CN111220007B - 换热板、换热器及其应用、洗涤冷却塔 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种换热板、换热器及其应用、洗涤冷却塔。所述换热板包括多个管壁之间无缝拼接而成的换热管，所述换热管为非直线型。所述换热器包括壳体和至少一个上述换热板，至少一个所述换热板设置于所述壳体内。上述换热板中多个换热管的管壁之间无缝拼接，从而使换热板在单位面积上的换热面积更大，因此该换热板换热效率更高，且结构紧凑、有效节约了占用空间和成本；上述换热管为非直线型，非直线型的换热管由于自身结构的优势，相对于直线型的来说，其刚性更好，因此使得换热板具有良好的抗高内压和高外压的能力；并且，非直线型的换热管在受热时还可以吸收热膨胀，实现热应力的自平衡，因此使得换热板能够耐受较高的温度。

Description

换热板、换热器及其应用、洗涤冷却塔

技术领域

本发明涉及热交换设备领域，具体而言，涉及一种换热板、换热器及其应用、洗涤冷却塔。

背景技术

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，在化工生产中，换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛，主要可以分为列管式换热器和板式换热器。

现有的列管式换热器由于制备工艺的限制，列管之间存有间隙，因而使得单位面积内的换热面积较小、换热效率较低；板式换热器在换热面内虽然不存在间隙，但由于为平板式，其换热面积也不太高、效率也较低。并且，列管式换热器和板式换热器还均存在承压能力差和耐温性能差的缺点。

换热板是换热器的核心组成部件，决定了换热器的换热效率、承压能力和耐温能力，因而有必要开发出一种具有较高换热效率、承压能力和耐温能力的换热板。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种换热板，该换热板换热效率更高，抗压性能和耐温性能好，且结构紧凑、能有效节约占用空间和成本。

本发明的第二目的在于提供一种换热器，该包括换热器上述换热板，因而至少具有与上述换热板相同的优势，具有换热效率高、耐高温和耐高压的优点。

本发明的第三目的在于提供一种洗涤冷却塔。

本发明的第四目的在于提供一种上述换热器在废气净化中的应用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种换热板，包括多个管壁之间无缝拼接而成的换热管，所述换热管为非直线型。

作为进一步优选的技术方案，所述换热管的形状包括弓型、波纹型或W型；

优选地，所述换热管的个数为5-30之间的整数，优选为10个、20个或25个。

作为进一步优选的技术方案，所述换热管的横截面为圆形；

优选地，所述换热管的横截面的直径为10-100mm，优选为25mm。

作为进一步优选的技术方案，多个所述换热管设置于同一平面上。

第二方面，本发明提供了一种换热器，包括壳体和至少一个上述换热板，至少一个所述换热板设置于所述壳体内。

作为进一步优选的技术方案，所述换热板至少为两个，至少两个所述换热板平行设置；

优选地，相邻两个所述换热板之间的间距为10-200mm，优选为50mm。

作为进一步优选的技术方案，所述壳体上设置有待换热介质入口、待换热介质出口、换热介质入口管和换热介质出口管，所述待换热介质入口和所述换热介质出口管设置于所述壳体的一端，所述待换热介质出口和所述换热介质入口管设置于所述壳体的另一端；

所述换热介质入口管和所述换热介质出口管分别与所述换热管的两端相连。

作为进一步优选的技术方案，所述换热器还包括夹套壳体，所述夹套壳体设置于所述壳体外围；

优选地，所述夹套壳体上设有换热介质入口和换热介质出口，所述换热介质入口与所述换热介质入口管相连，所述换热介质出口与所述换热介质出口管相连。

第三方面，本发明提供了一种洗涤冷却塔，包括上述换热器和洗涤组件，所述洗涤组件包括待冷却介质出口，所述待冷却介质出口与所述换热器相连。

第四方面，本发明提供了一种上述换热器在废气净化中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的换热板包括多个管壁之间无缝拼接而成的换热管，多个换热管的管壁之间无缝拼接，从而使换热板在单位面积上的换热面积更大，其单位面积上的换热面积是列管式的两倍左右，是平板式的1.5倍左右，因此该换热板换热效率更高，且结构紧凑、有效节约了占用空间和成本。另外，上述换热管为非直线型，非直线型的换热管由于自身结构的优势，相对于直线型的来说，其刚性更好，因此使得换热板具有良好的抗高内压和高外压的能力，可抗10MPa的高压(而现有的换热板仅能抗0.5MPa压力)；并且，非直线型的换热管在受热时还可以吸收热膨胀，实现热应力的自平衡，因此使得换热板能够耐受较高的温度，一般能够达到300-500℃(而现有的换热板仅能在100℃以下使用)；另外，由于多个换热管无缝拼接，且形成并联设置的结构，减小了每个换热管的长度，由此降低换热管的阻力，有效解决压降大的问题。

本发明提供的换热器包括上述换热板，因而至少具有与上述换热板相同的优势，具有换热效率高、耐高温和耐高压的优点。采用该换热器进行换热时，换热介质在换热板内流动，待换热介质在壳体与换热板之间的空间流动，从而实现换热介质和待换热介质之间的热交换。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是本发明实施例1提供的换热板；

图2是本发明实施例2提供的换热板；

图3是本发明实施例3提供的换热板；

图4是本发明实施例4提供的换热器的主视图；

图5是本发明实施例4提供的换热器的俯视图；

图6是本发明另一种实施方式中换热器的俯视图。

图标：1-壳体；101-待换热介质入口；102-待换热介质出口；103-换热介质入口管；104-换热介质出口管；2-换热板；201-弓形换热管；202-波纹型换热管；203-W型换热管；3-夹套壳体；301-换热介质入口；302-换热介质出口。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定相连，也可以是可拆卸相连，或一体地相连；可以是机械相连，也可以是电相连；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

根据本发明的一个方面，在至少一个实施例中提供了一种换热板，包括多个管壁之间无缝拼接而成的换热管，所述换热管为非直线型。

上述换热板包括多个管壁之间无缝拼接而成的换热管，多个换热管的管壁之间无缝拼接，从而使换热板在单位面积上的换热面积更大，其单位面积上的换热面积是列管式的两倍左右，是平板式的1.5倍左右，因此该换热板换热效率更高，且结构紧凑、有效节约了占用空间和成本。另外，上述换热管为非直线型，非直线型的换热管由于自身结构的优势，相对于直线型的来说，其刚性更好，因此使得换热板具有良好的抗高内压和高外压的能力，可抗10MPa的高压(而现有的换热板仅能抗0.5MPa压力)；并且，非直线型的换热管在受热时还可以吸收热膨胀，实现热应力的自平衡，因此使得换热板能够耐受较高的温度，一般能够达到300-500℃(而现有的换热板仅能在100℃以下使用)。

上述“无缝拼接”是指换热管的管壁之间紧密拼接，使得多个换热管成为一体，管壁之间的距离低于2mm。

上述“多个”是指两个及两个以上，优选为5-30之间的整数，进一步优选为10个、20个或25个。

在一种优选的实施方式中，所述换热管的形状包括弓型、波纹型或W型。弓型、波纹型或W型的换热管有利于换热介质在换热管内的顺畅流动，进一步提高换热效率。

上述“弓型”是指例如图1所示的形状。

上述“波纹型”是指例如图2所示的形状。

上述“W型”是指例如图3所示的形状。

在一种优选的实施方式中，所述换热管的横截面为圆形。横截面为圆形的换热管能够容纳更多的换热介质，并能使单位换热板面积上的换热面积达到最大，由此进一步提高换热效率。

优选地，所述换热管的横截面的直径为10-100mm，优选为25mm。上述直径典型但非限制性的为10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm或100mm。当换热管的横截面的直径在以上范围内时，能够使换热管具有一定的刚度和强度，且容易制作和施工。

优选地，多个所述换热管设置于同一平面上。当多个换热管处于同一平面上时，能够使换热板的结构更加平整规则，方便换热管的加工制作，适合工业化大批量生产，且规则的结构可以方便地将其设置于各种换热设备中，应用范围更广。

根据本发明的一个方面，在至少一个实施例中提供了一种换热器，包括壳体和至少一个上述换热板，至少一个所述换热板设置于所述壳体内。

上述换热器包括上述换热板，因而至少具有与上述换热板相同的优势，具有换热效率高、耐高温和耐高压的优点。采用该换热器进行换热时，换热介质在换热板内流动，待换热介质在壳体与换热板之间的空间流动，从而实现换热介质和待换热介质之间的热交换。

本发明对该换热板在壳体内的设置方式不做特别限制，只要能够实现换热板内换热介质的正常流动即可，例如换热板可以垂直于壳体的底面设置或与壳体的底面呈斜向(即换热板与壳体底面夹角为0-90度，不包括端点值)设置。

在一种优选的实施方式中，所述换热板至少为两个，至少两个所述换热板平行设置。根据实际换热需求，将换热板设置为两个以上，提高换热器的换热效率，换热板例如可设置有两个、三个、四个、五个或六个等。且换热板平行设置有利于换热器内部整体结构的稳定性，换热器中换热板之间的分布更为均匀，从而使在不同位置的待换热介质得到均匀的换热，不会出现一部分待换热介质已达到相应温度，而另一部分待换热介质还未达到相应温度的情况。

在一种优选的实施方式中，相邻两个所述换热板之间的间距为10-200mm，优选为50mm。上述间距典型但非限制性的为10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm、110mm、120mm、130mm、140mm、150mm、160mm、170mm、180mm、190mm或200mm。上述“间距”是指两个换热板相对的两个平面之间的距离，以上平面是指换热板中多个换热管最外侧的母线所在的平面。当两个换热板之间的间距在以上范围内时，能够减少换热板间待换热介质的通行阻力，节约输送介质所需要的能耗，并且换热板间不易被易结垢的介质堵死，运行周期能保持在2年以上。间距过小，则换热量过小，间距过大，则换热速度过慢。

在一种优选的实施方式中，所述壳体上设置有待换热介质入口、待换热介质出口、换热介质入口管和换热介质出口管，所述待换热介质入口和所述换热介质出口管设置于所述壳体的一端，所述待换热介质出口和所述换热介质入口管设置于所述壳体的另一端；

所述换热介质入口管和所述换热介质出口管分别与所述换热管的两端相连。

本优选实施方式中的待换热介质入口和换热介质出口管设置于壳体的一端，待换热介质出口和换热介质入口管设置于壳体的另一端，由此使得换热介质的流动方向和待换热介质的流动方向相反，待换热介质首先与经过一定程度换热的换热介质相接触，最后与还未经过换热的换热介质相接触，有效避免了资源浪费，提高换热的效率。

在一种优选的实施方式中，所述换热器还包括夹套壳体，所述夹套壳体设置于所述壳体外围。在壳体外围设置夹套壳体，进一步增加了换热面积，还使壳体的温度得到控制，进而减少因温度的原因导致壳体上的结垢或结晶现象，进一步延长换热器的使用寿命。

优选地，所述夹套壳体上设有换热介质入口和换热介质出口，所述换热介质入口与所述换热介质入口管相连，所述换热介质出口与所述换热介质出口管相连。换热介质通过换热介质入口和换热介质入口管进入换热板内，经换热后，经换热介质出口管和换热介质出口排出，排出后还可进行回收再利用。

需要说明的是：

本发明中的换热介质例如可以为冷凝水，待换热介质例如可以为尿素和/或工艺气。本发明中换热管的材质选用本领域可实现的即可，本发明对此不做特别限制；多个换热管之间的拼接方式采用本领域可实现的即可，本发明对此不做特别限制，例如可以采用胶粘的方式将多个换热管的管壁之间无缝拼接起来。

另外，换热器的壳体和夹套壳体可以是圆柱、椭圆柱或长方体等，本发明对此不做特别限制。

根据本发明的一个方面，提供了一种洗涤冷却塔，包括上述换热器和洗涤组件，所述洗涤组件包括待冷却介质出口，所述待冷却介质出口与所述换热器相连。

该洗涤冷却塔包括上述换热器，因而具有冷却效率高、耐高温和耐高压的优点。采用该洗涤冷却塔进行洗涤冷却时，经过洗涤组件洗涤的待冷却介质从待冷却介质出口排出，然后进入换热器内进行换热，从而实现待冷却介质的冷却。

根据本发明的一个方面，提供了一种上述换热器在废气净化中的应用。将上述换热器应用于废气净化中，能够有效提高废气净化效率。

上述“废气净化”包括去除废气中的有害气体和/或去除废气中的烟尘等。

下面结合实施例对本发明做进一步详细的说明。

实施例1

一种换热板，如图1所示，包括20个无缝拼接而成的弓形换热管201，弓形换热管201的横截面为圆形，弓形换热管201横截面的直径为25mm，20个换热管设置于同一平面上。

实施例2

一种换热板，如图2所示，包括10个无缝拼接而成的波纹型换热管202，波纹型换热管202的横截面为圆形，波纹型换热管202横截面的直径为100mm，10个换热管设置于同一平面上。

实施例3

一种换热板，如图3所示，包括25个无缝拼接而成的W型换热管203，W型换热管203的横截面为圆形，W型换热管203横截面的直径为10mm，25个换热管设置于同一平面上。

实施例4

一种换热器，如图4和图5所示，包括壳体1和24个实施例1所述的换热板2，24个换热板2设置于壳体1内；24个换热板2平行设置，相邻两个换热板2之间的间距为50mm；

壳体1上设置有待换热介质入口101、待换热介质出口102、换热介质入口管103和换热介质出口管104，待换热介质入口101和换热介质出口管104设置于壳体1的一端，待换热介质出口102和换热介质入口管103设置于壳体1的另一端；

换热介质入口管103和换热介质出口管104分别与弓形换热管201的两端相连；

所示换热器还包括夹套壳体3，夹套壳体3设置于壳体1外围；

夹套壳体3上设有换热介质入口301和换热介质出口302，换热介质入口301与换热介质入口管103相连，换热介质出口302与换热介质出口管104相连。

从图4和图5中可以看出，实施例4中换热器的壳体和夹套壳体均为长方体，当然也可以为圆柱(如图6所示)，当为圆柱时，为了保证换热板能够全部放入圆柱体内，换热板的大小会有所不同。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案。

Claims (9)

1.一种换热板，其特征在于，包括多个管壁之间无缝拼接而成的换热管，所述换热管为非直线型；

所述无缝拼接指换热管的管壁之间紧密拼接，使得多个换热管成为一体，管壁之间的距离低于2mm；

所述换热管的形状包括弓型、波纹型或W型；

所述换热管的个数为5-30之间的整数；

所述换热管的横截面为圆形，横截面的直径为10-100mm；

多个所述换热管设置于同一平面上。

2.根据权利要求1所述的换热板，其特征在于，所述换热管的横截面的直径为25mm。

3.一种换热器，包括壳体和至少一个权利要求1或2所述的换热板，至少一个所述换热板设置于所述壳体内。

4.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，所述换热板至少为两个，至少两个所述换热板平行设置；

相邻两个所述换热板之间的间距为10-200mm。

5.根据权利要求4所述的换热器，其特征在于，相邻两个所述换热板之间的间距为50mm。

6.根据权利要求3～5任一项所述的换热器，其特征在于，所述壳体上设置有待换热介质入口、待换热介质出口、换热介质入口管和换热介质出口管，所述待换热介质入口和所述换热介质出口管设置于所述壳体的一端，所述待换热介质出口和所述换热介质入口管设置于所述壳体的另一端；

所述换热介质入口管和所述换热介质出口管分别与所述换热管的两端相连。

7.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述换热器还包括夹套壳体，所述夹套壳体设置于所述壳体外围；

所述夹套壳体上设有换热介质入口和换热介质出口，所述换热介质入口与所述换热介质入口管相连，所述换热介质出口与所述换热介质出口管相连。

8.一种洗涤冷却塔，包括权利要求3～7任一项所述的换热器和洗涤组件，所述洗涤组件包括待冷却介质出口，所述待冷却介质出口与所述换热器相连。

9.权利要求3～7任一项所述的换热器在废气净化中的应用。