一种管板式多介质换热器论文和设计-李俊杰

全文摘要

本实用新型公开了一种管板式多介质换热器，包括多块换热板及穿过换热板的换热管组，换热管组用于容纳第一换热工质；换热板均设置有波浪状凹凸纹路，相邻换热板边缘封闭，板间用于容纳其他换热工质；相邻换热板的凸起位置相贴，换热管组的直管部分均紧贴穿过换热板的凸起位置。通过对换热板本身结构的优化，令相邻的换热板间具有可以贴合的位置，所以该位置无内部工质流经，这样在换热管的直管部分穿过该位置时相当于仅穿过一层板件，无需对该位置使用密封圈等结构进行弹性密封，这样可以避免耐热性差的密封圈直接接触换热管组内通过的高温工质，解决了高温下橡胶劣化的问题，在采用这种结构相对紧凑的换热器时，减少换热工质温度制约性能问题。

主设计要求

1.一种管板式多介质换热器，包括多块换热板及穿过所述换热板的换热管组，所述换热管组用于容纳第一换热工质；其特征在于，所述换热板均设置有波浪状凹凸纹路，相邻换热板边缘封闭，板间用于容纳其他换热工质；相邻所述换热板的凸起位置相贴，所述换热管组的直管部分均紧贴穿过换热板的凸起位置。

设计方案

2.根据权利要求1所述的管板式多介质换热器，其特征在于，所述换热板的凸起位置呈圆形平台状，相邻所述换热板的凸起位置面贴合。

3.根据权利要求2所述的管板式多介质换热器，其特征在于，所述换热板的凸起位置均设置有安装通孔，所述换热管组的直管部分与所述安装通孔过盈配合。

4.根据权利要求3所述的管板式多介质换热器，其特征在于，所述换热管组与所述换热板的凸起位置液压膨胀连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的管板式多介质换热器，其特征在于，所述换热板的边角位置设置有用于通过其他换热工质的角孔，所述角孔与波浪状凹凸纹路之间设置有连通的流道。

6.根据权利要求5所述的管板式多介质换热器，其特征在于，相邻所述换热板间的边缘区域设置有密封圈，用于密封连接相邻的换热板。

7.根据权利要求6所述的管板式多介质换热器，其特征在于，所述管板式多介质换热器还包括设置于所述换热板侧面的压紧装置，用于将多块相邻的换热板压紧固定。

8.根据权利要求7所述的管板式多介质换热器，其特征在于，所述管板式多介质换热器还包括设置于所述换热板侧面用于分隔不同换热区域的隔板，所述换热管组的直管段与所述隔板通过焊接固定连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及换热器技术领域，更具体地说，涉及一种管板式多介质换热器。

背景技术

目前比较常见的换热器有管壳式、翅片管式、管套式、螺旋板式、板式换热器等，然而在这些换热器中具有实现多股流换热的结构非常少，板式换热器是其中一种，但目前板式换热器存在以下缺陷。

由于其板间密封垫圈材料主要为橡胶，在运行中承受压力和温度而且受工作工质的侵蚀，当垫圈在长期处于高温工作环境下会使其劣化发生脱垫、断裂等故障。受限于密封垫圈的性质，换热板间工质的温度不能过高，板式换热器的适用环境与温度上限受到密封垫圈制约。

随着工业技术的发展，越来越多的场合需要多种介质同时换热，如双热源热泵、自然冷却系统、化工工艺等。现有的三介质换热器不仅结构复杂，制造工艺繁琐，而且换热面积较小。如果仅采用一般的两介质换热器，则需要耗费较高的成本、占用较大的空间，如果采用板式换热器又会面临板间温度上限受至于密封垫圈的问题。

综上所述，如何有效地解决目前常用的多介质换热器使用受限于密封材质耐热度及设计空间工艺等的技术问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种管板式多介质换热器，该管板式多介质换热器的结构设计可以有效地解决目前常用的多介质换热器使用受限于密封材质耐热度及设计空间工艺等的技术问题。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种管板式多介质换热器，包括多块换热板及穿过所述换热板的换热管组，所述换热管组用于容纳第一换热工质；所述换热板均设置有波浪状凹凸纹路，相邻换热板边缘封闭，板间用于容纳其他换热工质；相邻所述换热板的凸起位置相贴，所述换热管组的直管部分均紧贴穿过换热板的凸起位置。

优选的，上述管板式多介质换热器中，所述换热板的凸起位置呈圆形平台状，相邻所述换热板的凸起位置面贴合。

优选的，上述管板式多介质换热器中，所述换热板的凸起位置均设置有安装通孔，所述换热管组的直管部分与所述安装通孔过盈配合。

优选的，上述管板式多介质换热器中，所述换热管组与所述换热板的凸起位置液压膨胀连接。

优选的，上述管板式多介质换热器中，所述换热板的边角位置设置有用于通过其他换热工质的角孔，所述角孔与波浪状凹凸纹路之间设置有连通的流道。

优选的，上述管板式多介质换热器中，相邻所述换热板间的边缘区域设置有密封圈，用于密封连接相邻的换热板。

优选的，上述管板式多介质换热器中，所述管板式多介质换热器还包括设置于所述换热板侧面的压紧装置，用于将多块相邻的换热板压紧固定。

优选的，上述管板式多介质换热器中，所述管板式多介质换热器还包括设置于所述换热板侧面用于分隔不同换热区域的隔板，所述换热管组的直管段与所述隔板通过焊接固定连接。

本实用新型提供的管板式多介质换热器，包括多块换热板及穿过所述换热板的换热管组，所述换热管组用于容纳第一换热工质；所述换热板均设置有波浪状凹凸纹路，相邻换热板边缘封闭，板间用于容纳其他换热工质；相邻所述换热板的凸起位置相贴，所述换热管组的直管部分均紧贴穿过换热板的凸起位置。本实用新型提供的这种管板式多介质换热器，优化换热板与换热管组之间的配合设计，通过对换热板本身结构的优化，令相邻的换热板间具有可以贴合的位置，所以该位置无内部工质流经，这样在换热管的直管部分穿过该位置时相当于仅穿过一层板件，无需对该位置使用密封圈等结构进行弹性密封，这样可以避免耐热性差的密封圈直接接触换热管组内通过的高温工质，解决了高温下橡胶劣化的问题，从而可以在采用这种结构相对紧凑的管板式换热器时，无需考虑换热工质温度过高的问题，相当于同时解决了多介质换热设备的工艺复杂性、空间紧凑型的问题。综上所述，本实用新型提供的技术方案有效解决了常用的多介质换热器使用受限于密封材质耐热度及设计空间工艺的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的管板式多介质换热器的局部穿插结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的管板式多介质换热器的换热板的截面结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的管板式多介质换热器的正面结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的管板式多介质换热器的组合结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的管板式多介质换热器的组合结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的管板式多介质换热器的整体结构示意图。

附图中标记如下：

换热管组1、换热板2、凸起位置3、角孔4、流道5、隔板6。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种管板式多介质换热器，以解决常用的多介质换热器使用受限于密封材质耐热度及设计空间工艺的技术问题。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-图3，图1为本实用新型实施例提供的管板式多介质换热器的局部穿插结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的管板式多介质换热器的换热板的截面结构示意图；图3为本实用新型实施例提供的管板式多介质换热器的侧面结构示意图；

本实用新型提供的管板式多介质换热器，包括多块换热板2及穿过换热板2的换热管组1，换热管组1用于容纳第一换热工质；换热板2均设置有波浪状凹凸纹路，相邻换热板2边缘封闭，板间用于容纳其他换热工质；相邻换热板2的凸起位置3相贴，换热管组1的直管部分均紧贴穿过换热板2的凸起位置3。

其中需要说明的是，换热板2间流经的其他换热工质可以为一种，也可以两种以上工质甚至更多，具体的实现方式，可以通过板上的流道设置、以及板间的工质输入输出位置配合实现。

所采用的波浪形换热板2具有结构简单，加工方便，形状复杂的特点使板间流动工质形成复杂的湍流强化传热，换热板2既作为直管的翅片又起到分隔流道流程作用。单种工质流动形式由换热板2的组合方式决定，换热板2组合方式有串联、并联两种形式，根据换热板2的组合可实现两种及以上工质同时换热。

图3中带箭头曲线标示出了换热板2间的其他换热工质在理论过程中的流动路径，实际过程中每经过一个波浪形纹路的凸起位置3，工质就会沿着纹路的山脊流向左右两侧的下一纹路的凸起位置3，因此实际流动路径会形成许多分支使流体充满整块换热板2，从而使工质与换热板2得到良好的接触换热，同时工质流动路径的分支带来工质流动路径的复杂化，形成复杂的湍流来强化换热。

换热器中由于超出密封垫圈温度上限的高温工质通过直管通道，使之与用于在换热板2间起到密封作用的密封垫圈隔开，一方面提高了换热器中工质温度上限，另一方面减少密封垫圈因温度原因的劣化故障，延长换热器的使用寿命。换热器中由于在换热过程会发生相变的第一换热工质通过直管通道，而换热板2间流通的其他换热工质不进行相变换热，解决了换热工质在换热过程中在换热板2间分流道，使部分工质滞留于换热器内影响换热的问题。

这种管板式多介质换热器，优化换热板2与换热管组1之间的配合设计，通过对换热板2本身结构的优化，令相邻的换热板2间具有可以贴合的位置，所以该位置无内部工质流经，这样在换热管的直管部分穿过该位置时相当于仅穿过一层板件，无需对该位置使用密封圈等结构进行弹性密封，这样可以避免耐热性差的密封圈直接接触换热管组1内通过的高温工质，解决了高温下橡胶劣化的问题，从而可以在采用这种结构相对紧凑的管板式换热器时，无需考虑换热工质温度过高的问题，相当于同时解决了多介质换热设备的工艺复杂性、空间紧凑型的问题。综上所述，本实用新型提供的技术方案有效解决了常用的多介质换热器使用受限于密封材质耐热度及设计空间工艺的技术问题。

换热板2的凸起位置3呈圆形平台状，相邻换热板2的凸起位置3面贴合。换热板2的凸起位置3均设置有安装通孔，换热管组1的直管部分与安装通孔过盈配合。其中过盈配合的具体实现方式优选为，换热管组1与换热板2的凸起位置3液压膨胀连接。

以上实施例提供的技术方案中，优化换热板2上波浪状凹凸纹路具体结构设计，优选采用圆形平台状的设计，这样可以令相邻的换热板2件的凸起位置3实现平面贴合配合，相对曲面或其他方式的配合更容易实现密封的效果，确保换热管穿过换热板2的位置无内部工质流经可，因此无需弹性的密封设置。

参考图4-图6，图4为本实用新型实施例提供的管板式多介质换热器的组合结构示意图；图5为本实用新型实施例提供的管板式多介质换热器的组合结构示意图；图6为本实用新型实施例提供的管板式多介质换热器的整体结构示意图。

图4及图5分别给出了两种不同的板间工质流通方式，图4中可视为串接方式，图5中可视为并接方式。每图中实心、空心及虚线指向箭头均标示出一种不同的换热工质的流通方向。换热板2的边角位置设置有用于通过其他换热工质的角孔4，角孔4与波浪状凹凸纹路之间设置有连通的流道5。通过角孔4输入其他换热工质如第二换热工质第三换热工质，通过在换热板2不同的输入位置，配合换热板2上不同的流道5设计可实现工质流经路径的串接或并接。

该换热器整个实际生产流程主要有以下步骤：换热板2冲压成型，在换热板2上边角开孔形成角孔4，在换热板2上开直管通孔，在换热板2边缘加装密封圈并组合固定相邻的换热板2，穿插换热管组1的直管段并对直管与换热板2间进行液压胀接连接固定，安装隔板6及辅助的压紧装置并压紧，焊接换热管组1的直管与隔板6的间隙。

管板式多介质换热器还包括设置于换热板侧面的压紧装置，用于将多块相邻的换热板压紧固定，管板式多介质换热器还包括设置于换热板侧面用于分隔不同换热区域的隔板，换热管组的直管段与隔板通过焊接固定连接。

通过隔板6进行分隔，可以通过隔板6对一套装置内的多块换热板2进行单元划分，一套换热管组1贯穿多个不同的换热单元，每个换热单元内都包括多块换热板2，不同换热单元的换热板2间可采用不同种类的工质以及不同的工质循环方式。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

设计图

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主设计要求

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