[发明专利]一种通道内流体折返流动的板翅式换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种板翅式换热器，特别涉及一种通道内流体折返流动的板翅式换热器。

背景技术

板翅式换热器具有结构紧凑、传热效率高等特点，与传统的管壳式换热器相比，其传热效率提高20-30%，成本可降低50%，现已广泛应用于空气分离、石油化工、航空航天等领域。现有的板翅式换热器主要由外壳、换热器内部通道、换热器通道隔板、各通道内沿主流方向设置的翅片、各通道外边缘封条、焊接在换热器两头的封头腔体、封头腔体上的进口管和出口管焊接而成。其内部通道由通道隔板隔开，通道内焊接有单一方向布置的传热翅片，参与换热的冷、热流体分别从内部的冷通道和热通道间流过，冷通道和热通道间隔布置。

受限于板翅式换热器本身的特点以及目前的焊接工艺和制作水平，对于特定的换热器，在其有效换热段内，通道截面积处处相等，但其内部流体的平均密度在换热段的进口和出口处往往存在显著的差异，相应的流体体积流量在进口和出口处也存在显著的差异。这将导致换热器内部流体的流速沿着流动的方向发生显著变化。由于实际的工程应用中，流体流经换热器的压降不能太大，因此换热器内部的流体流速不能太高；此外，当换热器中存在两相流时，流速过低会导致换热器底部产生积液，影响换热效率。当参与换热的流体在入口处和出口处的体积流量存在较大差异时，为了使流体流速始终控制在一定的范围内（不能过高也不能过低），单个板翅式换热器无法满足需求。现有的方法是使用多个不同通道截面积的板翅换热器进行串联连接（设置原则是，流体体积流量越大处，换热器的通道截面积越大），组成板翅式换热器组应用于工程中。相对于单个板翅换热器，板翅式换热器组在应用中存在显著的缺点：平均换热效率低，生产成本显著增大，占用空间大，制作工序复杂且难度大，使用寿命更短且故障率更高（有更多的焊接接口和连接管道）。

发明内容

受限于现有技术，当换热器中参与换热的流体在入口处和出口处的密度和温度存在较大差异的时候，单个板翅式换热器不能使流体流速始终控制在一定的范围（不能过高也不能过低）。本发明针对此问题，提供了一种结构新颖、制作简单、成本低廉的通道内流体折返流动的板翅式换热器。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的一种通道内流体折返流动的板翅式换热器，其包括：

由左、右侧垂向壳板构成的换热器外壳1；间隔放置于所述左、右垂向壳板间的垂向通道隔板2；所述左、右垂向壳板与其相邻的垂向通道隔板2之间的四周边缘处以及相邻通道垂向通道隔板2间隔之间的四周边缘处分别设有水平边缘封条和左右垂向边缘封条以形成换热通道；所述换热通道分为间隔分布的热通道和冷通道，

分别焊接于所述换热器外壳上端及换热器外壳下端的热流体上封头腔体13和热流体下封头腔体11；焊接并连通于所述热流体上封头腔体13端部的热流体进口管12；焊接并连通于所述热流体下封头腔体11端部的热流体出口管10；

分别焊接于所述换热器外壳上部侧面及换热器外壳下部侧面的冷流体上封头腔体23和冷流体下封头腔体21；焊接并连通于所述冷流体上封头腔体23端部的冷流体出口管22；焊接并连通于所冷流体下封头腔体21端部的冷流体进口管20；

所述热通道内部结构如下：

构成所述热通道的两垂向通道隔板2上间隔焊接有热流道水平调节板条17，所述热流道水平调节板条17水平宽度小于所述垂向通道隔板2水平宽度；任一条所述的热流道水平调节板条17，其在水平方向存在两个端点，端点之一与构成该热通道的左右两条垂向边缘封条9之一相连，且相邻的两条热流道水平调节板条17连接不同的垂向边缘封条9；热流道水平调节板条17的另一个端点为热通道内端点，所述热通道内端点及未与该热流道水平调节板条17连接的垂向边缘封条9之间为热流体垂向流道19；所述热流体垂向流道19为一个矩形空间，它由四条边围成：其一为热通道内端点所在的垂向直线，其二为上方相邻的热流道水平调节板条17或上方相邻的构成该热通道的水平边缘封条8，其三为下方相邻的热流道水平调节板条17或下方相邻的构成该热通道的水平边缘封条8，其四为未与该热流道水平调节板条17连接的垂向边缘封条9；热通道的水平边缘封条8和与其相邻的热流道水平调节板条17之间的中间部分，或者两相邻的热流道水平调节板条17之间的中间部分为热流体水平流道18；任一条所述的热流体水平流道18的左右两侧分别与热流体垂向流道19相连，或者所述的热流体水平流道18的左右两侧的一侧与热流体垂向流道19相连，另一侧与热流体流道的热流体进口管12或热流体出口管10相连；所述的热流体水平流道18内部设置热流道水平传热翅片16；