[发明专利]换热板片及板式换热器

说明书

本发明公开了一种换热板片及板式换热器，所述换热板片包括基板，基板上设有导流区、分流区及主流区；流体从换热板片入口依次经过换热板片入口侧的分流区、导流区，进入主流区，在主流区进行换热后，继续流经换热板片出口侧的导流区、分流区，进入换热板片的出口；换热片入口侧及出口侧的分流区基板表面均涂覆疏水涂层，分流区基板与水的静态接触角大于110°；主流区基板沿流体流动方向的前1/3～1/4区域内，表面涂覆疏水涂层，涂覆疏水涂层的主流区基板与水的静态接触角大于90°，小于150°。所述换热板片组装的换热器，具有换热效率高、流动阻力小、不易结垢堵塞、清洗方便的特点。

技术领域

本专利涉及换热设备，尤其是涉及一种换热板片及板式换热器。

背景技术

板式换热器由于热效率高、热损耗低、结构紧凑、占地面积小等原因，常用于化工、制药、生化、吸收冷却、电力生产系统、食品等几种工业过程中。在过去几十年里，对节约能源和减少整体环境影响的要求越来越高，因此更加强调使用热效率更高的热交换器。

人字形板式换热器由于其特殊的波纹设计，迫使流体在板槽内形成旋转的三维流动，在雷诺数较低的情况下产生湍流，有效地提高了换热系数，但是同时也导致了更高的流动阻力和泵功率。

为了降低板式换热器流体流动的流阻，许多文献通过对板式换热器的结构进行改造，包括换热板片的改造，比如：改变板式换热器的波纹角度、波纹间距、波纹高度等。但对于不同性质的流体，换热板最佳结构往往不同，难以调控。

也有通过流体通道的改造来降低流阻，如专利[CN 2890822Y]提供了一种在由各角孔组成的汇通流道管壁上没有盲孔和盲流道的低流阻可拆板式换热器。这类换热器忽略了流体在换热器主体即换热板片上的流动阻力，且制造工艺复杂。

一些研究人员通过对板式换热器换热板表面涂敷涂层降低流阻。

如专利[CN 2232138Y]通过在换热板片表面喷涂一层厚度为0.2-0.5mm的高分子树脂，来提高板式换热器的耐腐蚀性能和抗高压性能。但厚度为0.2-0.5mm的高分子树脂会增加板式换热器的传热阻力，不利于传热的进行，降低了换热效果。

专利[CN 2232138Y]在不锈钢表面进行了耐热超疏水涂层的电沉积，与水的接触角超过150°。对于板式换热器来说，主流区域板片的疏水性太好会导致流体在板片上的停留时间过短，且超疏水结构中的空气层是热的不良导体，从而降低了冷热流体的换热效果。

此外，板式换热器使用过程中存在结垢现象，结垢使板式换热器的流道形成不同程度的堵塞，降低换热效率，增大流动阻力，污垢长期附着在板片上还会导致垢下腐蚀现象的发生。设备积垢厚度每增加1mm，换热系数下降9％，能耗增加10％以上，严重时板式换热器将无法进行换热。现有控制板式换热器结构方法有以下几种：

化学方法控制结垢。化学法是向换热流体中加入反应物质，将易结垢物质转换成其他不易结垢物质；常见的是加入络合剂或其他阻垢剂,与离子产生结合,形成稳定的络合物,减少结晶的速率而减轻结垢的影响。当加入的反应物质对流体性质产生不良影响时，化学法将不再适用，且加入的药品也增加了成本。

物理方法控制结垢。物理法可分为两大类:一类是利用晶种生长技术抑制结垢；另一类是使用阻垢仪器，即采用电磁、辐射、催化、超声波处理等方法来处理。物理法只能防止垢在系统的设备上沉积，而允许结垢物质在溶液中存在运行。物理法的除垢效率低且能耗较大。

涂层法控制结垢。疏水涂层一般具有较低表面性能，如含氟涂层和硅烷涂层等，在一定程度上降低亲水性流体的流动阻力和金属表面污垢的生成。但是涂层法存在上述降低换热效率的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种换热板片及板式换热器，通过在换热板片的不同区域引入不同疏水性质的涂层，不仅减少了流动阻力，还增加了流体湍流度，实现了高效换热，并且可有效防止换热板片的结垢现象。