专利名称：通道数变更式集成换热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种换热设备，尤其涉及一种通道数变更式集成换热器。
背景技术：
在化工工艺流程中，常常需要有同一股冷源去冷却多股热流体，而这些热流体的 进出口温度又有很大的差异，或需要同一股热源去加热多股冷流体，而这些冷流体的进出 口温度也不相同的工艺需求。甚至有多股冷流体去冷却多股热流体或称作多股热流体加热 多股冷流体的工艺需求。按常规设计方法，要实现上述要求，必须要设计多台同冷源的冷却 器或同热源的多台加热器。但采用流体通道数变更法的设计，即可把上述多台换热器集成 在同一台换热器中实现。现在用两股热流体a和b用同一股冷流体c来冷却的工艺需要为 例，来说明集成的方法。令两股热流体的进出口温度需求有很大的差别设热流体b的进出 口温度仅是热流体a温度段中的某一段，但热量是平衡的，即Q #a+Q #b = Q #。。按常 规做法要设计A、B两台冷却器:A台为热流体a和冷流体c 一台，B台为热流体b和冷流体 c 一台。要实现这个方案不仅要设计制造两台换热器，而且冷流体c由于热流体a和b的温 度需求不同，因此要求冷流体c要按热流体a和b的温度需求的不同而分别提供当A台冷 却器的冷流体c的温度升到适合B台冷却器冷流体c的温度要求时，冷流体c从A台冷却 器抽出一部分到B台换热器中冷却热流体b，当冷流体c完成冷却热流体b以后，冷流体c 又要返回A台冷却器，和剩留在A台冷却器中的冷流体c汇合，一起继续完成冷却热流体a 的任务。否则，A、B两台冷却器要提供两股温度不同的冷流体c，要用一股冷流体c冷却两 台换热器时，则对B台冷却器来讲冷端温差太大造成不可逆损失太大，而离开热端的冷流 体c冷量没得到充分利用导致冷源浪费。由此可见，冷流体c从A台冷却器的适当位置中 抽出，再从适当位置加入，是能量利用最合理的做法，但使A台冷却器结构设计的复杂性增 加很多。采用两台冷却器的方案时，冷却器的热流体和冷流体的通道数相等，热通道和冷通 道间隔设置。
发明内容为了解决同一股冷源(或热源)冷却(加热)多股热流体(冷流体)需要多台换 热器的问题，本实用新型采用流体通道数变更法，提供了一种将多股冷流体和多股热流体 集成的通道数变更式集成换热器。本实用新型采用的技术方案为，一种通道数变更式集成换热器，包括芯体，芯体包 括叠加放置的多个最小换热单元，最小换热单元包括依次放置的第一通道层、第二通道层、 第三通道层和第四通道层，第二通道层设有抽出口一和抽入口一，第四通道层设有连通抽 出口一的抽入口二和连通抽入口一的抽出口二，第二通道层包括密封地在抽出口一和抽入 口一之间的另一流体通道结构，该另一流体通道结构包括连通第二通道层内外的进口三和 出口三。本实用新型可通过在第二通道层中的另一流体通道结构引入另一股流体，可以把
3原来需多台换热器完成的工艺过程，用一台集成式换热器来完成，大幅度的降低了装置管 路配置的工作量，减少了换热器的支架数量和换热器占据的有效空间，使化工工艺过程配 置的换热器成本、装置成本大幅度降低，把化工工艺装置技术提高到一个新的水平。
图1为本实用新型最小换热单元的结构示意图；图2为图1中的第二通道层结构示意图；图3为图1中的第四通道层结构示意图。
以下结合附图对本实用新型作详细描述。
具体实施方式
本实用新型通道数变更式集成换热器包括芯体以及封头、接管等附件。封头和接 管的结构，以及封头、接管以及芯体之间的连接与现有的换热器相同，是本技术领域的普通 技术人员所熟知的技术，在本实用新型中不再作详细描述。本实用新型与现有技术的区别 在于对芯体结构的改进。本实用新型通道数变更式集成换热器的芯体由多个(三个以上) 最小换热单元组成，多个最小换热单元叠加放置，整台换热器的最小换热单元数量由流体 的流量来决定。图1示出了本实用新型的最小换热单元结构。参见图1，最小换热单元包括依次放置的第一通道层1、第二通道层2、第三通道层 3和第四通道层4，第一通道层1和第三通道层3通入冷流体，第二通道层2和第四通道层4 通入热流体。第一通道层1和第四通道层4的结构与现有的换热器相同，即在两端部分别 设置封头，翅片在两端部的封头之间，流体从进口接管通入一端的封头，然后在翅片上流动 到另一端的封头，最后从出口接管流出换热器。第二通道层2和第四通道层4的结构分别如图2和图3所示。参见图2，第二通 道层2由封条60、61、62、63、64和65构成流体的对外密封，其余无封条密封处为流体进口 或流体出口，在流体进口或流体出口处设有流体的进出口导流片，同时设置进出口封头。在 该层的上部和下部分别设置进口一 21和出口一 26，导流片81、82和导流片87、88分别设 置在进口一 21和出口一 26处。在导流片81、82的下侧依次设置翅片71和出口导流片一 83,84,出口导流片一 83、84大概在第二通道层2的中上部位置。在导流片87、88的上侧依 次设置翅片73和入口导流片一 85、86，入口导流片一 85、86大概在第二通道层2的中下部 位置。第二通道层2的侧面设有连通出口导流片一 84的抽出口一 22和连通入口导流片 一 85的抽入口一 25。在上部，a热流体沿图中箭头所示方向流动，即先从进口一 21进入， 然后依次流经导流片81和82、翅片71以及出口导流片一 83、84，最后从抽出口一 22流出 第二通道层2。在下部，热流体a先从抽入口一 25进入，然后依次流经入口导流片一 85和 86、翅片73以及导流片87和88，最后从出口一 26流出第二通道层2。在第二通道层2的 中部，并且在出口导流片一 83、84和入口导流片一 85、86之间设置另一流体通道结构。该 另一流体通道结构包括进口三23、入口导流片三51、52，翅片72，出口导流片三53、54和出 口三24。翅片72在入口导流片三51、52和出口导流片三53、54之间，封条61、62将出口导 流片一 83、84和入口导流片三51、52密封，封条63、64将出口导流片三53、54和入口导流 片一 85、86密封，从而使得另一流体通道结构与出口导流片一 83、84和入口导流片一 85、86密封。分别在进口三23和出口三24处设置入口封头(图中未示)和出口封头(图中未 示)，热流体b由入口封头导入进口三23，然后经入口导流片三51、52转向均勻分布后，进 入换热翅片72，热流体b完成换热后，经出口导流片三53、54转向后再由出口三24导入出 口封头，最后经出口接管离开换热器。参见图3，第四通道层4由封条66、67、68和69构成流体的对外密封，其余无封条 密封的地方是流体的进出口。分别在第四通道层4的上部和下部设置进口二 41和出口二 44，导流片91、92和导流片97、98分别设置在进口二 41和出口二 44处。在导流片91、92 和导流片97、98之间自上而下依次设置翅片74、入口导流片二 93和94、翅片75、出口导流 片二 95和96、以及翅片76，入口导流片二 93、94和出口导流片二 95、96分别位于第四通道 层4的中上部和中下部。第四通道层4的侧面设有连通入口导流片二 93的抽入口二 42和 连通出口导流片二 96的抽出口二 43，抽入口二 42和抽出口二 43分别处在与抽出口一 22 和抽入口一 25相对应的位置，并且通过封口或其他结构分别与抽出口一 22和抽入口一 25 连通。一股热流体a从进口二 41进入第四通道层4，然后沿图中箭头所示方向流动，依次流 经导流片91、92和翅片74后进入入口导流片二 93。另一股热流体a先从抽入口二 42进入 到入口导流片二 93，然后和原先在第四通道层4中的热流体a —起依次流经入口导流片二 93和94、翅片75、进入出口导流片二 95。在抽出口二 43处，一部分热流体a被抽出第四通 道层4，剩下的热流体a依次流经翅片76和导流片97、98后离开第四通道层4。通道数变更式集成换热器的上端部具有封头(图中未示出)，在该封头内包含了 热流体a的所有通道，热流体a由进口接管进入该封头，再由该封头进入第二通道层2的进 口一 21和第四通道层4的进口二 41，从而把热流体a引入换热器。在与抽出口一 22和抽 入口二 42相对应的位置处设置另一封头(或其他结构)，该封头将抽出口一 22和抽入口 二 42连通，从而使得第二层通道层2上部的热流体a从抽出口一 22流经封头后进入抽入 口二 42。经入口导流片二 93、94的导流，把从抽入口二 42加入的以及从翅片74流入的热 流体a分布均勻后进入翅片75。同样，在与抽入口一 25和抽出口二 43相对应的位置处设 置另外的封头(或其他结构)，该封头将抽入口一 25和抽出口二 43连通，从而将第四层通 道层4上、中部的部分热流体a抽出并导入到入口导流片二 85中，抽出后剩余的热流体a 经出口导流片二 96的导流重新均勻分布进入翅片76。在换热器的下端部还设置另外的封 头，在翅片76中的热流体a完成换热后由导流片97、98导流转弯后由出口二 44导入该封 头，最后经出口接管离开换热器。在本实用新型中，第一通道层1和第三通道层3是冷流体的通道，第二通道层2是 热流体a和热流体b共用的一层，第四通道层是热流体a的单独通道。在换热器的上部和 下部，为一层冷流体和两层热流体a进行换热的纯粹热流体a的换热器结构，但在换热器中 部，由于加入了 一股热流体b，使换热器在中部变成一层冷流体和一层热流体a以及一层冷 流体和一层热流体b换热的集成式换热器。为了在原先是热流体a的第二通道层次2中加 入另一股热流体b，采取的方法是先把热流体a抽出第二通道层2，并加入到第四通道层4 中和第四通道层4原来的热流体a混合一起后与冷流体进行换热，在第二通道层2中部空 出的空间把热流体b加入利用起来。当热流体b完成换热冷却后，从第二通道层2中抽出， 该层的冷端剩余部分再给热流体a使用，因此热流体a再从第四通道层4中抽出一部分，加 入到第二通道层2中与冷流体进行换热，完成换热冷却后离开换热器。对热流体a而言，在换热器两个端部的通道数是在中部的两倍，在中部通道数减少一半的地方，安排了另一股 热流体，通过这种方式，把本来两台不同温度热流体的换热器，实现了集成一台换热器的目 的。 把上述实施例的流体流动方向旋转180度(进口变出口，出口变进口)，并把热流 体和冷流体对换，则该换热器就变成一台两股冷流体被一股热流体加热的集成式换热器。 本实用新型四个通道层的布置顺序不限于上述实施例，只要能满足第一通道层或第三通道 层夹在第二通道层和第四通道层之间即可。
权利要求通道数变更式集成换热器，包括芯体，其特征在于，所述芯体包括叠加放置的多个最小换热单元，所述最小换热单元包括依次放置的第一通道层(1)、第二通道层(2)、第三通道层(3)和第四通道层(4)，所述第二通道层(2)设有抽出口一(22)和抽入口一(25)，所述第四通道层设有连通所述抽出口一(22)的抽入口二(42)和连通所述抽入口一(25)的抽出口二(43)，所述第二通道层(2)包括密封地设置在所述抽出口一(22)和抽入口一(25)之间的另一流体通道结构，所述另一流体通道结构包括连通所述第二通道层(2)内外的进口三(23)和出口三(24)。
2.根据权利要求1所述的通道数变更式集成换热器，其特征在于，所述另一流体通道 结构还包括连通所述进口三(23)的入口导流片三(51、52)、连通所述出口三(24)的出口 导流片三(53、54)以及在所述入口导流片三(51、52)和出口导流片三(53、54)之间的翅片 (72)。
3.根据权利要求2所述的通道数变更式集成换热器，其特征在于，所述换热器还包括 一封头，所述抽出口一(22)通过所述封头连通所述抽入口二(42)。
4.根据权利要求2所述的通道数变更式集成换热器，其特征在于，所述换热器还包括 另一封头，所述抽入口一(25)通过所述另一封头连通所述抽出口二(43)。
5.根据权利要求2所述的通道数变更式集成换热器，其特征在于，所述第二通道层(2) 分别在所述抽出口一(22)和抽入口一(25)处设置出口导流片一(83、84)和入口导流片一 (85,86)。
6.根据权利要求2所述的通道数变更式集成换热器，其特征在于，所述第四通道层(4) 分别在所述抽入口二(42)和抽出口二(43)处设置入口导流片二(93、94)和出口导流片二 (95,96)。
专利摘要本实用新型涉及一种通道数变更式集成换热器，包括芯体，芯体包括叠加放置的多个最小换热单元，最小换热单元包括依次放置的第一通道层、第二通道层、第三通道层和第四通道层，第二通道层设有抽出口一和抽入口一，第四通道层设有连通抽出口一的抽入口二和连通抽入口一的抽出口二，第二通道层包括密封地在抽出口一和抽入口一之间的另一流体通道结构，该另一流体通道结构包括连通第二通道层内外的进口三和出口三。本实用新型降低了装置管路配置的工作量，减少了换热器的支架数量和换热器占据的有效空间，降低了成本。
文档编号F28D9/00GK201672829SQ201020190710
公开日2010年12月15日 申请日期2010年5月13日 优先权日2010年5月13日
发明者张国兴, 章有虎, 陈环琴 申请人:杭州中泰过程设备有限公司