一種板管式波紋板束的制作方法
【專利摘要】一種板管式波紋板束，包括波紋板片，兩張波紋板片對扣形成板管，兩兩板管對扣并在其間焊接鑲條構(gòu)成板疊，在板疊的上下端面固接上、下壓緊板構(gòu)成板束，所述波紋板片上設(shè)有傳熱區(qū)和導流區(qū)，導流區(qū)置于傳熱區(qū)的兩側(cè)；傳熱區(qū)波紋流線為人字形，導流區(qū)波紋流線為直角折線，其波紋截面形狀為半圓形或半橢圓形。本發(fā)明將傳熱區(qū)的波紋流線設(shè)計為人字形，將導流區(qū)的波紋流線設(shè)計為直角折線。目的是利用波紋板片的上述結(jié)構(gòu)使流體產(chǎn)生擾動，使其流動狀態(tài)變?yōu)槲闪?，通過流體流動方式的改變，以提高板束的換熱效率。為了提高其承壓能力，將波紋板片截面形狀設(shè)計為半圓形或橢圓形。通過上述技術(shù)手段的實施，使本發(fā)明同時兼具了板式和管殼式熱交換器的優(yōu)點。
【專利說明】一種板管式波紋板束
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機械設(shè)計與制造【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種波紋板束的制作方法，特別是涉及一種板管式波紋板束的制作方法。該發(fā)明可應(yīng)用于石油石化、核電熱電等行業(yè)的熱交換器上。
【背景技術(shù)】
[0002]熱交換器是石油、石化煉制加工過程所不可缺少的設(shè)備之一，其主要功能是進行熱量交換，它具有節(jié)能減排的突出優(yōu)點。目前普遍使用的熱交換器主要有板式熱交換器和管殼式熱交換器兩種，管殼式熱交換器的特點是承壓能力強，板式熱交換器的特點是換熱效率高。兩種熱交換器的設(shè)計均為基于壓差進行。為便于制造，管殼式熱交換器的換熱管壁厚一般不小于2.0_，相對管徑較小的換熱管，管殼式熱交換器的承壓能力較高。而板式熱交換器的板片較薄一般小于1.0mm，板片之間一般不采取固定連結(jié)的方式，相鄰板片自由接觸，內(nèi)腔空間較大，因而承壓能力較低。同樣出于制造便利之考慮，管殼式熱交換器的換熱管一般為直管，流體在換熱管中的流動以層流為主，由于缺乏外界因素的干擾，層與層之間不發(fā)生物質(zhì)的交換，因而流體的換熱面積不存在增大的現(xiàn)象，加之較厚的管壁，因而換熱效率較差。而板式熱交換器由于波紋板片上溝槽縱橫、此起彼伏，流體受波紋板片的影響以紊流流動的方式為主，加之波紋板片較薄、接觸面積大，因而換熱效率較高。可見，對傳統(tǒng)熱交換器而言，其承壓能力和換熱效率是一對矛盾體，只能在二者之間取舍，無法同時兼具二者的優(yōu)點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于:提供一種板管式波紋板束，在具有良好換熱性能的前提條件下，兼具較高的承壓能力，同時可適用于高粘性、易結(jié)晶、易堵塞介質(zhì)的換熱。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案:一種板管式波紋板束，包括波紋板片，兩張波紋板片對扣形成板管，兩兩板管對扣并在其間焊接鑲條構(gòu)成板疊，在板疊的上下端面固接上、下壓緊板構(gòu)成板束，所述波紋板片上設(shè)有傳熱區(qū)和導流區(qū)，導流區(qū)置于傳熱區(qū)的兩側(cè)；傳熱區(qū)波紋流線為人字形，導流區(qū)波紋流線為直角折線，其波紋截面形狀為半圓形或半橢圓形。
[0005]本發(fā)明將傳熱區(qū)的波紋流線設(shè)計為人字形，將導流區(qū)的波紋流線設(shè)計為直角折線。目的是利用波紋板片的上述結(jié)構(gòu)使流體產(chǎn)生擾動，使其流動狀態(tài)變?yōu)槲闪?，通過流體流動方式的改變，以提高板束的換熱效率。為了提高其承壓能力，將波紋板片截面形狀設(shè)計為半圓形或橢圓形。通過上述技術(shù)手段的實施，使本發(fā)明同時兼具了上述兩種熱交換器的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為本發(fā)明板管式熱交換器波紋板束總裝圖；
[0007]圖2為本發(fā)明板管式熱交換器波紋板束局部示意圖；[0008]圖3為本發(fā)明的板管式熱交換器波紋板束流程示意圖；
[0009]圖4為本發(fā)明的波紋板片；
[0010]圖5為本發(fā)明波紋板片功能劃分區(qū)示意圖；
[0011]圖6為本發(fā)明板束制造過程所涉及的旋轉(zhuǎn)對成軸示意圖；
[0012]圖7為本發(fā)明制造的波紋板片局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖8為本發(fā)明制造的波紋板管局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖9為本發(fā)明制造的波紋板疊局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]附圖編號
[0016]序號名稱序號名稱
[0017]1001 傳熱區(qū) I 上壓緊板
[0018]1002 導流區(qū) 2 下壓緊板
[0019]1003 導流區(qū)3 側(cè)出口
[0020]1004 導流區(qū) 4 側(cè)出口
[0021]1005 導流區(qū) 5 主出口
·[0022]201 X對稱軸 6 鑲條
[0023]202 Y對稱軸 7 波紋板片
[0024]10001甲流體入口 302橫向左導管
[0025]10002甲流體出口 303縱向?qū)Ч?br> [0026]20001乙流體入口 304波谷
[0027]20002 乙流體出口 305波峰
[0028]301 橫向右導管306彎管
【具體實施方式】
[0029]一種板管式波紋板束主要部件由波紋板片7、上下壓緊板1、2、鑲條6等構(gòu)成。其上設(shè)有甲、乙流體的出入口。波紋板片由薄金屬板軋制而成，波紋板片分為傳熱區(qū)和導流區(qū)，導流區(qū)波紋流線為直角折線或人字形，為了使流體產(chǎn)生擾動傳熱區(qū)波紋流線設(shè)計為人字形，為了提高承壓能力將波紋截面形狀設(shè)計為半圓形。板管由兩張波紋板片對扣焊接而成，波紋板片之間的間隙即為乙流體的流通通道，其波紋截面形狀為圓形的管狀通道。兩個板管對扣，在其間焊接鑲條，新形成的間隙即為甲流體的流通通道，重復以上步驟，構(gòu)成板疊。在板疊的上下面焊接壓緊板，即可形成的本發(fā)明所述的板束。
[0030]如圖3所示，一種板管式波紋板束設(shè)有甲流體入口 10001、甲流體出口 10002、乙流體入口 20001、乙流體出口 20002。
[0031]其中波紋板片7為本發(fā)明的核心元器件，如圖4所示，根據(jù)其所發(fā)揮功能的不同，波紋板片7可劃分為傳熱區(qū)1001和導流區(qū)，導流區(qū)置于傳熱區(qū)1001的兩側(cè)并分為上、下導流區(qū)，具體由上右導流區(qū)1002、下右導流區(qū)1003、上左導流區(qū)1004及下左導流區(qū)1005，其中上左導流區(qū)1004和上右導流區(qū)1002對稱布置，下左導流區(qū)1005和導下右流區(qū)1003對稱布置。
[0032]波紋板片7由薄金屬板軋制而成，波紋截面形狀為半圓形。導流區(qū)波紋流線為直角折線或人字形；當導流區(qū)波紋折線為人字形時，其和傳熱區(qū)的人字形波紋折線方向相互垂直；下導流區(qū)之直角折線或人字形由橫向左導管302和縱向?qū)Ч?03以及彎管306構(gòu)成，上導流區(qū)之直角折線由橫向右導管301和縱向?qū)Ч?03以及彎管306構(gòu)成。
[0033]為便于制造安裝，本發(fā)明設(shè)置如圖6所示的對稱軸，橫軸為X對稱軸201，縱軸為Y對稱軸202。
[0034]沿X對稱軸201方向，各導流區(qū)之導管等間距分布，下導流區(qū)之橫向左導管302的波峰305與上導流區(qū)之橫向右導管301的波谷304相對齊。同理該部位的波谷304與彼部位的波峰305相對齊。沿Y對稱軸202方向，上下導流區(qū)之縱向?qū)Ч?03等間距布置。
[0035]同樣為了描述方便，本發(fā)明將相鄰兩個波峰間的距離設(shè)定為一個波程，沿Y對稱軸202方向，上下導流區(qū)寬度相差半個波程。
[0036]傳熱區(qū)波紋流線為人字形，人字形形狀的設(shè)置是為了誘導流體發(fā)生擾動，以增強其傳熱能力。
[0037]沖壓成型的兩張波紋板片7疊放在一起，將上面的一張波紋板片7沿Y對稱軸202旋轉(zhuǎn)180°后，對扣焊接在一起，形成如圖8所示的板管。兩張波紋板片7之間的空隙(即截面為圓的折線孔，在板管側(cè)面形成側(cè)出口 3、4)為乙流體流通的通道，呈獨立的圓管狀。為了適應(yīng)更高壓力工況的需要，兩張波紋板片7通過焊接的形式將相對的兩個表面結(jié)合在一起。組裝成型的兩個板管疊放在一起，將上面的一個板管沿X對稱軸201旋轉(zhuǎn)180°后，對扣在一起，兩個板管的之間，在長邊所在位置焊接鑲條6，短邊上形成的開口為主出口 5，形成甲流體的出入口。重復以上步驟，形成如圖9所示的板疊。兩個板管之間的空隙為甲流體流通的通道，介質(zhì)流動過程中流通截面積不發(fā)生變化，由于有以上步驟波峰、波谷及波程的考慮，即使甲流體為高粘性、易結(jié)晶或易堵塞介質(zhì)，也能保證其無障礙流動，而且實現(xiàn)了甲流體的擾動流動。最后在板疊的上下表面焊接壓緊板即可形成如圖1所示的板束。
[0038]以下具體說明本發(fā)明構(gòu)思下產(chǎn)生的三種產(chǎn)品。
[0039]實施例1
[0040]一種板管式波紋板束如圖1?9所示，由波紋板片7、上壓緊板1、下壓緊板2、鑲條6等構(gòu)成。
[0041]如圖3所示本發(fā)明一種板管式波紋板束設(shè)有甲流體入口 10001、甲流體出口10002、乙流體入口 20001、乙流體出口 20002。
[0042]其中波紋板片7為本發(fā)明板束的核心元器件，如圖4所示，根據(jù)其所發(fā)揮功能的不同，波紋板片7可劃分為傳熱區(qū)1001、導流區(qū)1002、導流區(qū)1003、導流區(qū)1004及導流區(qū)1005，其中導流區(qū)1004和導流區(qū)1002呈左右對稱布置，導流區(qū)1005和導流區(qū)1003呈左右對稱布置。以下為便于描述將導流區(qū)1005、導流區(qū)1003統(tǒng)稱為下導流區(qū)，將導流區(qū)1004、導流區(qū)1002統(tǒng)稱為上導流區(qū)。
[0043]波紋板片7由薄金屬板軋制而成，波紋截面形狀為半圓形。導流區(qū)波紋流線為直角折線或人字形；當導流區(qū)波紋折線為人字形時，其和傳熱區(qū)的人字形波紋折線方向相互垂直；下導流區(qū)之直角折線或人字形由橫向左導管302和縱向?qū)Ч?03以及彎管306構(gòu)成，上導流區(qū)之直角折線或人字形由橫向右導管301和縱向?qū)Ч?03以及彎管306構(gòu)成。
[0044]為便于制造安裝，本發(fā)明設(shè)置如圖6所示的對稱軸，橫軸為X對稱軸201，縱軸為Y對稱軸202。
[0045]沿X對稱軸201方向，各導流區(qū)之導管等間距分布，下導流區(qū)之橫向左導管302的波峰305與上導流區(qū)之橫向右導管301的波谷304相對齊。同理該部位的波谷304與彼部位的波峰305相對齊。沿Y對稱軸202方向，上下導流區(qū)之縱向?qū)Ч?03等間距布置。
[0046]同樣為了描述方便，本發(fā)明將相鄰兩個波峰間的距離設(shè)定為一個波程，沿Y對稱軸202方向，上下導流區(qū)寬度相差半個波程。
[0047]傳熱區(qū)波紋流線為人字形，人字形形狀的設(shè)置是為了誘導流體發(fā)生擾動，以增強其傳熱能力。
[0048]沖壓成型的兩張波紋板片7疊放在一起，將上面的一張波紋板片7沿Y對稱軸202旋轉(zhuǎn)180°后，對扣焊接在一起，形成如圖8所示的板管。兩張波紋板片7之間的空隙(即截面為圓的折線孔，在板管側(cè)面形成側(cè)出口 3、4)為乙流體流通的通道，呈獨立的圓管狀。為了適應(yīng)更高壓力工況的需要，兩張波紋板片7可通過焊接的形式將相對的兩個表面結(jié)合在一起。組裝成型的兩個的板管疊放在一起，將上面的一個板管沿X對稱軸201旋轉(zhuǎn)180°后，對扣在一起，兩個板管的之間，在長邊所在位置焊接鑲條6，短邊上形成的開口為主出口5，重復以上步驟，形成如圖9所示的板疊。兩個板管之間的空隙為甲流體流通的通道，流通截面呈無觸點的“矩形”或“正玄曲線”形，介質(zhì)流動過程中流通截面積不發(fā)生變化，由于有以上步驟波峰、波谷及波程的考慮，即使甲流體為高粘性、易結(jié)晶或易堵塞介質(zhì)，也能保證其無障礙流動，而且實現(xiàn)了甲流體的擾動流動。最后在板疊的上下表面焊接壓緊板即可形成如圖1所示的板束。
[0049]該實施例中乙流體在管狀通道內(nèi)擾動流動，乙流體為雙側(cè)進出板束單向流動，甲流體在板管外擾動流動，甲流體在板束內(nèi)直進直出。甲乙流體的熱量主要通過相鄰的板片進行交換，由于純逆流擾動流動因而提高了換熱效率。
[0050]實施例2
[0051]波紋板片僅包含上導流區(qū)或下導流區(qū)和傳熱區(qū)1001，即乙流體的流通方式為單側(cè)單向流的形式。制造板疊時，板管無需繞X對稱軸201反轉(zhuǎn)，但是需調(diào)整相鄰板管X對稱軸201方向的距離，使其相應(yīng)橫向左導管302間的距離相差半個波程。余同實施例1。
[0052]實施例3
[0053]波紋板片僅包含上左導流區(qū)1002、傳熱區(qū)1001以及下右導流區(qū)1005，或包含上右導流區(qū)1004、傳熱區(qū)1001以及下左導流區(qū)1003，使乙流體成雙側(cè)單向流的形式。當然該實施例的的波紋板片，其傳熱區(qū)的寬度與導流區(qū)的寬度應(yīng)相等。且波紋板片形成的板管無法用同種板片對扣而成，需開發(fā)兩幅模具。余同實施例2。
[0054]上述實施例的有益效果:由于波紋板片較薄，且兩種介質(zhì)均為純逆流擾動流動，因而換熱充分，故傳熱性能好。由于乙流體的流道截面為圓形，同時構(gòu)成板管的兩個波紋板片的觸點為面面接觸，因而承壓能力高。板片、鑲條、壓緊板均為同種金屬制造，易于焊接且焊縫質(zhì)量可靠，同時由于板片為薄金屬件制造，因而重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省原材料，生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟效益顯著。
【權(quán)利要求】
1.一種板管式波紋板束，包括波紋板片，兩張波紋板片對扣形成板管，兩兩板管對扣并在其間焊接鑲條構(gòu)成板疊，在板疊的上下端面固接上、下壓緊板構(gòu)成板束，其特征在于:所述波紋板片上設(shè)有傳熱區(qū)和導流區(qū)，導流區(qū)置于傳熱區(qū)的兩側(cè)；傳熱區(qū)波紋流線為人字形，導流區(qū)波紋流線為直角折線，其波紋截面形狀為半圓形或半橢圓形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種板管式波紋板束，其特征在于:由兩張所述的波紋板片對扣構(gòu)成板管，該波紋板片之間的間隙為乙流體的流通通道，其波紋截面形狀為圓形或橢圓形的管狀通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種板管式波紋板束，其特征為:在板管式波紋板束的端部各設(shè)一個開口，該開口為甲流體的出、入口 ；在板管式波紋板束的兩個側(cè)面、靠近板束端部位置均設(shè)開口，該開口分別為乙流體的出、入口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種板管式波紋板束，其特征為:在板管式波紋板束的端部各設(shè)一個開口，該開口為甲流體的出、入口 ；在板管式波紋板束的一個側(cè)面、靠近板束兩端設(shè)開口，該開口分別為乙流體的出、入口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種板管式波紋板束，其特征為:在板管式波紋板束的端部各設(shè)一個開口，該開口為甲流體的出、入口 ；在板管式波紋板束的兩個側(cè)面、靠近板束端部且呈對角的板束端部位置處設(shè)開口，該開口分別為乙流體的出、入口。
【文檔編號】F28F3/08GK103575149SQ201310503378
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】常春梅, 宋金虎, 胡國棟 申請人:甘肅藍科石化高新裝備股份有限公司, 上海藍濱石化設(shè)備有限責任公司, 蘭州藍亞石油化工裝備工程有限公司, 機械工業(yè)蘭州石油化工設(shè)備檢測所有限公司