[發明專利]一種用于相變換熱的熱交換器板束

在審

• 申請號: 201910678634.5
• 申請日: 2019-07-25
• 公開（公告）號: CN110360858A
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 常春梅;侯霄艷;胡國棟
• 申請（專利權）人: 上海藍濱石化設備有限責任公司
• 主分類號: F28D9/04
• 分類號: F28D9/04;F28F3/04
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 馬英

本發明公開了一種用于相變換熱的熱交換器板束，該板束由多個換熱單元組成，每個換熱單元包括波紋板片及鑲塊，波紋板片兩兩對扣形成板管，構成無相變側介質的流通通道，板管與板管間通過鑲塊連接構成有相變側介質的流通通道。其中，每組換熱單元有相變側介質的流通通道截面尺寸不同，其尺寸隨著氣相含量的下降而減小，通過將上述多組換熱單元垂直疊落起來，就構成了適用于相變換熱的熱交換板束。本發明通過在不同物性狀態設置不同的流道截面尺寸，有效地解決了由于氣相流速過大導致的壓降增加的問題；同時，大大強化具有相變場合的換熱效果，提高設備的使用性能及經濟性能。

技術領域

本發明屬于熱交換器設計與制造技術領域，具體涉及一種熱交換器板束，特別是涉及一種適用于相變換熱的熱交換器板束。

背景技術

板式冷凝器是板式換熱器的一種，由一系列金屬波紋板片疊裝而成，通過一側的冷卻介質將另一側的蒸汽冷凝，實現對蒸汽的回收。目前，冷凝器所采用的板型大多數場合仍為無相變的板式換熱器板型，即冷、熱介質的流通通道截面積相同，板片間的波紋相互接觸，此種結構有助于促進流體湍動，實現液-液介質的強化傳熱，增強了換熱效果，同時便于板束的加工、制造和安裝。

但是上述結構設計對于一側有相變發生的冷凝器來說有兩個缺點，一是冷側介質為液相，熱側介質為氣相，氣體的密度小，進入換熱器時體積流量較大，特別是負壓氣體的密度小于正壓氣體密度，其體積流量更是相當龐大，如果熱側和冷側采用傳統的無相變板式換熱器板型，即窄流道截面，會造成流道內氣體流速很高，使得冷凝器壓力損失過大，降低了設備的經濟性。二是熱側介質會經由氣相-氣液相-液相，如果熱側采用窄流道截面，蒸汽冷凝后會在傳熱面上形成過厚的液膜，降低冷凝效果；如果熱側采用不同于冷側的寬通道結構，對于入口處蒸汽來說，可極大的降低進口流速，減小壓降，節約成本，但對于冷凝后的液相介質來說，較大流通截面使得液相介質流速降低，會大大降低了液-液換熱效率，無法保證設備的換熱性能。

因此，相變側介質如果在不同的物性區域均采用相同的流通截面積及波紋形式，會導致冷熱側介質換熱不充分、換熱效果差。

發明內容

本發明提供一種用于相變換熱的熱交換器板束，用以解決相變側介質壓降過大的問題，提高設備的換熱性能及經濟性。

本發明通過下述技術方案實現上述技術目的：

一種用于相變換熱的熱交換器板束，由多組換熱單元串聯組成，每組換熱單元包括波紋板片及鑲塊，波紋板片兩兩對扣形成板管，構成無相變側介質的流通通道，板管與板管間通過鑲塊連接構成有相變側介質的流通通道，每組換熱單元中有相變側介質的流通通道截面尺寸均不同，將多組換熱單元豎直疊落在一起，形成了用于相變換熱的熱交換器板束。

所述多組換熱單元至少包括全氣相區域換熱單元、氣-液混合相區域換熱單元、全液相區域換熱單元，并依次從上往下疊落形成用于相變換熱的熱交換器板束。

所述全氣相區域換熱單元和氣-液混合相區域換熱單元中有相變側介質的流通通道中的板片波紋凸起不接觸，全液相區域換熱單元中有相變側介質的流通通道中的板片波紋凸起相互接觸，使得有相變側介質的流通通道的截面尺寸不同，隨著氣相含量的下降，相變側流道截面尺寸逐漸減小，即全氣相區域截面寬度h1>氣-液混合相區域截面寬度h2>全液相區域截面寬度h3。

所述全氣相區域換熱單元、氣-液混合相區域換熱單元和全液相區域換熱單元中有相變側介質的流通通道中的板片波紋凸起均相互接觸。

所述各組換熱單元中，所述各組換熱單元中，板片波紋的密集程度，即波紋間距m不同；隨著氣相含量的下降逐漸增加，即全氣相區域板片波紋密集度<氣-液混合相區域板片波紋密集度<全液相區域板片波紋密集度。

所述各組換熱單元中有相變側介質的流通通道中板片的波紋形狀不同，且全氣相區域換熱單元或氣-液混合區域換熱單元中的板片兩側的波紋深度相等或不等。