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CN111121499A - 一种含有独立导流板的逆流式板式换热器 - Google Patents

一种含有独立导流板的逆流式板式换热器 Download PDF

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CN111121499A CN201811288341.8A CN201811288341A CN111121499A CN 111121499 A CN111121499 A CN 111121499A CN 201811288341 A CN201811288341 A CN 201811288341A CN 111121499 A CN111121499 A CN 111121499A
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CN201811288341.8A
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胡庆均
欧阳克
陈崇刚
冯勇
陈绍庆
李凯
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Sinopec Guangzhou Engineering Co Ltd
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Sinopec Engineering Group Co Ltd
Sinopec Guangzhou Engineering Co Ltd
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Abstract

本发明公开了石油化工装置中的一种含有独立导流板的逆流式板式换热器，包括传热板片，密封垫片，固定压紧板，活动压紧板，压紧螺栓和螺母，上下导杆，其特征在于：所述传热板片的导流区为平整板，在传热板片的导流区固定安装有独立导流板，所述独立导流板的厚度与传热板片的厚度相同，独立导流板的形状与传热板片的导流区的形状一致。采用本发明一种含有独立导流板的逆流式板式换热器的优点是，入口处独立导流板的导流效果好，流体分布均匀，能有效减小板式换热器的换热死区，提高换热效率。

Description

一种含有独立导流板的逆流式板式换热器
技术领域
本发明属于石油化工装置中的板式换热器技术领域，具体的说涉及一种含有独立导流板的逆流式板式换热器。
背景技术
板式换热器作为一种紧凑高效的换热设备，由于其具有结构紧凑轻巧、传热效果好、对数平均温差大、互换性强、可以灵活拆卸、维修清洗方便、运行费用低等优点，在炼油装置中被广泛应用，发挥了较好的经济效益。可拆式板式换热器是由一系列彼此平行、具有波纹表面的薄金属板片、胶垫、压紧板、压紧螺栓、支架等零部件组装而成。
金属波纹板片作为板式换热器最主要的换热元件，要保证其设计结构合理，才能获得更好的传热、阻力特性及承压能力。通常根据用户的需要制作不同槽型或波纹形式的模具，然后将0.5mm～1.2mm的板片采用冷轧加工的方式压制成相应的槽型或波纹板片。相邻两块板片之间不直接接触，形成波纹形曲线通道，流通间距约为2.5～12mm。常用的板片的波纹分为两部分，一部分为导流区，主要作用是引导流体均匀分布，另一部分是换热区，主要作用是进行热量交换。通过现有的研究表明，很多板式换热器内流体流动和传热存在明显不均匀性，这种非均匀性流动对板式换热器性能有很大的影响，导致其进出口的另一侧出现明显的传热“死区”。换热器内部流体的分布不均与导流区的结构有直接的关系，优化的导流区能够减小换热死区的面积，保证板式换热器的换热性能。目前，板片的导流区主要采用压制的方式做成条状或网格状，通过压制的凹陷或凸起块起到引流的作用。
对于现有的导流区为条状或网格状的波纹，当A板和B板压合在一起后，导流区凸出的波纹贴合在一起，大大减小两块板片之间的流通面积，增加压降，且上下两块板上的流道方向相反，造成流体流动方向变化大，导流效果差，且不合格的凹凸波纹导流区可能会因为其在压制过程中产生的应力集中缺陷而引起疲劳裂纹或应力腐蚀，导致板片穿孔损坏。
发明内容
本发明提供了一种含有独立导流板的逆流式板式换热器，是针对现有技术中可拆卸逆流式板式换热器导流区流体分布不均匀、导流效果差的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种含有独立导流板的逆流式板式换热器，包括传热板片，密封垫片，固定压紧板，活动压紧板，紧固螺栓和螺母，上下导杆，密封垫片粘贴在传热板片之上，传热板片放置于固定压紧板和活动压紧板之间，并悬挂于上导杆上，用紧固螺栓和螺母顺序将固定压紧板、前端板、传热板片、后端板、活动压紧板夹紧，下导杆与上导杆配合，对传热板片起定位作用，其特征在于：所述传热板片的导流区为平整板，在传热板片的导流区固定安装有独立导流板，所述独立导流板的厚度与传热板片的厚度相同，独立导流板的形状与传热板片的导流区的形状一致。
本发明一种含有独立导流板的逆流式板式换热器,其进一步特征在于：所述独立导流板的材质与传热板片材质相同。
本发明一种含有独立导流板的逆流式板式换热器,其进一步特征在于：所述独立导流板由与传热板片的材质相同的板片冲压而成，独立导流板压制的波纹为矩形、圆弧形或三角形。
本发明一种含有独立导流板的逆流式板式换热器,其进一步特征在于：所述独立导流板的波纹宽度W1和波纹间距W2关系为W1＝W2＝(5～7)h,其中h为传热板片换热区的波纹深度。
本发明一种含有独立导流板的逆流式板式换热器,其进一步特征在于：所述独立导流板的波纹高度略小于或等于相邻两个传热板片的间距。
本发明一种含有独立导流板的逆流式板式换热器,其进一步特征在于：所述独立导流板是带孔独立导流板，由带孔的板片冲压而成，带孔独立导流板压制的波纹为矩形、圆弧形或三角形。
本发明一种含有独立导流板的逆流式板式换热器,其进一步特征在于：所述带孔独立导流板孔间距为50％～80％导流板的波纹宽度W1。
本发明的逆流式板式换热器，主要是用新型的传热板片和独立导流板组合后，替换现有板式换热器中的传热板片。本发明中传热板片的导流区为平整板，不压制凹陷或凸起块，独立导流板根据导流区的外形尺寸，由一块与传热板片等厚的板片压制成具有导流波纹的板片。导流板固定在导流区，导流板的材料与板片的材料相同，波纹高度略小于或等于相邻两片传热板片的间距。传热板片的间隙由板片的触点和垫片的厚度决定。
采用本发明一种含有独立导流板的逆流式板式换热器的优点是：
1.入口处独立导流板的导流效果好，流体分布均匀，能有效减小板式换热器的换热死区，提高换热效率；
2.独立导流板的厚度比较小，占据的流通面积小，入口导流区的压力降较低；
3.独立导流板的制作简单，制造精度略低，传热板片导流区不需要采用复杂的模具冲压凹凸块，避免了因为冲压过程中应力集中缺陷而引起的疲劳裂纹或应力腐蚀。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。但并不限制本发明的范围。
附图说明
图1是本发明一种含有独立导流板的逆流式板式换热器结构示意图；
图2是本发明含有独立导流板的传热板片示意图；
图3是本发明独立导流板的示意图；
图4是本发明带孔独立导流板的示意图。
图中所示附图标记为：1-固定压紧板，2-活动压紧板，3-导杆支架，4-下导杆，5-上导杆，6-前端板，7-传热板片A，8-传热板片B，9-后端板，10-装于A、后端板的独立导流板，11-装于B板的独立导流板，12-装于前端板的独立导流板，13-紧固螺栓和螺母，14-密封垫片，15-角孔一，16-角孔二，17-角孔三，18-角孔四,8-传热板片B,D1-导流区1，D2-导流区2，H-换热区，h-换热区波纹深度，W-带孔导流板宽度；W1-矩形凸起波纹宽度，W2-矩形波纹间距；H1-矩形波纹高度，δ-导流板厚度，R-导流板切口半径。
具体实施方式
下面结合附图对发明专利作进一步描述。
如图1所示，本发明专利提供的带有独立导流板的逆流式板式换热器，主要由一定数量的传热板片、密封垫片14、装于传热板片A7、后端板9的独立导流板10和装于传热板片B8的独立导流板11、固定压紧板1、活动压紧板2、紧固螺栓和螺母13、上下导杆4和5、导杆支架3等零部件组成。传热板片A7和传热板片B8为相邻两片传热板片，组成一个流道，是板式换热器的核心组件。密封垫片14粘贴在传热板片之上，粘贴好密封垫片14的传热板片，按照一定的顺序(传热板片A7和传热板片B8交替排列)放置于固定压紧板1和活动压紧板2之间，并悬挂于上导杆5上，用紧固螺栓和螺母13将固定压紧板1、前端板6、传热板片A7、传热板片B8、后端板9、活动压紧板2夹紧，下导杆4与上导杆配合，对传热板片起定位作用，但不承重，主要是为保证传热板片的对中性。
在传热板片的导流区不需要压制波纹形，直接装有独立导流板10和11。传热板片的换热区由冲压或辊压成各种波纹形式，主要有水平波纹、皱褶波纹形、锯齿形波纹、人字形波纹等。传热板的材质主要是不锈钢或钛板，厚度为0.5～1.2mm。传热板片角上开有流体通道孔，传热板片四周及角孔周围压有垫圈槽。独立导流板10和11由与传热板片相同材料的板压制而成具有导流流道的波纹片，独立导流板厚度与传热板片相同。装配时，先将独立导流板10和11按照图纸要求焊接或卡扣等固定于传热板片之上，再用粘接剂将密封垫片14粘牢在传热板片A7和传热板片B 8的密封槽中，角孔(包含角孔一15、角孔二16、角孔三17、角孔四18)周围部分槽中根据流动的需要放置垫片，当传热板片组借紧固螺栓13由固定压紧板1和活动压紧板2压紧时，相邻传热板片间角上的开孔形成连续的通道，将介质从进口处引流到金属板组中，并通过导流区的独立导流板10和11分配到传热板片间的狭窄槽道中。前端板6和后端板9不参与传热，仅在板束两端起密封作用。
如图2所示，在传热板片A7四周专用槽道内放上密封垫片14，垫片将4个角孔分为两组。流体从角孔一15流入，经导流区的独立导流板10进行分配，流体流经传热板片A7的换热区之后，再由独立导流板10收集至角孔二16。为了保证流体的密封，需将传热板片A7的几何中心旋转180°后，成为传热板片B 8，再将两片传热板片压紧。对于传热板片B 8，流体从角孔三17流入，经导流区的独立导流板11进行分配，流体流经传热板片8的换热区之后，再由独立导流板11收集至角孔四18。这样流体就可以在两块传热板片与密封垫片间形成的封闭空间内流动，传热板片的间隙由传热板片的触点和密封垫片14的厚度决定。由于传热板片A7和传热板片B 8的导流区为平整板，压紧在一起之后，与独立导流板形成封闭的流道，流体流动方向稳定，且导流板相互支撑，既有利于流体的分配，又尽可能地减小了由于流道局部变窄而产生过大的流动阻力。
如图3所示，独立导流板10和11的高度H1由相邻两块传热板片的间距决定，流道之间的宽度W1和W2由实际的导流区的宽度和传传热板片A 7及传热板片B 8波纹深度h决定，一般取W1＝W2＝(5～7)h，波纹深度h流需综合考虑不同的工况特点确定，可取为2～5mm。流道宽度越小，压降越大，宽度越大，分流效果弱。导流板切口半径R比传热板片角孔半径大5mm～10mm。

Claims (7)

1.一种含有独立导流板的逆流式板式换热器，包括传热板片，密封垫片，固定压紧板，活动压紧板，紧固螺栓和螺母，上下导杆，密封垫片粘贴在传热板片之上，传热板片放置于固定压紧板和活动压紧板之间，并悬挂于上导杆上，用紧固螺栓和螺母顺序将固定压紧板、前端板、传热板片、后端板、活动压紧板夹紧，下导杆与上导杆配合，对传热板片起定位作用，其特征在于：所述传热板片的导流区为平整板，在传热板片的导流区固定安装有独立导流板，所述独立导流板的厚度与传热板片的厚度相同，独立导流板的形状与传热板片的导流区的形状一致。
2.根据权利要求1所述的逆流式板式换热器，其特征在于：所述独立导流板的材质与传热板片材质相同。
3.根据权利要求1所述的逆流式板式换热器，其特征在于：所述独立导流板由与传热板片的材质相同的板片冲压而成，独立导流板压制的波纹为矩形、圆弧形或三角形。
4.根据权利要求1所述的逆流式板式换热器，其特征在于：所述独立导流板的波纹宽度W1和波纹间距W2关系为W1＝W2＝(5～7)h,其中h为传热板片换热区的波纹深度。
5.根据权利要求1所述的逆流式板式换热器，其特征在于：所述独立导流板的波纹高度略小于或等于相邻两个传热板片的间距。
6.根据权利要求1所述的逆流式板式换热器，其特征在于：所述独立导流板是带孔独立导流板，由带孔的板片冲压而成，带孔独立导流板压制的波纹为矩形、圆弧形或三角形。
7.根据权利要求1所述的逆流式板式换热器，其特征在于：所述带孔独立导流板孔间距为50％～80％导流板的波纹宽度W1。
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