專利名稱：耐溫耐壓鼓板式傳熱單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種化工行業(yè)中使用的傳熱部件，尤其是一種化學(xué)反 應(yīng)器、化學(xué)反應(yīng)槽和特殊換熱器等設(shè)備中廣泛使用的板式換熱器，具體地說 是一種耐溫耐壓鼓板式傳熱單元。
背景技術(shù)：
目前，板式換熱器因其結(jié)構(gòu)的緊奏性和傳熱的高效性已在各行各業(yè)廣泛 應(yīng)用，傳統(tǒng)的板式換熱器其表面凹凸成型多為水壓機沖壓而成，板與板之間 的密封多為壓墊密封式，板中間未能設(shè)置焊接點，因此換熱器的密封壓力和
板間兩種傳熱介質(zhì)之間耐壓力都非常小(一般小于2.0MPa)，介質(zhì)的溫度也 大多局限在200'C以下。
由于其耐溫性和耐壓均較差，因此無法在高溫高壓環(huán)境中使用，大大限 制了其應(yīng)用領(lǐng)域，因此急需開發(fā)出能耐高溫(20(TC以上)和高壓(4.0MPa 以上)的換熱單元，以進一步提高高溫高壓設(shè)備的余熱回收和利用，節(jié)約能 源。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是針對現(xiàn)有的板式換熱器的耐溫和耐壓性能較低而 無法在一些高溫高壓設(shè)備中進行熱量回收的問題，設(shè)計一種既能耐高溫又能 耐高壓的耐溫耐壓鼓板式傳熱單元。
本實用新型的技術(shù)方案是
一種耐溫耐壓鼓板式傳熱單元(見圖1)，包括金屬前板1、金屬后板2、
進口管3和出口管4，前板1和后板2的周邊焊接相連，兩者之間形成有介 質(zhì)流過的空腔5，進口管3和出口管4均與所述的空腔5相通，其特征是所 述的空腔5中設(shè)有多個連接前板1和后板2的焊接點6，所述的前板1和后 板2的表面均形成有多個通過單片沖壓或由高壓液體,尤其是高壓水脹擠而 成的鼓包結(jié)構(gòu)7。
所述的焊接點6的形狀為圓柱形、橢圓柱形、長方柱形或正方柱形。所述的金屬前板1和金屬后板2的厚度5為0.5 5.0mm。 本實用新型的耐溫耐壓鼓板式傳熱單元的整體呈平板狀、圓弧板狀、折 板狀或圓柱狀等結(jié)構(gòu)。
本實用新型的有益效果
1、 本實用新型的板式換熱單元能夠承受4. 0 10. OMPa的工作壓差，溫 度在200 60(TC工作范圍的板式換熱器，這種板式換熱器必須用鋼板通過 特殊焊接方法完成兩板中間的連接焊接和周邊的密封焊接而成，而板間通道 的凹凸面則由高壓水充壓成型，從而保證了其很高的密封性、耐壓性能和很 高的使用溫度的性能，同時確保其密封性和抗腐蝕性。
2、 本—實用新型的兩板四周采用焊接方式加以密封，而不用壓墊密封， 因此，整塊換熱板的耐壓性能，采用不同的金屬材料，其耐熱溫度可以提高 到200 60(TC。
3、 本實用新型的成形解決了以往通過水壓機對單板沖壓而成，加工難 度大，效率低、耐壓強度也差的問題。本實用新型通過高壓水充壓雙板成形， 則效率高，強度大、密封性能好。
4、 本實用新型的充壓鼓面成形加工法就是預(yù)先焊接成眾多的結(jié)合焊點， 增強了兩板之間的內(nèi)壓和外壓的強度，使內(nèi)壓和外壓的強度提高到4.0 10. OMPa。
5、 本實用新型的鼓板式傳熱單元可以做成任意形狀，組合成置于需要 加熱、冷卻的設(shè)備場合中。
6、 本實用新型的板中間的眾多聯(lián)合點，使流體介質(zhì)通過其間形成湍動， 還可有效增加其傳熱效果，比一般的平板提高20-50%。
7、 本實用新型適用于多種類別的氣體、液體、蒸汽和各類氣相、液相 和氣固相反應(yīng)器傳熱。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型的焊接點布置及形狀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實用新型的傳熱單元的常見的四種外形結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是由本實用新型的傳熱單元組成的最基本的換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是由本實用新型的傳熱單元組成的六種換熱器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是由本實用新型的傳熱單元組成的換熱器在合成反應(yīng)器中應(yīng)用時 的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是由本實用新型的傳熱單元組成的換熱器在大容積液相反應(yīng)槽中 應(yīng)用時的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
如圖1-3所示。
一種耐溫耐壓鼓板式傳熱單元，其整體外形可為平板狀、圓弧板狀、折 板狀或圓柱狀結(jié)構(gòu)，如圖3所示，具體實施時還可根據(jù)需要設(shè)計成合適的形 狀，每個傳熱單元包括金屬前板1 (厚度S可為0.5 5.0mm)、金屬后板2 (厚度可為0.5 5.0mm)、進口管3和出口管4，前板1和后板2的周邊焊 接相連，兩者之間形成有介質(zhì)流過的空腔5，進口管3和出口管4均與所述 的空腔5相通，所述的空腔5中設(shè)有多個連接前板1和后板2的焊接點6， 所述的前板1和后板2的表面均形成有多個由高壓液壓脹擠而成的鼓包結(jié)構(gòu) 7，該鼓包結(jié)構(gòu)7可以用高壓水脹擠而成，也可以分別將金屬前板1及金屬 后板2沖壓形成鼓包后焊接而成，最終鼓包結(jié)構(gòu)7的高度h可以根據(jù)液體 介質(zhì)的流量、傳熱要求和允許阻力等因素予以確定(一般為5-30mm)，鼓 包結(jié)構(gòu)7縱向和橫向的寬度a、 b的取值應(yīng)根據(jù)耐壓強度的要求，鼓泡的要 求，以及介質(zhì)傳熱湍動要求加以確定，其取值范圍一般為30-100mm，如圖 l所示。具體實施時焊接點6的形狀為圓柱形、橢圓柱形、長方柱形或正方 柱形，如圖2所示，各焊接點之間的距離可根據(jù)耐壓強度、鼓泡的要求及介 質(zhì)傳熱湍動等要求加以計算確定。
圖4是利用本實用新型的平板式傳熱單元8組成的換熱器，每個傳熱 單元8的進口管3和出口管4分別與對應(yīng)的上聯(lián)箱9或下聯(lián)箱10相連，板 內(nèi)和傳熱介質(zhì)通過聯(lián)箱進出，另一側(cè)的傳熱介質(zhì)則在板外流動。具體實施時， 本實用新型的傳熱單元8放在換熱器內(nèi)的排列方式還可采用圖5所示的形 式，它可以是輻射型(A)、方型(B)、圓周型(C)、平行型(D)、圓周錯 列型(E)、同心圓柱型(F)等，還可以根據(jù)換熱器需要做成其它種類的組 合形式。
圖6、圖7是本實用新型的兩個具體的應(yīng)用實例。應(yīng)用實例一，如圖6所示。
甲醇合成是一個強放熱反應(yīng)過程，需要移熱性能非常強的內(nèi)置換熱器， 采用鼓板式換熱板，作移熱單元就非常合適，見示意圖6。
圖中，合成反應(yīng)器ll內(nèi)，由眾多水冷卻鼓板式移熱元件12和水聯(lián)箱14 組成的內(nèi)件和置于水冷板之間的催化劑13組成，水冷板中的冷卻水從下而 上自循環(huán)，從上部流出去汽包15付產(chǎn)蒸汽，合成氣則從反應(yīng)器的頂部進入， 經(jīng)催化劑合成甲醇，從底部流出進入甲醇分離系統(tǒng)。
合成反應(yīng)器的操作條件
合成壓力9.0MPa，催化劑溫度200 280°C 水冷板內(nèi)壓力2. 5 4. 0MPa，水冷板溫度200 250°C
水冷板材質(zhì)高級不銹鋼。
效果移熱能力提高1.2 1.5倍，溫度更易于平穩(wěn)控制； 生產(chǎn)能力提高1.2 1.5倍，； 溫差小，催化劑壽命長； 易于大型化。 應(yīng)用實施二，如圖7所示。 大容積液相反應(yīng)槽由槽體16冷卻內(nèi)件17，液相反應(yīng)物18和循環(huán)攪拌 器19組成。
由于發(fā)酵、釀制、中和等液相反應(yīng)，需要大容積溫和均衡控溫，傳熱面 積大、溫差小、能防腐蝕，易清洗，因此采用鼓板式移熱單元組合內(nèi)件最為 適合，大大優(yōu)于其它如蛇管、列管等移熱單元的內(nèi)件。
反應(yīng)槽的操作條件
液相反應(yīng)溫度，常溫 20(TC 反應(yīng)槽液相溫度差，<5°C (根據(jù)設(shè)計要求)
壓力常壓 冷卻水溫度常溫 水冷板材質(zhì)，防腐合金鋼
本實用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求1、一種耐溫耐壓鼓板式傳熱單元，包括金屬前板(1)、金屬后板(2)、進口管(3)和出口管(4)，前板(1)和后板(2)的周邊焊接相連，兩者之間形成有介質(zhì)流過的空腔(5)，進口管(3)和出口管(4)均與所述的空腔(5)相通，其特征是所述的空腔(5)中設(shè)有多個連接前板(1)和后板(2)的焊接點(6)，所述的前板(1)和后板(2)的表面均形成有多個通過單面沖壓或由高壓液體脹擠而成的鼓包結(jié)構(gòu)(7)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐溫耐壓鼓板式傳熱單元，其特征是所述的焊接 點(6)的形狀為圓柱形、橢圓柱形、長方柱形或正方柱形。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐溫耐壓鼓板式傳熱單元，其特征是所述的金屬 前板(1)和金屬后板(2)的厚度S為0.5 5.0mm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐溫耐壓鼓板式傳熱單元，其特征是它的整體呈 平板狀、圓弧板狀、折板狀或圓柱狀結(jié)構(gòu)。
專利摘要一種耐溫耐壓鼓板式傳熱單元，包括金屬前板(1)、金屬后板(2)、進口管(3)和出口管(4)，前板(1)和后板(2)的周邊焊接相連，兩者之間形成有介質(zhì)流過的空腔(5)，進口管(3)和出口管(4)均與所述的空腔(5)相通，其特征是所述的空腔(5)中設(shè)有多個連接前板(1)和后板(2)的焊接點(6)，所述的前板(1)和后板(2)的表面均形成有多個通過單面沖壓或由高壓液體脹擠而成的鼓包結(jié)構(gòu)(7)。本實用新型解決了傳熱單元的耐溫和耐壓問題，且結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。
文檔編號F28F1/00GK201429362SQ200920047449
公開日2010年3月24日 申請日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月16日
發(fā)明者呂仲明 申請人:呂仲明