專利名稱：高效不等截面板式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及板式換熱器的一種改進(jìn)。
板式換熱器是以波紋板為傳熱面的高效換熱器。目前，國(guó)內(nèi)、外各廠家生產(chǎn)的板式換熱器，盡管有多種規(guī)格和形式，但板片所有的波棱均按同一尺寸和造型設(shè)計(jì)制造。如北京華都換熱器廠，天津換熱器廠等生產(chǎn)的產(chǎn)品及中國(guó)城鎮(zhèn)供熱協(xié)會(huì)出版的《區(qū)域供熱》1989年第3期中“板式換熱器在集中供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用問題”一文介紹的均是如此，即制造出來的板片組成的冷、熱介質(zhì)通道面積相等。
眾所周知，要提高換熱器的換熱系數(shù)，必須使冷、熱介質(zhì)這兩種流體的流速盡量持平、相等。采用目前的等通道面積的換熱器，如果介質(zhì)為水－水時(shí)，只有當(dāng)冷、熱水的流量比為11時(shí)，冷水的流速才和熱水的流速相等。目前國(guó)內(nèi)集中供熱系統(tǒng)中，冷、熱水的流量比均要求為21－2.51。因此，為了提高換熱器的換熱效率，使冷、熱水的流速盡量持平、相等，國(guó)外資料提出采用下述兩種設(shè)計(jì)方案，第一種為冷介質(zhì)單流程、熱介質(zhì)雙流程形式，它的優(yōu)點(diǎn)是只需設(shè)置一臺(tái)換熱器，使冷、熱水的流程數(shù)變?yōu)?2的辦法解決，其缺點(diǎn)是冷、熱介質(zhì)的流動(dòng)其中有一部分為順流傳熱，降低了換熱流體之間的溫差和傳熱系數(shù)，因而部分地抵消了提高流速所期望的效益，它的最大缺點(diǎn)還在于活動(dòng)蓋板上也連接上了管道，這給換熱器拆卸清洗以及日常的維護(hù)帶來很大不便。另一種方案為用兩臺(tái)換熱器組成冷介質(zhì)并聯(lián)、熱介質(zhì)串聯(lián)的形式，它雖然克服了第一種方案的缺點(diǎn)，但一臺(tái)設(shè)備改為兩臺(tái)，這不僅增加了占地面積，也多增加了一套臺(tái)架，此外管道連接較為復(fù)雜也是該方案的一大缺點(diǎn)。
目前國(guó)內(nèi)集中供熱系統(tǒng)中一般采用單流程的形式。這樣，冷、熱水的流速自然就不能相等了，熱水的流速大約是冷水流速的0.5倍，這樣，顯然換熱器處于換熱系數(shù)較低的狀態(tài)。
本實(shí)用新型的目的就是提供一種冷、熱介質(zhì)流量比為21或其他比值的，單流程且冷、熱介質(zhì)流速相等的新式板式換熱器。
本實(shí)用新型的原理是這樣的將換熱器的傳熱板片上的波棱制成等波距的，但相鄰兩波棱的盡寸是成一定比例的板片。組裝時(shí)，相鄰板片除了旋轉(zhuǎn)180°外，尚需翻轉(zhuǎn)，這樣所形成的相鄰?fù)ǖ赖慕孛娣e也是成一定比例的，即不是等截面的。如當(dāng)冷、熱介質(zhì)為水－水，并且冷、熱水流量為21時(shí)，設(shè)計(jì)的板片使相鄰的板片所形成的冷、熱通道的截面積比成為21。當(dāng)冷、熱水流量比值擴(kuò)大到其他比值時(shí)，設(shè)計(jì)的板片使相鄰的板片所形成的冷、熱通道截面積比為1.51到31。當(dāng)使用這樣的換熱器，冷、熱水的流速持平，且都能達(dá)到允許的最大值，使換熱器運(yùn)行狀態(tài)最佳。這時(shí)采用單流程的形式一臺(tái)設(shè)備即可。其冷、熱水的進(jìn)、出口管道均安裝在夾緊板一側(cè)。
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明


圖1為板片波棱為梯形時(shí)所形成的不等截面積的換熱器通道截面圖，(1)為換熱器板片；(2)為冷介質(zhì)通道；(3)為熱介質(zhì)通道。
圖2為板片波棱為圓弧形時(shí)所形成的不等截面積的換熱器通道截面圖。(4)為換熱器板片；(5)為冷介質(zhì)通道；(6)為熱介質(zhì)通道。
圖3為板式換熱器管路聯(lián)接形式。(7)為冷介質(zhì)出口，(8)為熱介質(zhì)進(jìn)口；(9)為熱介質(zhì)出口；(10)為冷介質(zhì)進(jìn)口；(11)為夾緊板；(12)為夾緊螺栓。
在集中供熱系統(tǒng)中，冷、熱水的進(jìn)出口溫度目前國(guó)內(nèi)已基本趨于一致熱水進(jìn)口110－130℃；出口60－70℃；
冷水出口80－90℃；進(jìn)口55－60℃。
在換熱器中， (△th)/(△tc) ＝ (mc)/(mh) ，式中△tc、△th分別為冷熱水的進(jìn)出口溫差；mc、mh分別為冷、熱水流量。此時(shí)，可計(jì)算出冷、熱介質(zhì)流量比 (mc)/(mh) ＝21。因此我們?cè)O(shè)計(jì)板片時(shí)，相鄰的通道截面積比為21。板片的波棱形狀可選擇梯形、圓弧型、三角形、帶褶的三角形等，下面分別說明。
1、波棱為梯形時(shí)如
圖1所示，板片(1)均制成同一尺寸、規(guī)格，只是冷介質(zhì)通道(2)和熱介質(zhì)通道(3)設(shè)計(jì)成不等截面，其中b1可在b1＝2－3.5mm之間選擇，b2可在b2＝6－8.5mm之間選擇，波距t選取為t＝12－16mm；波高H選取為H＝3.5－4.5mm。如選擇H＝3.8mm，b1＝2.5mm，b2＝7mm，則波距t1＝13mm，制成的板片(1)所形成的冷介質(zhì)通道(2)和熱介質(zhì)通道(3)的面積之比為21。滿足了上述要求的流量比，當(dāng)流量比變化時(shí)，可采用截面積比等于流量比，確定波高H后，通過梯形面積公式計(jì)算出b1和b2之比，然后在從上述b1和b2取值范圍內(nèi)取b1和b2的值。
2、波棱為圓弧形時(shí)，如圖2所示，在設(shè)計(jì)板片(4)時(shí)，波高H確定后，調(diào)整R1和R2的比值，使冷介質(zhì)通道(5)和熱介質(zhì)通道(6)的面積比與流量比相等。R1和R2的取值范圍分別為R1＝5－12mm，R2＝2－7mm。
在組裝時(shí)，相鄰的板片(1)或板片(4)首先平面旋轉(zhuǎn)180°，然后再翻轉(zhuǎn)180°，最后固定在一起，這樣一片一片組成整體的不等截面積的換熱器。
本實(shí)用新型的換熱器，其管路聯(lián)接均在換熱器的一側(cè)，如圖(3)所示，在夾緊板(11)上，開有四個(gè)通道口，即冷介質(zhì)出口(7)，熱介質(zhì)進(jìn)口(8)，熱介質(zhì)出口(9)，冷介質(zhì)進(jìn)口(10)。
本實(shí)用新型的板式換熱器，在保證冷、熱介質(zhì)流量為21或其他比值的情況下，冷、熱介質(zhì)的流速均在達(dá)到最大允許速度下獲得相等，且管路均在一側(cè)安裝，這樣，板式換熱器的效率大大提高，管路安裝十分簡(jiǎn)便，便于換熱器拆卸清洗以及日常的維修，并大大降低了換熱器的造價(jià)。
權(quán)利要求1.由傳熱板片、密封條、夾緊板所組成的板式換熱器，其特征在于兩相鄰的板片(1)或(4)所形成的六邊形冷介質(zhì)通道(2)或園弧形冷介質(zhì)通道(5)和六邊形熱介質(zhì)通道(3)或園弧形熱介質(zhì)通道(6)的面積之比為1.5∶1到3∶1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板式換熱器，其特征在于板片(1)的波棱形為梯形，其中相鄰兩梯形的底b1和b2取值范圍為b1＝2－3.5mm，b2＝6－8.5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板式換熱器，其特征在于板片(4)的波棱形為園弧形，其中相鄰兩園弧R1和R2的取值范圍為R1＝5－12mm，R2＝2－7mm。
專利摘要一種板式換熱器，其相鄰的兩換熱板片所形成的冷、熱介質(zhì)通道面積成一定比例。這樣，在保證冷、熱介質(zhì)流量為2∶1或其他比值的情況下，冷、熱介質(zhì)的流速均在達(dá)到最大允許速度下獲得相等，且管路均在一側(cè)安裝。板片的波棱可為梯形、圓弧形、三角形、帶褶的三角形等形狀，本板式換熱器的效率很高，管路安裝十分簡(jiǎn)便，便于換熱器拆卸、清洗以及日常的維修，大大降低了換熱器的造價(jià)。
文檔編號(hào)F28D9/00GK2097998SQ9121089
公開日1992年3月4日 申請(qǐng)日期1991年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月15日
發(fā)明者韓國(guó)盛, 謝克光, 謝忠民 申請(qǐng)人:沈陽黎明發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司工程機(jī)械廠