本发明涉及一种板式换热器提高换热效率的方 法及产品， 尤其是多流程板 式换热器提高换热效率的方法及产品。

背景技术

板式换热器由多张有冲压波纹和角孔的薄金属 板片相互重叠组装在一起， 相邻板片之间通过悍接密封的称为钎悍式板式 换热器或焊接式板式换热器； 相 邻板片之间的四周有密封垫片并由夹紧端板和 夹紧螺栓夹紧密封的称为可拆式 板式换热器， 板片的角孔形成流体的分配管和汇集管， 相邻板片之间形成冷、 热流体的流道， 合理地将冷、 热流体分开， 使冷、 热流体分别在每块有冲压波 纹和角孔的薄金属板片两侧的流道中逆向流动 ， 通过薄金属板片进行热量交换， 薄金属板片也称为换热板片； 板式换热器具有换热效率高、 热损失小、 结构紧 凑、 安装方便、 应用广泛、 价格低廉、 使用寿命长等特点。 在一些特殊场合， 由于流体流道不足够长， 导致冷、 热流体之间换热不够充分， 需要通过增加流 程数量来增加流体流道的长度， 增加流程数量是通过流程转折板来实现的， 有 流程转折板的板式换热器称为多流程板式换热 器。 流体的流动方向在流程转折 板的前后相反， 由于流程转折板也是由相同的薄金属板冲压而 成的， 因而会出 现已被加热或冷却的流体又被重新冷却或加热 的现象， 导致每种流体的进出口 温差减小， 降低了换热器的换热效率， 在余热回收中则降低了余热回收利用率， 特别是当冷、 热流体流道数较少、 单个流程较长时尤为突出。 另外流体在通过 流程转折板后其流动方向发生反向， 在冷、 热流体的流动方向不希望发生反向 的场合也限制了多流程板式换热器的应用。

发明内容 本发明第一个要解决的技术问题是克服现有技 术中的不足， 提供一种在多 流程板式换热器的流程转折板两侧已被加热或 冷却的流体避免被重新冷却或加 热从而提高换热效率的方法。

为了解决以上技术问题， 本发明所采用的技术方案是：

流程转折板两侧的流体是相互隔热的。

采用上述技术方案的有益效果是： 该方法制作容易、 成本低廉、 结构简单、 性能可靠， 同时提高了多流程板式换热器的换热效率。

本发明第二个要解决的技术问题是： 提供一种应用上述多流程板式换热器 提高换热效率的方法的多流程板式换热器。

为了解决以上技术问题， 本发明所采用的技术方案是：

多流程板式换热器由多张有冲压波纹和角孔的 薄金属板片与至少一张流程 转折板叠装， 相邻板片之间通过焊接密封或相邻板片之间的 四周有密封垫片并 由夹紧端板和夹紧螺栓夹紧密封， 形成冷、 热流体的流道， 所述的流程转折板 是一张隔热的板片。

多流程板式换热器由多张有冲压波紋和角孔的 薄金属板片与至少一张流程 转折板叠装， 相邻板片之间通过悍接密封或相邻板片之间的 四周有密封垫片并 由夹紧端板和夹紧螺栓夹紧密封， 形成冷、 热流体的流道， 所述的流程转折板 由至少两张板片组成。

多流程板式换热器由多张有冲压波纹和角孔的 薄金属板片与至少一张流程 转折板叠装， 相邻板片之间通过焊接密封或相邻板片之间的 四周有密封垫片并 由夹紧端板和夹紧螺栓夹紧密封， 形成冷、 热流体的流道， 所述的流程转折板 由至少两张隔热的板片组成。

采用上述技术方案的有益效果是： 多流程板式换热器换热效率高， 同时产 品结构简单、 性能可靠、 制作容易。

本发明第三个要解决的技术问题是： 保持经过流程转折板后的流体流动方 向不变， 满足蒸发或冷凝有相变时的换热或要求上热下 冷的换热等场合的需要。

为了解决以上技术问题， 本发明所采用的技术方案是- 所述的隔热流程转折板内有冷、 热流体各自独立的流道。

组成所述的流程转折板的隔热板片之间有冷、 热流体各自独立的流道。 采用上述技术方案的有益效果是： 经过流程转折板后的流体能维持流动方 向不变， 满足了蒸发或冷凝有相变时的换热或要求上热 下冷的换热等场合的需 要。

本发明第四个要解决的技术问题是： 提供一种低成本、 易加工的非金属流 程转折板、 与夹紧端板相邻的非金属板片， 以及夹紧端板的管路接头。

为了解决以上技术问题， 本发明所采用的技术方案是：

所述的隔热流程转折板是由两张方向相反的鱼 骨形非金属板片中间夹一张 有角孔的非金属板片重叠而成。

由一张或两张鱼骨形非金属板片和一张有角孔 的非金属板片重叠， 并紧贴 所述的夹紧端板。

所述的夹紧端板外侧的管路接头一端有法兰， 所述的有角孔的非金属板片 和管路接头一端的法兰之间有密封垫圈， 管路接头另一端有螺紋并伸出所述的 夹紧端板的角孔外， 有一螺母与管路接头另一端的螺纹连接。

采用上述技术方案的有益效果是： 非金属流程转折板和与夹紧端板相邻的 非金属板片， 不仅提高了换热效率减少了热散失， 而且还有结构简单， 制作容 易， 成本低廉的优点； 管路接头不仅同样具有结构简单， 制作容易， 成本低廉 的优点， 而且同时还降低了对夹紧端板的耐腐蚀性要求 。 附图说明

图 1是现有多流程板式换热器的示意图。

图 2是多流程板式换热器第一个实施例的示意图� �

图 3是多流程板式换热器第二个实施例的示意图� �

图 4是多流程板式换热器第三个实施例的示意图� �

图 5是多流程板式换热器第四个实施例的示意图� �

图 6是多流程板式换热器第五个实施例的示意图� �

图 7是多流程板式换热器第六个实施例的示意图� �

图 8是多流程板式换热器流程转折板用的两张鱼� �形非金属板片示意图。 图 9是多流程板式换热器流程转折板示意图。

图 10是多流程板式换热器第七个实施例的示意图� ��

图 11是多流程板式换热器流程转折板示意图。

图 12是多流程板式换热器第八个实施例的示意图� ��

图 13是多流程板式换热器第九个实施例的示意图� ��

图 14是多流程板式换热器第十个实施例的示意图� ��

图 15是多流程板式换热器第十一个实施例的示意� ��。

图 16是多流程板式换热器第十二个实施例的示意� ��。

图 17是多流程板式换热器第十三个实施例的示意� ��。

图中有箭头的实线代表一种流体， 有箭头的虚线代表另一种流体， 箭头代 表流体的流动方向， 图 1-图 7以及图 10、 图 12省略了夹紧端板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

图 1是现有多流程板式换热器的示意图， 图中一共画出 10个流道， 分别用 I -X表示， 其中 I、 III、 V、 VII、 Κ流道为一种流体， 用8、 Β' 分别代表其进、 出口； II、 IV、 VI、 VID、 X流道为另一种流体， 用 、 A' 分别代表其进、 出口， 两种流体逆流换热； V和 VI流道之间的薄金属板片是流程转折板 1，两种流体的 流动方向在流程转折板 1的前后都改变 180， 即 IV、 VI流道中的流体的流动方 向相反， V、 νπ流道中的流体的流动方向相反， 流程转折板 1左侧的 V流道内 的流体被 IV流道内的流体加热或冷却， 流程转折板 1右侧的 VI流道内的流体被 π流道内的流体冷却或加热， 然而同时 V流道内的流体通过导热良好的流程转 折板 1与 VI流道内的流体进行热量交换， 从而出现 V流道内已被加热或冷却的 流体又被 VI流道内的流体重新冷却或加热的现象， 最终导致每种流体的进、 出 口温差减小， 即降低了换热器的换热效率， 如在余热回收系统中， 则降低了余 热回收利用率。 尽管 V和 VI流道内的流体是顺流换热， 在单个流程较长时， 特 别是当流体流道数较少时， 流程转折板 1两侧流体通过流程转折板 1传递的热 量对换热效率的影响就尤为突出。 如果将流程转折板 1换成可隔热的， 则流程 转折板 1两侧的流体相互之间热量交换可减少， 即提高了多流程板式换热器的 换热效率。

图 2是多流程板式换热器第一个实施例的示意图� � 流道 V和流道 VI内的流 体是逆流换热， 其换热温差比图 1中现有多流程板式换热器 V和 VI流道之间流 体的换热温差大， 将现有多流程板式换热器中导热良好的流程转 折板 1改换成 由隔热材料制成的隔热流程转折板 2， 虽然此时流道 V和流道 VI内的流体是逆 流， 但由于流程转折板 2是隔热的， V和 VI流道内流体之间的换热量显著降低， 从而提高了换热器的换热效率， 当然在现有的流程转折板 1两侧涂抹或复合隔 热材料层制成隔热流程转折板 2， 也可起到同样的效果； 此时多流程板式换热器 相当于两台单流程板式换热器串联， 但省去了两块夹紧端板和两根连接管。

图 3是多流程板式换热器第二个实施例的示意图� � 两张有冲压波紋和角孔 的薄金属板片分别是 3和 3' ， 组成流程转折板， 两张板片 3和 3' 之间无流体 存在，与第一个实施例中的流程转折板 2—样， 两种流体经过板片 3和 3 ' 后流 动方向都改变 180， 只要两张板片 3和 3' 之间无流体存在， 即保持真空或充满 空气， 就可以组成隔热的流程转折板， 也就相当于第一个实施例中的流程转折 板 2， 因为两张板片 3和 3 ' 的冲压波紋之间只有局部区域相互接触， 即使两张 板片 3和 3' 都是由导热良好的材料制成，同样也可以起到 减少 V和 VI流道内流 体之间热量交换的效果， 从而提高换热器的换热效率， 这种方案可在钎焊式或 焊接式板式换热器中使用， 因为钎悍式或焊接式板式换热器中无法使用非 金属 的隔热材料；当然在可拆式板式换热器中板片 3和 3' 也可以采用隔热材料制成， 或两侧涂抹或复合隔热材料层， 即用两张隔热的板片组成一张流程转折板， 与 第一个实施例中的一张隔热的流程转折板 2相比， 能进一步减少流程转折板两 侧的流体相互之间的热量交换。

在上面第一个、 第二个实施例中， 流道中的流体在经过流程转折板后流动 方向改变 180°， 然而在有些场合需要流体在换热器流道内的流 动方向维持不变， 如蒸发或冷凝有相变时的换热或要求上热下冷 的换热场合， 即流道中的流体在 经过流程转折板后流动方向需要改变 360°, 相当于流动方向改变两个 180 ^ΰ 。

图 4是多流程板式换热器第三个实施例的示意图� � 两张有冲压波纹和角孔 的板片， 分别是板片 4和 5, 两种流体每经过一张板片后流动方向都改变 180°, 流动方向一共改变 360 ^Q , 即两种流体在经过两张板片 4和 5组成流程转折板后 流动方向保持不变， 两张板片 4和 5之间有两种流体各自独立的流道， 两张板 片侧面涂抹或复合隔热材料层， 或都由隔热材料制成， 从而提高换热器的换热 效率。 当然这样也可以理解为这是一块流程转折板， 即一块内部有冷、 热流体 各自独立的流道， 同时侧面涂抹或复合隔热材料层或由隔热材料 制成的并且流 动方向改变前后的流体之间相互隔热的流程转 折板； 此时相当于两台单流程并 且流体流动方向一至的板式换热器串联， 但却省去了两块夹紧端板和两根连接 管。

图 5是多流程板式换热器第四个实施例的示意图� � 与第三个实施例不同的 是： 板片 4和 5之间还有板片 6, 板片 4和 6之间、板片 5和 6之间是两种流体 各自独立的流道， 其中板片 4和 5都是隔热的， 板片 6可以是导热的， 也可以 是隔热的， 当然这也可以理解为这是一块流程转折板， 即一块内部有冷、 热流 体各自独立的流道， 同时侧面涂抹或复合隔热材料层或由隔热材料 制成的并且 流动方向改变前后的流体之间相互隔热的流程 转折板

图 6是多流程板式换热器第五个实施例的示意图� � 与第四个实施例不同的 仅仅是： 板片 4和 5之间、 板片 5和 6之间各自独立的流道内的流体种类和流 体的流动方向。

图 7是多流程板式换热器第六个实施例的示意图� � 钎焊式或焊接式板式换 热器中不适合使用非金属的隔热材料， 为了满足流体在换热器流道内的流动方 向维持不变的要求， 可将多流程板式换热器第五个实施例的示意图 中的板片 4 和板片 5用两张有冲压波紋和角孔的薄金属板片组成� �板片组代替， 即用两张 有冲压波紋和角孔的薄金属板片 4和 4' 代替板片 4; 用两张有冲压波紋和角孔 的薄金属板片 5和 5 ' 代替板片 5， 和第二个实施例一样， 两张有冲压波紋和角 孔的薄金属板片之间无流体存在， 即保持真空或充满空气， 就可以组成隔热的 流程转折板。

以上多流程板式换热器实施例中的流程转折板 两侧流道内的流体相互之间 是隔热的， 即流程转折板两侧流道内的流体只与相邻的有 冲压波纹和角孔的薄 金属板片一侧的流体进行热量交换， 故流程转折板两侧流道内流体的流量只要 是其它同一流体流道内的一半流量即可， 即 V流道内流体的流量只需要 ΠΙ流道 内流体的一半流量、 VI流道内流体的流量只需要 VIA流道内流体的一半流量， 同 样与夹紧端板相邻流道的流体的流量也只要其 它同一流体流道内的一半流量即 可， 即 I流道内流体的流量只需要 III流道内的流体的一半流量、 X流道内流体 的流量只需要 νιπ流道内的流体的一半流量， 否则流程转折板两侧流道内的流体 或与夹紧端板相邻流道内的流体未能进行充分 换热就进入下一个流道或流出换 热器， 降低了换热器的换热效率， 当冷、 热流体流道数较少时尤为突出。

图 8是多流程板式换热器流程转折板用的两张鱼� �形非金属板片示意图， 这两张鱼骨形非金属板片 11和 12只是方向相反， 鱼骨形是与换热板片常见的 人字形冲压波纹相对应的。

图 9是多流程板式换热器流程转折板示意图， 多流程板式换热器流程转折 板 13是一张有角孔无冲压波纹的平板型非金属板� ��， 用于压紧密封垫片。

图 10是多流程板式换热器第七个实施例的示意图� �� 由两张方向相反的鱼骨 形非金属板片 11和 12中间夹一张有角孔无冲压波纹的非金属板片 13组成组合 式多流程板式换热器流程转折板， 鱼骨形非金属板片 11和 12的厚度是其它有 角孔和冲压波紋薄金属板片 10的波紋深度一半左右， 有角孔无冲压波紋的非金 属板片 13—侧的密封垫片 8的厚度大于两张普通的有角孔和冲压波纹薄� �属板 片 10之间的密封垫片 15， 而有角孔无冲压波紋的非金属板片 13另一侧的密封 垫片 9的厚度小于密封垫片 15。 鱼骨形非金属板片 11和 12的方向与相邻的有 角孔和冲压波紋薄金属板片 10的人字形波纹方向相反， 保证流体在鱼骨形非金 属板片的空隙和薄金属板片 10的人字形波紋之间流动， 改变图 8中的角度 α则 可改变流体的流量， 使其是同一流体其它流道内的一半流量； 与鱼骨形非金属 板片 11和 12相邻的两张有角孔和冲压波纹薄金属板片 10的人字形波纹方向相 反， 刚好要求鱼骨形非金属板片 11和 12的方向相反， 同时鱼骨形非金属板片 11和 12的方向相反可大大提高组合式流程转折板的� ��度。有角孔无冲压波紋的 非金属板片 13的厚度可根据材料的强度和导热系数决定， 使其既满足强度要求 又将流程转折板两侧流道内的流体的换热量降 到最低。 如果有角孔和冲压波纹 薄金属板片 10的波紋形状不是人字形， 则非金属板片 11和 12不采用鱼骨形， 而采用相对应的形状， 只要满足流量和强度要求即可。

图 11是多流程板式换热器流程转折板示意图， 多流程板式换热器流程转折 板 14是一张有角孔无冲压波纹的非金属板， 其四周及两个角孔外侧是一平面， 用于压紧密封垫片， 并且中部向一侧凸起。

图 12是多流程板式换热器第八个实施例的示意图� �� 与第七个实施例不同的 是： 由两张方向相反的鱼骨形非金属板片 11和 12中间夹一张有角孔无冲压波 纹并且中部向一侧凸起的非金属板片 14组成组合式多流程板式换热器流程转折 板， 两张鱼骨形非金属板片 11和 12的厚度相等， 并且是其它有角孔和冲压波 纹薄金属板片 10的波紋深度一半， 同时非金属板片 14的凸起高度等于鱼骨形 非金属板片 11的厚度， 这样密封垫片可直接采用两张普通的有角孔和 冲压波紋 薄金属板片 10之间的密封垫片 15，而不必另制作两套模具用于生产密封垫片 8、 9。

图 13是多流程板式换热器第九个实施例的示意图� �� 与夹紧端板 16相邻流 道内的流体的流量只要是其它同一流体流道内 的一半流量即可， 故采用第八个 实施例同样的由两张方向相反的鱼骨形非金属 板片 11和 12中间夹一张有角孔 无冲压波紋并且中部向一侧凸起的非金属板片 组成的组合式板片置于一块夹 紧端板 16的内侧面， 改变图 8中的角度 α， 使其流道内流体的流量刚好是其它 同一流体流道内的一半流量， 同时非金属板片 14还可以降低其流道内流体通过 夹紧端板 16传热而损失的能量。 图 14是多流程板式换热器第十个实施例的示意图� �� 与另一块夹紧端板 17 相邻流道也可采用第八个实施例同样的方法， 使其流道内流体的流量刚好是其 它同一流体流道内的一半流量， 同时还可以降低其流道内流体通过夹紧端板 17 传热而损失的能量。

图 15是多流程板式换热器第十一个实施例的示意� ��， 由一张鱼骨形非金属 板片 11或 12与一张有角孔无冲压波纹平板型非金属板片 13组成的组合式板片 置于一块夹紧端板 16的内侧面， 密封垫片 9的厚度小于密封垫片 15的厚度， 这样和第九个实施例相比可省去一张鱼骨形非 金属板片。

图 16是多流程板式换热器第十二个实施例的示意� ��， 由一张鱼骨形非金属 板片 11或 12与一张有角孔无冲压波纹并且中部向一侧凸� ��的非金属板片 14组 成的组合式板片置于一块夹紧端板 17的内侧面， 密封垫片 9的厚度小于密封垫 片 15的厚度， 这样和第十个实施例相比同样可省去一张鱼骨 形非金属板片。

图 17是多流程板式换热器第十三个实施例的示意� ��， 夹紧端板 17的外侧 面有管路接头 18， 管路接头 18的一端有法兰 19, 管路接头的法兰 19和有角孔 无冲压波纹的非金属板片 14之间有密封垫圈 20， 管路接头 18伸出夹紧端板 17 外的另一端有螺紋， 螺母 21内有螺紋， 螺母 21通过螺纹压紧密封垫圈 20， 流 体从管路接头 18进出多流程板式换热器时不与夹紧端板 17接触， 从而降低了 对夹紧端板 17的耐腐蚀性要求。 螺母 21和夹紧端板 17外侧之间还可增加一个 密封垫圈， 进一步提高管路接头 18的密封性能； 管路接头 18如采用塑料材质， 则管路接头的法兰 19和有角孔的非金属板片 14之间可通过胶水连接密封或超 声波或热熔焊接密封， 省去密封垫圈 20， 图中未画出。

以上实施例中多流程板式换热器都是两个流程 ， 更多流程的多流程板式换 热器同理可推。