)需要做成光滑的或者帶有螺紋、凹凸等肋化形狀，以強(qiáng)化傳熱。換熱器方案
本發(fā)明的換熱器以板片換熱單元為基本單元，根據(jù)換熱需求設(shè)置多個(gè)平行放置的板片換熱單元，各板片換熱單元內(nèi)部制冷劑側(cè)采用并聯(lián)、串聯(lián)或者并聯(lián)串聯(lián)相結(jié)合的方式連接，形成所需的制冷劑流通面積和換熱面積，板片換熱單元外部則通過(guò)間隔一定距離放置以形成冷(熱)源流體通道。參見(jiàn)圖7、圖8所示，圖示為板片換熱單元水平放置、板片換熱單元單列、多排的換熱器示意。結(jié)構(gòu)說(shuō)明；本換熱器由板片換熱單元10、殼體(包括端蓋13、側(cè)板3、頂板6、底板9)、冷(熱)源流體進(jìn)口接管7、冷(熱)源流體出口接管8、擋板11、板片換熱單元固定框架4構(gòu)成。各板片換熱單元以一定的間距放置，板片換熱單元制冷劑液管接口 2分別與制冷劑液體干管I連接，制冷劑氣體接口 5分別與制冷劑氣體干管14連接。頂板6、底板9與側(cè)板3通過(guò)螺栓或者焊接方式固定、密封，端蓋13通過(guò)法蘭12與分別頂板6、底板9、側(cè)板3固定、密封。該換熱器既可作為蒸發(fā)器，也可作為冷凝器(或者熱回收器)。工作時(shí)換熱介質(zhì)流向說(shuō)明如下
作蒸發(fā)器使用時(shí)換熱流體流向說(shuō)明如圖7、8所示，制冷劑從制冷劑液體干管I通過(guò)板片換熱單元的制冷劑液管接口 2分別進(jìn)入各板片換熱單元內(nèi)部,在板片換熱單元內(nèi)部流動(dòng)，通過(guò)板片與外部熱源流體進(jìn)行熱交換，吸收熱源流體的熱量，熱交換完畢制冷劑變成氣體，然后從板片換熱單元的制冷劑氣體接口 5出來(lái)，通過(guò)制冷劑氣體干管14進(jìn)入制冷機(jī)組吸氣管路。熱源流體則從冷(熱)源流體進(jìn)口接管7進(jìn)入板片換熱單元外部空間，在板片換熱單元之間如圖示方向流動(dòng)，依次流經(jīng)各個(gè)板片換熱單元，降溫后從冷(熱)源流體出口接管8排出。根據(jù)需要，熱源流體流向也可與圖中相反。作冷凝器(或者熱回收器)使用時(shí)換熱流體流向說(shuō)明參見(jiàn)圖9、圖10，作冷凝器(或者熱回收器)使用時(shí)制冷劑流向與作蒸發(fā)器時(shí)的流向相反，冷(熱)源流體流向不變。即高溫高壓制冷劑氣體從制冷劑氣體干管14通過(guò)板片換熱單元的制冷劑氣體接口 5分別進(jìn)入各板片換熱單元內(nèi)部，在板片換熱單元內(nèi)流動(dòng)，通過(guò)板片與外部冷源流體進(jìn)行熱交換，將熱量釋放給冷源流體，熱交換完畢后制冷劑冷凝成液體，然后從板片換熱單元的制冷劑液管接口 2出來(lái)經(jīng)制冷劑液體干管I進(jìn)入制冷機(jī)組供液管路。冷源流體則從冷(熱)源流體進(jìn)口接管7進(jìn)入板片換熱單元外部空間，在板片換熱單元之間如圖示方向流動(dòng)，依次流經(jīng)各個(gè)板片換熱單元，吸熱升溫后從冷(熱)源流體出口接管8排出。同樣，冷源流體流向也可與圖中相反。 圖7-圖10所表示的為制冷劑單系統(tǒng)、單流程結(jié)構(gòu)示意，為換熱器最基本的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)熱交換量和傳熱溫差需要，可將換熱器制冷劑做成多系統(tǒng)、多流程形式。圖11-圖12所示為單制冷系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)多流程形式。圖13-圖14所示為多制冷系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)單流程形式。前面所述結(jié)構(gòu)換熱器均為單列板片換熱單元結(jié)構(gòu)形式，可將多個(gè)單列板片換熱單元通過(guò)串聯(lián)、并聯(lián)或者串聯(lián)、并聯(lián)相結(jié)合的方式組合，做成熱交換量更大的換熱器。冷(熱)源流體分別依次流過(guò)各外部通道，或者分為多路并聯(lián)后分別依次流過(guò)各外部通道。同樣，組合使用的換熱器既可作為蒸發(fā)器，也可作為冷凝器(或者熱回收器)。本發(fā)明可拆卸換熱器的殼體除了為前面所述長(zhǎng)方體形外，也可做成圓筒形，如圖15-圖16所示，以承受更高壓力。板片換熱單元的排布根據(jù)流道布置、制冷系統(tǒng)回路數(shù)等因素確定。采用本板片換熱單元的換熱器也可不設(shè)置專門(mén)的殼體。板片換熱單元按照一定的方向、間距放置在冷(熱)源流體的流道中，用于余(廢)熱回收或者冷卻。如用于煙囪廢熱回收等。圖11-圖16所示制冷劑側(cè)流向?yàn)樽髡舭l(fā)器使用時(shí)制冷劑的流向，作冷凝器使用時(shí)制冷劑流向與之相反，不再單獨(dú)說(shuō)明。典型應(yīng)用
采用該換熱器作為蒸氣壓縮式制冷、熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器或者冷凝器(或者熱回收器)，制冷劑與清水、地下水、地表水、污水(城市污水、工業(yè)污水等)、工業(yè)余(廢)熱水、工藝?yán)鋮s用流體等冷(熱)源流體進(jìn)行換熱；
采用該換熱器作為蒸氣壓縮式制冷、熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器或者冷凝器，制冷劑與煙氣、各種尾氣、空氣、蒸氣等氣體換熱；
采用該換熱器作為液-液換熱器，實(shí)現(xiàn)兩種液體(如清水與清水、污水與清水、工業(yè)流體與冷卻/加熱液)進(jìn)行換熱；米用該換熱器作為氣-液換熱器，內(nèi)部液體與外部氣體，或者，內(nèi)部氣體與外部液體進(jìn)行換熱； 采用該換熱器作為吸收式制冷機(jī)組、第一類吸收式熱泵機(jī)組、第二類吸收式熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器、冷凝器、吸收器、發(fā)生器、溶液熱交換器。
權(quán)利要求
1.一種污水等冷熱源流體與制冷劑熱交換用可拆卸的板式換熱器，其特征是，在換熱器殼體內(nèi)設(shè)有獨(dú)立的板片換熱單元，板片換熱單元內(nèi)部密封設(shè)有制冷劑流道，相鄰的板片換熱單元之間為平行設(shè)置，且相互設(shè)有間隔。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的污水等冷熱源流體與制冷劑熱交換用可拆卸的板式換熱器，其特征是，所述的板片換熱單元是由兩個(gè)板片密封焊接而成的板片對(duì)，兩個(gè)相互焊接的板片之間形成制冷劑流道。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的污水等冷熱源流體與制冷劑熱交換用可拆卸的板式換熱器，其特征是，所述的板片換熱單元是內(nèi)部鏤空、設(shè)有制冷劑流道的整張板片。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種污水等冷熱源流體與制冷劑熱交換用可拆卸的板式換熱器，特點(diǎn)是，在換熱器殼體內(nèi)設(shè)有獨(dú)立板片換熱單元，板片換熱單元內(nèi)部密封設(shè)有制冷劑流道，相鄰的板片換熱單元之間為平行設(shè)置，且相互之間有間隔，與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的板片換熱單元相互獨(dú)立，其間距可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，保證換熱效果為最佳，同時(shí)保證流體不發(fā)生堵塞，當(dāng)某個(gè)板片換熱單元損壞時(shí)，可及時(shí)進(jìn)行修復(fù)或更換，板片換熱單元的數(shù)量也可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)不同的工況條件。
文檔編號(hào)F28D9/00GK102620485SQ20121013614
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月4日
發(fā)明者林紹風(fēng), 王英慧 申請(qǐng)人:王英慧