專(zhuān)利名稱(chēng)：板翅式換熱器兩相流體均布器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及板翅式換熱器，具體涉及一種板翅式換熱器用兩相流體均布器。
背景技術(shù)：
板翅式換熱器是一種以翅片為傳熱元件的高效的換熱器，可參見(jiàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《GB/ Τ7^1-94鋁制板翅式換熱器》，標(biāo)準(zhǔn)的板翅式換熱器都由板束體、封頭、接管及支座等附件 組成，板束體由兩種或兩種以上的層通道單元間隔疊加組成。兩種層通道單元均由翅片、 導(dǎo)流片、封條及隔板組成，兩種層通道單元的不同方位的周向側(cè)邊上引出本單元的流體進(jìn) 出口，然后在板束體側(cè)部上沿厚度方向焊接上封頭對(duì)同種的通道單元的流體進(jìn)出口加以包 容，在封頭上再焊接上各自的接管作為總進(jìn)口和出口，即組成為一個(gè)換熱器。板翅式換熱器 具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、換熱通道數(shù)量可擴(kuò)展、適應(yīng)性大、重量輕等特點(diǎn)，因此，在氣一 氣、液-液、氣-液兩股及以上的換熱設(shè)備中應(yīng)用廣泛，特別近來(lái)年應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，應(yīng)用 于兩相混合流體的換熱越來(lái)越多，譬如煤層氣(瓦斯)、天然氣的回收應(yīng)用中，其換熱介質(zhì) 即為氣液混合流體。當(dāng)介質(zhì)為氣液兩相混合流體時(shí)，因氣相和液相密度不同，造成各層通道單元中氣 相和液相分布不均勻，并且，在每一層通道單元的流動(dòng)斷面上氣相和液相分布也不均勻，導(dǎo) 致?lián)Q熱效率大幅降低，只達(dá)到設(shè)計(jì)工況的40 50%，有時(shí)降到10 20%，甚至更低，嚴(yán)重 偏離設(shè)計(jì)工況。因此，在設(shè)計(jì)中如何使氣、液兩相盡可能地均布，是保證兩相流體換熱正常 進(jìn)行的基礎(chǔ)。目前，國(guó)際上通用的解決兩相流體均布的方案主要有以下幾種一、利用氣液分離器和噴射管，在每一層通道單元中設(shè)置噴射管，即先用氣液分離 器將氣、液兩相分離開(kāi)，然后將液相經(jīng)噴射管上均勻分布的小孔噴入層通道單元中，將氣相 經(jīng)導(dǎo)流片均勻分布到層通道單元中。此方案需加設(shè)氣液分離器和連接管路，體積龐大、成本 高、安裝復(fù)雜。二、利用氣液分離器和橫向翅片，均布原理基本與第一種相同，僅是在每一層通道 單元中垂直于氣流方向設(shè)置一橫流翅片以代替噴射管。三、利用多孔板，在封頭中設(shè)置一多孔網(wǎng)板，氣、液兩相同時(shí)由一根管道導(dǎo)入封頭， 在封頭中利用多孔網(wǎng)板的流通截面積改變，使氣流速度加快，使氣相夾帶著液相通入各層 通道單元。該方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但氣、液混合均勻效果不及前兩種，效果較差。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是提供一種板翅式換熱器兩相流體均布器，在限制板翅式換熱器 整體成本、體積的前提下使各層通道單元間的氣、液兩相均勻度提高。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種板翅式換熱器兩相流體均 布器，包括一入口板、至少一中間擋板、一出口板以及多根封條，所述入口板、中間擋板、出 口板從前至后依次以板面相對(duì)間隔豎立設(shè)置；所述入口板和中間擋板之間以所述封條連接封閉，以此在入口板和中間擋板間形成至少一前級(jí)氣液分離室；所述中間擋板和出口板之 間也以所述封條連接封閉，以此在中間擋板和出口板間形成至少一后級(jí)氣液分離室，該后 級(jí)氣液分離室與前級(jí)氣液分離室數(shù)量相同，且位置對(duì)應(yīng)；對(duì)應(yīng)每個(gè)前級(jí)氣液分離室的上部， 入口板上沿橫向間隔排布有多個(gè)氣液進(jìn)口，而中間擋板上沿橫向間隔排布有多個(gè)連通前、 后級(jí)氣液分離室的氣體流通口，且這些氣體流通口和所述氣液進(jìn)口在橫向上相錯(cuò)開(kāi)；對(duì)應(yīng) 每個(gè)前級(jí)氣液分離室的下部，中間擋板上開(kāi)設(shè)連通前、后級(jí)氣液分離室的液體流通口 ；對(duì)應(yīng) 每個(gè)后級(jí)氣液分離室，出口板上沿橫向間隔排布有多個(gè)氣液混合出口，這些氣液混合出口 與相鄰中間擋板上的氣體流通口在橫向上相錯(cuò)開(kāi)。上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下1、上述方案中，“所述入口板、中間擋板、出口板從前至后依次以板面相對(duì)間隔豎 立設(shè)置”中的“豎立”是以本均布器的使用狀態(tài)定義的，如附圖2所示，本均布器豎立著使 用。并且，所述“橫向”是指入口板、中間擋板和出口板的板面上與豎向相垂直的另一方向。2、上述方案中，所述入口板和中間擋板之間的四周及中部均以所述封條連接封 閉，以此在入口板和中間擋板間分隔形成沿上下豎向排列的多個(gè)前級(jí)氣液分離室；所述中 間擋板和出口板之間四周及中部均以所述封條連接封閉，以此在中間擋板和出口板間分隔 形成沿上下豎向排列的多個(gè)后級(jí)氣液分離室。3、上述方案中，所述氣液進(jìn)口、氣體流通口和氣液混合出口可以直接是一槽形孔， 也可以由多個(gè)小孔聚攏構(gòu)成。較佳方案是所述氣液進(jìn)口、氣體流通口均由多個(gè)小孔聚攏構(gòu) 成，所述氣液混合出口為沿上下豎向布置的長(zhǎng)槽孔。4、上述方案中，所述氣液混合出口對(duì)應(yīng)位于后級(jí)氣液分離室的中上部，以此使使 用時(shí)后級(jí)氣液分離室下部和前級(jí)氣液分離室下部均成為一貯液區(qū)。5、上述方案中，所述中間擋板有兩塊第一中間擋板和第二中間擋板；所述第一 中間擋板和第二中間擋板以板面相對(duì)置于入口板和出口板之間，所述第一中間擋板和第二 中間擋板間也以所述封條連接封閉，以此在第一中間擋板和第二中間擋板間形成至少一中 級(jí)氣液分離室，該中級(jí)氣液分離室與前級(jí)氣液分離室數(shù)量相同，且位置對(duì)應(yīng)；并且，所述第 一中間擋板和第二中間擋板上的氣體流通口在橫向上也相互錯(cuò)開(kāi)。所述入口板上的氣液進(jìn) 口與第二中間擋板上的氣體流通口的位置相對(duì)準(zhǔn)，所述第一中間擋板上的氣體流通口與出 口板上的氣液混合出口的位置相對(duì)準(zhǔn)。本實(shí)用新型工作原理是本實(shí)用新型利用入口板、中間擋板和出口板相距層疊形 成前級(jí)氣液分離室和后級(jí)氣液分離室，并且在入口板、中間擋板和出口板上分別錯(cuò)開(kāi)開(kāi)設(shè) 氣液進(jìn)口、氣體流通口和氣液混合出口。使用時(shí)如附圖4所示，本實(shí)用新型均布器18設(shè)于封頭15內(nèi)，并將其上各氣液混合 出口 14對(duì)準(zhǔn)板束體上的各層通道單元16的進(jìn)口 17。如附圖2、附圖3所示，氣液兩相流體經(jīng)入口板1上的氣液進(jìn)口 9進(jìn)入前級(jí)氣液分 離室6后，流體中的氣相(如空心箭頭所示)帶液相拐彎經(jīng)第一中間擋板2上的氣體流通 口 10進(jìn)入中級(jí)氣液分離室7，而同時(shí)流體中的部分液相(如實(shí)心箭頭所示)會(huì)因第一中間 擋板2的阻擋并由重力作用流淌至前級(jí)氣液分離室6底部；接著，進(jìn)入中級(jí)氣液分離室7的 流體中的氣相(如空心箭頭所示)再拐彎經(jīng)第二中間擋板3上的氣體流通口 11進(jìn)入后級(jí) 氣液分離室8，而同時(shí)又有部分液相(如空心箭頭所示)會(huì)因第二中間擋板3的阻擋并由重力作用流淌至中級(jí)氣液分離室7底部；在上述過(guò)程中，流體中的液相被分離出來(lái)匯聚在 氣液分離室底部，從而鎮(zhèn)定下來(lái)，液相的動(dòng)力降低，而流體中的氣相經(jīng)上述流通路徑速度加 快，使其從而最終氣相將液相均勻地夾帶著從氣液混合出口 14朝向各個(gè)層通道單元的進(jìn) 口噴射，從而達(dá)到氣液兩相均勻的目的。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果本實(shí)用新型在現(xiàn)有多孔板均布技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了氣液分離室結(jié)構(gòu)，同時(shí)達(dá)到了 多孔板阻擋提高氣相速度以及將液相分離使之鎮(zhèn)靜的作用，從而使氣相速度大于液相的夾 帶速度，使氣相能夠充分均勻地夾帶著液相噴射出，從而提高了氣、液兩相的均勻度。并且， 本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，制作也方便，制作成本不高。為證明使用本實(shí)用新型后，對(duì)提高板翅式換熱器的各個(gè)層通道單元內(nèi)氣、液均勻 度的效果，有作如下模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)M實(shí)驗(yàn)條件將本實(shí)用新型均布器如實(shí)際使用狀態(tài)在其入口板側(cè)安裝上封頭， 將包含氣體和液體的流體從圓柱形進(jìn)管進(jìn)入封頭，流經(jīng)本實(shí)用新型均布器，從本實(shí)用新型 均布器的9個(gè)氣液混合出口(即對(duì)應(yīng)9個(gè)層通道單元的進(jìn)口)流出，計(jì)算的目的是得出各 個(gè)層通道單元進(jìn)口處的氣、液質(zhì)量流量的分配情況。模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果1)9個(gè)層通道單元進(jìn)口處氣體質(zhì)量流量分配情況，見(jiàn)附圖5。附圖5中的圖表X坐標(biāo)為9個(gè)層通道單元進(jìn)口處標(biāo)號(hào)，標(biāo)號(hào)8的層通道單元進(jìn)口 離圓柱形進(jìn)管較近，而標(biāo)號(hào)為2的層通道單元進(jìn)口離圓柱形進(jìn)管較遠(yuǎn)。如附圖5所示，平均 度達(dá)到93. 37% (最小流量與最大流量的比值)。2)9個(gè)層通道單元進(jìn)口處液體質(zhì)量流量分配情況，見(jiàn)附圖6。附圖6中的圖表X坐標(biāo)為9個(gè)層通道單元進(jìn)口處標(biāo)號(hào)，標(biāo)號(hào)8的層通道單元進(jìn)口 離圓柱形進(jìn)管較近，而標(biāo)號(hào)為2的層通道單元進(jìn)口離圓柱形進(jìn)管較遠(yuǎn)。如附圖6所示，平均 度達(dá)到69. 97%，主要因?yàn)闃?biāo)號(hào)1的層通道單元的流量較小，相比于現(xiàn)有技術(shù)，均勻度已得 到了很大的提高。
附圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例結(jié)構(gòu)主視示意圖；附圖2為附圖1的A-A剖面局部放大圖，圖中的空心箭頭代表氣相，實(shí)心箭頭代表 液相；附圖3為附圖1的B-B剖面局部放大圖，圖中的空心箭頭代表氣相，實(shí)心箭頭代表 液相；附圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例應(yīng)用時(shí)在板翅式換熱器中的安裝位置示意圖；附圖5為模擬實(shí)驗(yàn)的9個(gè)層通道單元進(jìn)口處氣體質(zhì)量流量分配情況圖表；附圖6為模擬實(shí)驗(yàn)的9個(gè)層通道單元進(jìn)口處液體質(zhì)量流量分配情況圖表。以上附圖中1、入口板；2、第一中間擋板；3、第二中間擋板；4、出口板；5、封條； 6、前級(jí)氣液分離室；7、中級(jí)氣液分離室；8、后級(jí)氣液分離室；9、氣液進(jìn)口 ；10、氣體流通口 ； 11、氣體流通口 ；12、液體流通口 ；13、液體流通口 ；14、氣液混合出口 ；15、封頭；16、層通道 單元；17、進(jìn)口 ；18、本實(shí)施例均布器。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述實(shí)施例參見(jiàn)附圖1 3所示—種板翅式換熱器兩相流體均布器，由一入口板1、一第一中間擋板2、一第二中 間擋板3、一出口板4以及多根封條5組成。所述入口板1、第一中間擋板2、第二中間擋板 3、出口板4從前至后依次以板面相對(duì)間隔豎立設(shè)置。所述入口板1和第一中間擋板2之間以所述封條5連接封閉，以此在入口板1和 第一中間擋板2間分隔形成上、中、下三個(gè)沿豎向排列的前級(jí)氣液分離室6。所述第一中間 擋板2和第二中間擋板3之間以所述封條5連接封閉，以此在第一中間擋板2和第二中間擋 板3之間分隔形成上、中、下三個(gè)沿豎向排列的中級(jí)氣液分離室7。所述第二中間擋板3和 出口板4之間也以所述封條5連接封閉，以此在第二中間擋板3和出口板4間形成上、中、 下三個(gè)沿豎向排列的后級(jí)氣液分離室8。該后級(jí)氣液分離室8、中級(jí)氣液分離室7及前級(jí)氣 液分離室6數(shù)量相同，且位置對(duì)應(yīng)。對(duì)應(yīng)每個(gè)前級(jí)氣液分離室6的上部，入口板1上沿橫向間隔排布有多個(gè)氣液進(jìn)口 9。對(duì)應(yīng)每個(gè)前級(jí)氣液分離室6的上部，第一中間擋板2上沿橫向間隔排布有多個(gè)連通前、 中級(jí)氣液分離室6、7的氣體流通口 10，且這些氣體流通口 10和所述氣液進(jìn)口 9在橫向上 相錯(cuò)開(kāi)。對(duì)應(yīng)每個(gè)中級(jí)氣液分離室7的上部，第二中間擋板3上沿橫向間隔排布有多個(gè)連 通中、后級(jí)氣液分離室7、8的氣體流通口 11，且這些氣體流通口 11和第一中間擋板2上的 氣體流通口 10在橫向上相錯(cuò)開(kāi)。對(duì)應(yīng)每個(gè)前級(jí)氣液分離室6的下部，第一中間擋板2上開(kāi) 設(shè)連通前、中級(jí)氣液分離室6、7的液體流通口 12 ；對(duì)應(yīng)每個(gè)中級(jí)氣液分離室7的下部，第二 中間擋板3上開(kāi)設(shè)連通中、后級(jí)氣液分離室7、8的液體流通口 13。對(duì)應(yīng)每個(gè)后級(jí)氣液分離 室8，出口板4上沿橫向間隔排布有多個(gè)氣液混合出口 14，這些氣液混合出口 14與相鄰第 二中間擋板上的氣體流通口 11在橫向上相錯(cuò)開(kāi)。如圖1 3所示，所述氣液進(jìn)口 9、氣體流通口 10、11均由多個(gè)小孔聚攏構(gòu)成；所 述氣液混合出口 14為沿上下豎向布置的長(zhǎng)槽孔，而液體流通口 12、13為一圓孔。如圖1 3所示，所述氣液混合出口 14對(duì)應(yīng)位于后級(jí)氣液分離室8的中上部，以 此使用時(shí)氣液混合出口 14的下方留有一壁面阻擋液體，使后級(jí)氣液分離室8下部也成為一 貯液區(qū)。如圖1 3所示，具體入口板1上的氣液進(jìn)口 9與第二中間擋板3上的氣體流通 口 11的位置相對(duì)準(zhǔn)，所述第一中間擋板2上的氣體流通口 10與出口板4上的氣液混合出 口 14的位置相對(duì)準(zhǔn)。并且，在每個(gè)氣體流通口 10的正下方對(duì)應(yīng)設(shè)置一液體流通口 12，也在 每個(gè)氣體流通口 11正下方對(duì)應(yīng)設(shè)置一液體流通口 13。本實(shí)施例，使用時(shí)如附圖4所示，本實(shí)施例均布器18設(shè)于封頭15內(nèi)，并將其上各 氣液混合出口 14對(duì)準(zhǔn)板束體上的各層通道單元16的進(jìn)口 17。如附圖2、附圖3所示，氣液兩相流體經(jīng)入口板1上的氣液進(jìn)口 9進(jìn)入前級(jí)氣液分 離室6后，流體中的氣相(如空心箭頭所示)帶液相拐彎經(jīng)第一中間擋板2上的氣體流通 口 10進(jìn)入中級(jí)氣液分離室7，而同時(shí)流體中的部分液相(如實(shí)心箭頭所示)會(huì)因第一中間 擋板2的阻擋并由重力作用流淌至前級(jí)氣液分離室6底部；接著，進(jìn)入中級(jí)氣液分離室7的流體中的氣相(如空心箭頭所示)再拐彎經(jīng)第二中間擋板3上的氣體流通口 11進(jìn)入后級(jí) 氣液分離室8，而同時(shí)又有部分液相(如空心箭頭所示)會(huì)因第二中間擋板3的阻擋并由 重力作用流淌至中級(jí)氣液分離室7底部；在上述過(guò)程中，流體中的液相被分離出來(lái)匯聚在 氣液分離室底部，從而鎮(zhèn)定下來(lái)，液相的動(dòng)力降低，而流體中的氣相經(jīng)上述流通路徑速度加 快，使其從而最終氣相將液相均勻地夾帶著從氣液混合出口 14朝向各個(gè)層通道單元的進(jìn) 口噴射，從而達(dá)到氣液兩相均勻的目的。上述實(shí)施例為舉例說(shuō)明，具體中間擋板的數(shù)量可按設(shè)計(jì)要求而定，可以是一塊、兩 塊，也可以更多。另外，前級(jí)氣液分離室6、中級(jí)氣液分離室7和后級(jí)氣液分離室8的具體數(shù) 量也按層通道單元的寬度而定，可以是沿豎向排列的一個(gè)、二個(gè)、三個(gè)、四個(gè)甚至更多。上述實(shí)施例只為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù) 的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。 凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種板翅式換熱器兩相流體均布器，其特征在于包括一入口板、至少一中間擋板、 一出口板以及多根封條，所述入口板、中間擋板、出口板從前至后依次以板面相對(duì)間隔豎立 設(shè)置；所述入口板和中間擋板之間以所述封條連接封閉，以此在入口板和中間擋板間形成 至少一前級(jí)氣液分離室；所述中間擋板和出口板之間也以所述封條連接封閉，以此在中間 擋板和出口板間形成至少一后級(jí)氣液分離室，該后級(jí)氣液分離室與前級(jí)氣液分離室數(shù)量相 同，且位置對(duì)應(yīng)；對(duì)應(yīng)每個(gè)前級(jí)氣液分離室的上部，入口板上沿橫向間隔排布有多個(gè)氣液進(jìn) 口，而中間擋板上沿橫向間隔排布有多個(gè)連通前、后級(jí)氣液分離室的氣體流通口，且這些氣 體流通口和所述氣液進(jìn)口在橫向上相錯(cuò)開(kāi)；對(duì)應(yīng)每個(gè)前級(jí)氣液分離室的下部，中間擋板上 開(kāi)設(shè)連通前、后級(jí)氣液分離室的液體流通口 ；對(duì)應(yīng)每個(gè)后級(jí)氣液分離室，出口板上沿橫向間 隔排布有多個(gè)氣液混合出口，這些氣液混合出口與相鄰中間擋板上的氣體流通口在橫向上 相錯(cuò)開(kāi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板翅式換熱器兩相流體均布器，其特征在于所述入口板和 中間擋板之間的四周及中部均以所述封條連接封閉，以此在入口板和中間擋板間分隔形成 沿上下豎向排列的多個(gè)前級(jí)氣液分離室；所述中間擋板和出口板之間四周及中部均以所述 封條連接封閉，以此在中間擋板和出口板間分隔形成沿上下豎向排列的多個(gè)后級(jí)氣液分離室。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板翅式換熱器兩相流體均布器，其特征在于所述氣液進(jìn)口、 氣體流通口均由多個(gè)小孔聚攏構(gòu)成；所述氣液混合出口為沿上下豎向布置的長(zhǎng)槽孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板翅式換熱器兩相流體均布器，其特征在于所述氣液混合 出口對(duì)應(yīng)位于后級(jí)氣液分離室的中上部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板翅式換熱器兩相流體均布器，其特征在于所述中間擋板 有兩塊第一中間擋板和第二中間擋板；所述第一中間擋板和第二中間擋板以板面相對(duì)置 于入口板和出口板之間，所述第一中間擋板和第二中間擋板間也以所述封條連接封閉，以 此在第一中間擋板和第二中間擋板間形成至少一中級(jí)氣液分離室，該中級(jí)氣液分離室與前 級(jí)氣液分離室數(shù)量相同，且位置對(duì)應(yīng)；并且，所述第一中間擋板和第二中間擋板上的氣體流 通口在橫向上也相互錯(cuò)開(kāi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板翅式換熱器兩相流體均布器，其特征在于所述入口板上 的氣液進(jìn)口與第二中間擋板上的氣體流通口的位置相對(duì)準(zhǔn)，所述第一中間擋板上的氣體流 通口與出口板上的氣液混合出口的位置相對(duì)準(zhǔn)。
專(zhuān)利摘要一種板翅式換熱器兩相流體均布器，其特征在于包括入口板、中間擋板、出口板以封條，入口板、中間擋板、出口板從前至后依次以板面相對(duì)間隔豎立設(shè)置；在入口板和中間擋板間形成前級(jí)氣液分離室，在中間擋板和出口板間形成后級(jí)氣液分離室；入口板上部沿橫向間隔排布有多個(gè)氣液進(jìn)口，而中間擋板上沿橫向間隔排布有多個(gè)氣體流通口，且這些氣體流通口和所述氣液進(jìn)口在橫向上相錯(cuò)開(kāi)；中間擋板下部開(kāi)設(shè)液體流通口；出口板上沿橫向間隔排布有多個(gè)氣液混合出口，這些氣液混合出口與相鄰中間擋板上的氣體流通口在橫向上相錯(cuò)開(kāi)。本實(shí)用新型可有效提高板翅式換熱器各層通道單元的氣液分布均勻度，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作成本不高。
文檔編號(hào)F28F9/22GK201837298SQ201020550790
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者盧建燦, 李博實(shí), 李建明, 王曄 申請(qǐng)人:李建明