高效非金屬抗腐蝕換熱裝置及具該換熱裝置的板式換熱器的制造方法
【專利摘要】一種高效非金屬抗腐蝕換熱裝置及具有該換熱裝置的板式換熱器，該換熱裝置包括多片非金屬抗腐蝕的換熱板片，安裝在每片換熱板片上、下表面的上支撐肋和下支撐肋，設(shè)置在換熱板片的各個側(cè)邊上、下邊緣的密封條，以及墊片，其中上、下支撐肋和密封條分別與換熱板片之間連接固定，墊片分布在相鄰的奇數(shù)編號換熱板片下表面的下支撐肋與偶數(shù)編號換熱板片的上支撐肋之間，墊片還分布在奇數(shù)編號換熱板片下表面的密封條與偶數(shù)編號換熱板片上表面的密封條之間，位于相鄰的奇數(shù)編號和偶數(shù)編號的換熱板片之間的相鄰的上、下支撐肋圍成了多個彼此不互通的不同形狀和方向的冷流體和熱流體的密封通道，墊片通過壓緊力而完全密封上、下支撐肋和密封條。
【專利說明】高效非金屬抗腐蝕換熱裝置及具該換熱裝置的板式換熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種換熱裝置和具有該換熱裝置的板式換熱器，特別涉及可用于強腐蝕性介質(zhì)的工況下的高效非金屬抗腐蝕換熱裝置及具有該換熱裝置的板式換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]板式換熱器是由許多傳熱板片按一定的間隔，通過墊片壓緊組成的可拆卸的換熱設(shè)備。換熱設(shè)備中換熱裝置的板片一般均為金屬材質(zhì)的，組裝時，兩組交替排列，板片與板片之間用粘結(jié)劑把密封條固定好，其作用是防止流體或煙氣泄漏并使兩板片之間形成供流體和煙氣流動的狹窄的流道。板式換熱器的優(yōu)點:體積小，占地面積??；傳熱效率高；組裝靈活；熱損失??；拆卸、清洗、檢修方便。
[0003]現(xiàn)有的板式換熱器缺點是存在抗腐蝕性能差的缺陷，尤其是換熱器的換熱板片；特別是對于換熱器內(nèi)若流動各種濃度的熱硫酸，含氯離子濃度高的溶液等，換熱板片在此種情況下很容易被腐蝕，使用壽命較短，需要頻繁更換，增加成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開了一種高效非金屬抗腐蝕換熱裝置及具有該換熱裝置的板式換熱器，該換熱裝置能有效地適用于除氫氟酸、磷酸和強堿以外的各種介質(zhì)腐蝕問題，具有傳熱效率高，適用范圍廣，壓降小的優(yōu)點。
[0005]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種高效非金屬抗腐蝕換熱裝置，包括多片非金屬抗腐蝕的換熱板片，安裝在每片換熱板片上、下表面的上支撐肋和下支撐肋，設(shè)置在換熱板片的各個側(cè)邊上、下邊緣的密封條，以及墊片，其中所述上支撐肋和下支撐肋與換熱板片之間連接固定，密封條與換熱板片之間連接固定，墊片分布在相鄰的奇數(shù)編號換熱板片下表面的下支撐肋與偶數(shù)編號換熱板片的上支撐肋之間，墊片還分布在奇數(shù)編號換熱板片下表面的密封條與偶數(shù)編號換熱板片上表面的密封條之間，位于相鄰的奇數(shù)編號和偶數(shù)編號的換熱板片之間的相鄰的上、下支撐肋圍成了多個彼此不互通的不同形狀和方向的冷流體和熱流體的密封通道，墊片通過壓緊力而完全密封上、下支撐肋和密封條。
[0006]進一步的，上支撐肋和下支撐肋與換熱板片之間以及密封條與換熱板片之間是通過膠粘劑粘接或焊接的方式連接固定，以提高換熱板片的強度和剛度。
[0007]進一步的，奇數(shù)編號換熱板片的下表面的下支撐肋的結(jié)構(gòu)形狀、布置、方向和尺寸與偶數(shù)編號換熱板片的上表面的上支撐肋的結(jié)構(gòu)形狀、布置、方向和尺寸是完全相同。
[0008]進一步的，密封條和上支撐肋、下支撐肋在換熱板片表面安裝后其高度是相同的。
[0009]進一步的，所述換熱板片為玻璃板片，該玻璃為所有具有符合具有傳熱及抗腐蝕特性的玻璃；如高硼硅酸鹽玻璃、鋁硅酸鹽玻璃、石英玻璃、微晶玻璃、高硅氧玻璃、低堿無硼玻璃、陶瓷玻璃。
[0010]進一步的，所述換熱板片為陶瓷，如氮化硅陶瓷、高鋁陶瓷、碳化硅陶瓷。[0011]進一步的，所述密封條為非金屬的矩形條，其材質(zhì)為玻璃或陶瓷。
[0012]進一步的，膠粘劑為抗腐蝕和耐高溫的有機或無機膠粘劑，如有機硅密封膠、硅橡膠。
[0013]進一步的，所述墊片材料為非金屬材料，如聚四氟乙烯、硅橡膠。
[0014]進一步的，所述墊片材料為金屬與非金屬復合材料，如柔性石墨復合板。
[0015]進一步的，冷流體的進出口方向與換熱板片的長度方向平行，熱流體的進出口方向與換熱板片的寬度方向平行，冷、熱流體實現(xiàn)交錯流進行熱交換。
[0016]進一步的，冷流體的流路方向呈“L"形；冷流體流動長方向與換熱板片的長度方向平行，熱流體的流路方向呈倒“L"形；冷流體的進口和熱流體的進口沿換熱板片長度方向相對；冷流體出口和熱流體出口在同一側(cè)面的兩端或冷流體出口和熱流體出口分別在兩側(cè)面的兩端，換熱板片的中間矩形槽口對應在換熱器中立柱將冷、熱流體隔開；冷、熱流體實現(xiàn)近似逆流換熱。
[0017]進一步的，冷流體的流路方向呈“2”形；冷流體流動長方向與換熱板片的長度方向平行，熱流體的流路方向呈倒煩向“2”形；冷流體的進口和熱流體的出口在同一側(cè)面的兩端，冷、熱流體實現(xiàn)近似逆流換熱，或冷流體的進出口設(shè)置于換熱板片的寬度方向端，且與熱流體逆流。
[0018]進一步的，冷流體的流路方向呈“Z”形；冷流體流動長方向與換熱板片的長度方向平行，熱流體的流路方向呈倒煩向“Z”形；冷流體的進口和熱流體的出口在兩側(cè)面的兩端，冷、熱流體實現(xiàn)近似逆流換熱。
[0019]一種具有高效非金屬抗腐蝕換熱裝置的板式換熱器，包括框架和組裝在框架內(nèi)的前述任一項方案所述的高效非金屬抗腐蝕換熱裝置，框架由上蓋板，下底板和立柱組成，換熱裝置組裝在框架上蓋板和下底板之間。
[0020]進一步的，框架內(nèi)表面進行了防腐處理，其采用PFA噴涂、搪瓷、或襯聚四氟乙烯防腐中的一種。
[0021]本發(fā)明由于采用了如上所述技術(shù)方案，具有如下有益效果:
1、抗腐蝕，實現(xiàn)長周期穩(wěn)定運行:
由于采用了玻璃板或陶瓷作為換熱板片，玻璃的耐腐蝕性特強，除氫氟酸、氟硅酸、熱磷酸和強堿外，其它絕大多數(shù)無機酸、有機酸和有機溶劑都不足以腐蝕玻璃，它是抗酸露點腐蝕最好的材料之一，能保證其在低溫煙氣環(huán)境中實現(xiàn)長周期穩(wěn)定運行；
2、壓降小:
玻璃換熱板或陶瓷表面光滑，流體流動阻力小，傳熱表面上不易結(jié)垢，幾乎沒有清洗的必要，從而壓降很小；壓降小可使泵或風機動力消耗減少，通過試驗和計算在同樣長度的流道，非焊接高溫板式換熱器的壓降僅為管束式的2/5?3/5，這樣可以降低操作費用；
3、傳熱性能好:
通過試驗，在同樣流速的條件下其傳熱系數(shù)為管殼式換熱器的1.2?1.5倍；
4、傳熱效率高:
由于可以通過支撐肋對介質(zhì)的流路進行導向，是換熱板片上下的流體實現(xiàn)逆流換熱，可以顯著提高傳熱效率；
5、玻璃換熱板或陶瓷采用雙面粘接支撐肋結(jié)構(gòu)，其有效地提高了玻璃板換片的強度和剛度，提高了可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明一種具有高效非金屬抗腐蝕換熱裝置的換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為本發(fā)明一種高效非金屬抗腐蝕換熱裝置的第一形式結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3為本發(fā)明一種高效非金屬抗腐蝕換熱裝置的第二形式結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖4為本發(fā)明一種高效非金屬抗腐蝕換熱裝置的第三形式結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖5為本發(fā)明一種高效非金屬抗腐蝕換熱裝置的第四形式結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖6為本發(fā)明一種高效非金屬抗腐蝕換熱裝置的第五形式結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖7為本發(fā)明一種高效非金屬抗腐蝕換熱裝置的第六形式結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖8為本發(fā)明一種高效非金屬抗腐蝕換熱裝置的第七形式結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]標號說明:
具有高效非金屬抗腐蝕換熱板的板式換熱器 100 框架10
上蓋板101

下底板102
立柱103


換熱裝置20
換熱板片21

上支撐肋 22
下支撐板 23

密封條25
墊片26。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述:
請參閱圖1，為本發(fā)明一種具有高效非金屬抗腐蝕換熱裝置的板式換熱器100。該板式換熱器100包括框架10和組裝在框架10內(nèi)的高效非金屬抗腐蝕換熱裝置20?？蚣?0由上蓋板101,下底板102和立柱103組成。換熱裝置20組裝在框架上蓋板101和下底板102之間?？蚣軆?nèi)表面進行了防腐處理，其可以采用PFA噴涂、搪瓷、或襯聚四氟乙烯等防腐處理方案。
[0032]請參閱圖2，為高效非金屬抗腐蝕換熱裝置21的第一形式結(jié)構(gòu)示意圖，高效非金屬抗腐蝕換熱裝置20包括多片非金屬抗腐蝕的矩形換熱板片21，安裝在每片換熱板片上、下表面的上支撐肋22和下支撐肋23，設(shè)置在換熱板片21的各個側(cè)邊上、下邊緣的密封條25，以及墊片26。所述上支撐肋22和下支撐肋23與換熱板片21之間以及密封條25與換熱板片21之間是通過膠粘劑或焊接的方式連接固定。所述上支撐肋22和下支撐肋23可為扁圓形、六邊形或其它形狀，其目的是提高換熱板片21的傳熱和強度性能。所述上支撐肋22和下支撐肋23，其型式、排布及方向根據(jù)介質(zhì)流向和換熱器的要求進行設(shè)置。以相鄰的奇數(shù)編號換熱板片21和偶數(shù)編號的換熱板片21為例，奇數(shù)編號換熱板片的下表面的下支撐肋23的結(jié)構(gòu)形狀、布置、方向和尺寸與偶數(shù)編號換熱板片21的上表面的上支撐肋22的結(jié)構(gòu)形狀、布置、方向和尺寸是完全相同的。密封條25和上支撐肋22、下支撐肋23在換熱板片21表面安裝后其高度是相同的。墊片26則分布在相鄰的奇數(shù)編號換熱板片21下表面的下支撐肋23與偶數(shù)編號 換熱板片的上支撐肋22之間，以及分布在奇數(shù)編號換熱板片21下表面的密封條25與偶數(shù)編號換熱板片21上表面的密封條25之間。[0033]所述換熱裝置20就是由多個奇數(shù)編號的換熱板片21和相鄰的偶數(shù)編號的換熱板片21兩兩疊加，此時奇數(shù)編號的換熱板片21的下表面的下支撐肋23剛好完全對齊分布在對應的墊片26的一個側(cè)面，而相鄰的偶數(shù)編號的換熱板片的上表面的上支撐肋22則剛好完全對齊對應的墊片26的另一個側(cè)面，同時，奇數(shù)編號的換熱板片21的下表面的密封條25剛好完全對齊對應的墊片26的一個側(cè)面，而相鄰的偶數(shù)編號的換熱板片21的上表面的密封條25則剛好完全對齊對應的墊片26的另一個側(cè)面，通過機械或液壓等裝置產(chǎn)生一定位移和壓緊力，使墊片26達到完全密封上、下支撐肋和密封條。此時，位于相鄰的奇數(shù)編號和偶數(shù)編號的換熱板片之間相鄰的上、下支撐肋圍成了多個彼此不互通的不同形狀和方向的密封通道。通道的兩個端口供流體或煙氣進入或流出，所述多個通道中其相鄰的通道開口互相交錯，分別構(gòu)成熱流體通道、冷流體通道，以及同一換熱板片的上、下表面的通道中也可以流動冷、熱不同的流體，從而使熱、冷流體隔開，實現(xiàn)傳熱。將所述換熱裝置20置入框架10的上蓋板101和下底板102之間，從而形成了完整的換熱器。位于換熱板片同一側(cè)相鄰的兩個通道之間可以流動不同的介質(zhì)，兩種介質(zhì)通過換熱板片進行換熱。
[0034]所述換熱板片21可采用矩形非金屬平板。所述換熱板片可為玻璃板片，該玻璃可為所有具有符合具有傳熱及抗腐蝕特性的玻璃；如高硼硅酸鹽玻璃、鋁硅酸鹽玻璃、石英玻璃、微晶玻璃、高硅氧玻璃、低堿無硼玻璃和陶瓷玻璃等。
[0035]所述換熱板片21還可為陶瓷，其陶瓷可以是氮化硅陶瓷、高鋁陶瓷、碳化硅陶瓷
坐寸ο
[0036]所述密封條25為非金屬的矩形條，其材質(zhì)可以為玻璃或陶瓷。
[0037]所述的膠粘劑為抗腐蝕和耐高溫的有機或無機膠粘劑，如有機硅密封膠、硅橡膠
坐寸ο
[0038]所述墊片26其材料可以為聚四氟乙烯、硅橡膠等非金屬材料及金屬與非金屬復合材料，如柔性石墨復合板等。
[0039]在圖2中，冷流體的進出口方向與換熱板片21的長度方向平行，熱流體的進出口方向與換熱板片21的寬度方向平行，冷、熱流體實現(xiàn)交錯流進行熱交換。
[0040]請參閱圖3，為本發(fā)明一種高效非金屬抗腐蝕換熱裝置的第二形式結(jié)構(gòu)示意圖:冷流體的流路方向呈“L"形；冷流體流動長方向與換熱板片21的長度方向平行，熱流體的流路方向呈倒“L"形；冷流體的進口和熱流體的進口沿換熱板片21長度方向相對；冷流體出口和熱流體出口在同一側(cè)面的兩端，換熱板片21的中間矩形槽口對應在換熱器中立柱將冷、熱流體隔開；冷、熱流體實現(xiàn)近似逆流換熱。
[0041]圖4所示為本發(fā)明一種高效非金屬抗腐蝕換熱裝置的第三形式結(jié)構(gòu)示意圖:與圖3相近，區(qū)別在于冷流體出口和熱流體出口分別在兩側(cè)面的兩端。
[0042]圖5所示為本發(fā)明一種高效非金屬抗腐蝕換熱裝置的第四形式結(jié)構(gòu)示意圖:冷流體的流路方向呈“2”形；冷流體流動長方向與換熱板片21的長度方向平行，熱流體的流路方向呈倒煩向“2”形；冷流體的進口和熱流體的出口在同一側(cè)面的兩端，冷、熱流體實現(xiàn)近似逆流換熱。
[0043]圖6為本發(fā)明一種高效非金屬抗腐蝕換熱裝置的第五形式結(jié)構(gòu)示意圖:與圖5相近，區(qū)別在于冷流體的進出口設(shè)置于換熱板片21的寬度方向端，且與熱流體逆流。
[0044]圖7所示為本發(fā)明一種高效非金屬抗腐蝕換熱裝置的第六形式結(jié)構(gòu)示意圖:冷流體的流路方向呈“Z”形；冷流體流動長方向與換熱板片21的長度方向平行，熱流體的流路方向呈倒煩向“Z”形；冷流體的進口和熱流體的出口在兩側(cè)面的兩端，冷、熱流體實現(xiàn)近似逆流換熱。
[0045]圖8所示為本發(fā)明實現(xiàn)的【具體實施方式】之一:與圖7相近，區(qū)別在于冷流體的進出口設(shè)置于換熱板片21的寬度方向端，且與熱流體逆流。
[0046]為本發(fā)明的另一種實施方式，在本發(fā)明的奇數(shù)編號的換熱板片21的下表面的下支撐肋與偶數(shù)編號的換熱板片21的上表面的上支撐肋之間不設(shè)置墊片，奇數(shù)編號的換熱板片的下支撐肋與偶數(shù)編號的換熱板片的上支撐肋是通過膠粘劑粘接或焊接的方式結(jié)合在一起。奇數(shù)編號的換熱板片的密封條與偶數(shù)編號的換熱板片的對應的密封條之間也是通過膠粘劑粘接或焊接的方式結(jié)合在一起。焊接方式如:真空擴散焊或釬焊。
[0047]另外，換熱板片21的上支撐肋22和下支撐肋23及密封擋條，也可以由換熱板片21熱壓而成或蝕刻而成。
【權(quán)利要求】
1.一種高效非金屬抗腐蝕換熱裝置，其特征在于:包括多片非金屬抗腐蝕的換熱板片，安裝在每片換熱板片上、下表面的上支撐肋和下支撐肋，設(shè)置在換熱板片的各個側(cè)邊上、下邊緣的密封條，以及墊片，其中所述上支撐肋和所述下支撐肋與所述換熱板片之間連接固定，所述密封條與所述換熱板片之間連接固定，所述墊片分布在相鄰的奇數(shù)編號換熱板片下表面的所述下支撐肋與偶數(shù)編號換熱板片的所述上支撐肋之間，所述墊片還分布在奇數(shù)編號換熱板片下表面的所述密封條與偶數(shù)編號換熱板片上表面的所述密封條之間，位于相鄰的奇數(shù)編號和偶數(shù)編號的換熱板片之間的相鄰的所述上、下支撐肋圍成了多個彼此不互通的不同形狀和方向的冷流體和熱流體的密封通道，所述墊片通過壓緊力而完全密封所述上、下支撐肋和密封條。
2.如權(quán)利要求1所述的高效非金屬抗腐蝕換熱裝置，其特征在于:所述上支撐肋和所述下支撐肋與所述換熱板片之間以及所述密封條與所述換熱板片之間是通過膠粘劑粘接或焊接的方式連接固定，以提高所述換熱板片的強度和剛度。
3.如權(quán)利要求1所述的高效非金屬抗腐蝕換熱裝置，其特征在于:奇數(shù)編號換熱板片的下表面的所述下支撐肋的結(jié)構(gòu)形狀、布置、方向和尺寸與偶數(shù)編號換熱板片的上表面的所述上支撐肋的結(jié)構(gòu)形狀、布置、方向和尺寸是完全相同。
4.如權(quán)利要求3所述的高效非金屬抗腐蝕換熱裝置，其特征在于:所述密封條和所述上支撐肋、下支撐肋在所述換熱板片表面安裝后其高度是相同的。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的高效非金屬抗腐蝕換熱裝置，其特征在于:所述換熱板片為玻璃板片，該玻璃為所有具有符合具有傳熱及抗腐蝕特性的玻璃；如高硼硅酸鹽玻璃、鋁硅酸鹽玻璃、石英玻璃、微晶玻璃、高硅氧玻璃、低堿無硼玻璃、陶瓷玻璃。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的高效非金屬抗腐蝕換熱裝置，其特征在于:所述換熱板片為陶瓷，如氮化硅陶瓷、高鋁陶瓷、碳化硅陶瓷。
7.如權(quán)利要求1至4中任一項`所述的高效非金屬抗腐蝕換熱裝置，其特征在于:所述密封條為非金屬的矩形條，其材質(zhì)為玻璃或陶瓷。
8.如權(quán)利要求2所述的高效非金屬抗腐蝕換熱裝置，其特征在于:所述膠粘劑為抗腐蝕和耐高溫的有機或無機膠粘劑，如有機硅密封膠、硅橡膠。
9.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的高效非金屬抗腐蝕換熱裝置，其特征在于:所述墊片材料為非金屬材料，如聚四氟乙烯、硅橡膠。
10.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的高效非金屬抗腐蝕換熱裝置，其特征在于:所述墊片材料為金屬與非金屬復合材料，如柔性石墨復合板。
11.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的高效非金屬抗腐蝕換熱裝置，其特征在于:冷流體的進出口方向與所述換熱板片的長度方向平行，熱流體的進出口方向與所述換熱板片的寬度方向平行，冷、熱流體實現(xiàn)交錯流進行熱交換。
12.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的高效非金屬抗腐蝕換熱裝置，其特征在于:冷流體的流路方向呈“L"形；冷流體流動長方向與所述換熱板片的長度方向平行，熱流體的流路方向呈倒“L"形；冷流體的進口和熱流體的進口沿所述換熱板片長度方向相對；冷流體出口和熱流體出口在同一側(cè)面的兩端或冷流體出口和熱流體出口分別在兩側(cè)面的兩端，所述換熱板片的中間矩形槽口對應在換熱器中立柱將冷、熱流體隔開；冷、熱流體實現(xiàn)近似逆流換熱。
13.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的高效非金屬抗腐蝕換熱裝置，其特征在于:冷流體的流路方向呈“2”形；冷流體流動長方向與所述換熱板片的長度方向平行，熱流體的流路方向呈倒煩向“2”形；冷流體的進口和熱流體的出口在同一側(cè)面的兩端，冷、熱流體實現(xiàn)近似逆流換熱，或冷流體的進出口設(shè)置于所述換熱板片的寬度方向端，且與熱流體逆流。
14.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的高效非金屬抗腐蝕換熱裝置，其特征在于:冷流體的流路方向呈“Z”形；冷流體流動長方向與所述換熱板片的長度方向平行，熱流體的流路方向呈倒煩向“Z”形；冷流體的進口和熱流體的出口在兩側(cè)面的兩端，冷、熱流體實現(xiàn)近似逆流換熱。
15.一種具有高效非金屬抗腐蝕換熱裝置的板式換熱器，其特征在于:包括框架和組裝在框架內(nèi)的根據(jù)權(quán)利要求1-14中的任一項所述的高效非金屬抗腐蝕換熱裝置，所述框架由上蓋板，下底板和立柱組成，所述高效非金屬抗腐蝕換熱裝置組裝在所述框架上蓋板和下底板之間。
16.如權(quán)利要求15所述的具有高效非金屬抗腐蝕換熱裝置的板式換熱器，其特征在于:所述框架內(nèi)表面進行了防 腐處理，其采用PFA噴涂、搪瓷、或襯聚四氟乙烯防腐中的一種。
【文檔編號】F28F21/00GK103512416SQ201310476658
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)明者】程高鋒, 邵國輝, 谷敬佩 申請人:洛陽瑞昌石油化工設(shè)備有限公司