防止海洋微生物堵塞的板式热交换器板片的制作方法

1.本发明涉及热交换设备技术领域，具体的说是一种防止海洋微生物堵塞的板式热交换器板片。


背景技术：

2.对于使用海水作为冷介质的热交换器，一般在海水进入热交换器系统管线前，会设置滤网或贝类捕集器等对海水中的沙砾、生物等物质进行过滤，但是仍然有一部分海洋微生物藻类、贝类、软体壳类等穿过过滤装置，进入系统管线到达板式换热器内部，经过长期的沉淀、微生物生长，容易堵塞热交换器流道，使热交换器出现传热性能下降、压力降增大、介质分配不均等问题，甚至停机，严重影响产品的使用效果及寿命。
3.目前，常规可拆式板式热交换器的波纹槽深度一般都在4.0mm及以下（宽间隙板型除外），对于类似海水等易堵塞工况，很难满足需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种防止海洋微生物堵塞的板式热交换器板片，以解决热交换器在海洋工况下容易被堵塞，影响使用效果的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种防止海洋微生物堵塞的板式热交换器板片，板片为矩形的波纹板片，包括对称设置于板片两端的角孔区、防护区、导流区和主换热区，导流区与防护区的连接处形成两条人字状的密封槽中心线，所述导流区和主换热区之间的连接线为圆弧线，主换热区设有连续的人字波纹，在水平和竖直方向均未设加强筋，每条人字波纹水平方向的中心夹角β为50
°‑
130
°
，中心夹角β倒成圆角，圆角的半径为20mm
‑
30mm，波纹节距t为波纹深度的3
‑
4倍。
6.优选的，所述主换热区的波纹深度为4.5
‑
5.0mm。
7.优选的，所述主换热区的每个波纹单元包括波峰、斜面和波谷，波纹单元的纵向截面为三角形，波谷或波峰的两个斜面之间的夹角α为80
°‑
110
°
。
8.优选的，所述导流区包括数个沿板片长度方向中心线对称交错布置的凹包和凸包，凹包的中心点连线及凸包的中心点连线分别与两条密封槽中心线相互平行。
9.优选的，所述凹包和凸包的形状为圆形、方形或者水滴形中的一种或者两种以上组合。
10.本发明通过优化板片主换热区的波纹形状、波纹深度、截面形式、导流区结构等方式，使海水在板式热交换器内获得更均匀的分配无死区，更良好的通过性，防止海洋微生物沉积到板片上，产生堵塞，提高了产品的换热效率，延长了产品的使用寿命。
11.本发明将主换热区的波纹深度设计为4.5
‑
5.0mm，通道截面积加大，易于海水及杂质通过；主换热区为规则的连续的人字波纹，减少单独的波纹，降低海洋生物挂壁风险；波谷或波峰的两个斜面之间的夹角α为80
°‑
100
°
，波纹单元的纵向截面为三角形，两块板片形
成的触点面积更小，可以降低堵塞；人字波纹水平方向的中心夹角β为50
°‑
130
°
，可以根据传热与压降的要求进行调整；中心夹角β倒成圆角，圆角的半径为20mm
‑
30mm，采用小曲率处理，使夹角处的过渡尽可能的平缓，海水中的沙砾和微生物不易在人字夹角处聚集，杂质能够快速通过板片表面而不易沉积。
12.主换热区的长度可根据需求，通过改变压型模芯长度，增加或缩短板片长度，从而灵活调整换热有效面积。
13.板片的导流区采用交错布置的凹包和凸包形成正反圆包结构，沿板片长度方向对称布局，可以实现单边流或对角流通道组合。相对于传统的“巧克力块”结构只能实现单边流或对角流，正反圆包结构可以在更多工况下使用。正反圆包结构的导流区，相对于人字波纹延伸出去的导流区结构，流场分配更均匀，且压力降更小。
14.导流区凹包的中心点连线及凸包的中心点连线分别与两条密封槽中心线相互平行，偏移，且沿板片长度方向中心线镜像布置。在板片组装时，其中一张板片旋转180
°
，刚好凸包和凹包相重合，形成触点。
15.导流区与主换热区相邻接区域，使用弧形连接，可有效增强板片刚性。
附图说明
16.图1是本发明的结构示意图；图2是图1中主换热区的结构示意图；图3是图2中a
‑
a的剖面图；图4是导流区的结构示意图；图5是导流区的局部放大图，虚线表示凹包，实线表示凸包；图6是图5中b
‑
b的剖面图；图7是图5中c
‑
c的剖面图；图8是导流区的凹包和凸包为方形的结构示意图；图9是导流区的凹包和凸包为水滴形的结构示意图；图中：1、角孔区，2、防护区，3、导流区，31、密封槽中心线，32、凹包中心线，33、凸包中心线，34、凹包，35、凸包，4、主换热区，5、圆弧线。
具体实施方式
17.以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
18.如图1至图3所示，一种防止海洋微生物堵塞的板式热交换器板片，板片为矩形的波纹板片，板片沿长度方向中心轴线定义为y轴，沿宽度方向中心轴线定义为x轴，包括沿x轴两侧对称设置的角孔区1、防护区2、导流区3和主换热区4。导流区3与防护区2的连接处形成两条人字状的密封槽中心线31，导流区3和主换热区4之间的连接线为圆弧线5，主换热区4设有连续的人字波纹，在水平和竖直方向均未设加强筋，每条人字波纹水平方向的中心夹角β为50
°‑
130
°
，中心夹角β不同，可实现不同的传热和压降；中心夹角β倒成圆角，圆角的半径为20mm
‑
30mm；波纹节距t为波纹深度的3
‑
4倍。波纹节距t越小，换热效率越高；主换热区4的波纹深度为4.5
‑
5.0mm。主换热区4的每个波纹单元包括波峰、斜面和波谷，波纹单元的纵向截面为三角形，波谷或波峰的两个斜面之间的夹角α为80
°‑
110
°
。
19.如图4所示，导流区的凸包和凹包沿y轴对称设置，板片另一端头的导流区与该导流区中心线沿x轴镜像，凸凹包相反布置，导流区实现了单边流或对角流通道组合。
20.如图4至图9所示，导流区3包括数个沿板片长度方向中心线对称交错布置的凹包34和凸包35，凹包34的中心点连线32及凸包35的中心点连线33分别与两条密封槽中心线31相互平行。凹包34和凸包35的形状为圆形、方形或者水滴形中的一种或者两种以上组合。
21.本发明通过优化板片主换热区的波纹形状、波纹深度、截面形式、导流区结构等方式，使海水在板式热交换器内获得更均匀的分配无死区，更良好的通过性，防止海洋微生物沉积到板片上，产生堵塞，提高了产品的换热效率，延长了产品的使用寿命。


技术特征：
1.一种防止海洋微生物堵塞的板式热交换器板片，板片为矩形的波纹板片，包括对称设置于板片两端的角孔区（1）、防护区（2）、导流区（3）和主换热区（4），导流区（3）与防护区（2）的连接处形成两条人字状的密封槽中心线（31），其特征在于：所述导流区（3）和主换热区（4）之间的连接线为圆弧线（5），主换热区（4）设有连续的人字波纹，在水平和竖直方向均未设加强筋，每条人字波纹水平方向的中心夹角β为50
°‑
130
°
，中心夹角β倒成圆角，圆角的半径为20mm
‑
30mm，波纹节距t为波纹深度的3
‑
4倍。2.根据权利要求1所述的防止海洋微生物堵塞的板式热交换器板片，其特征在于：所述主换热区（4）的波纹深度为4.5
‑
5.0mm。3.根据权利要求1或2所述的防止海洋微生物堵塞的板式热交换器板片，其特征在于：所述主换热区（4）的每个波纹单元包括波峰、斜面和波谷，波纹单元的纵向截面为三角形，波谷或波峰的两个斜面之间的夹角α为80
°‑
110
°
。4.根据权利要求3所述的防止海洋微生物堵塞的板式热交换器板片，其特征在于：所述导流区（3）包括数个沿板片长度方向中心线对称交错布置的凹包（34）和凸包（35），凹包（34）的中心点连线（32）及凸包（35）的中心点连线（33）分别与两条密封槽中心线（31）相互平行。5.根据权利要求4所述的防止海洋微生物堵塞的板式热交换器板片，其特征在于：所述凹包（34）和凸包（35）的形状为圆形、方形或者水滴形中的一种或者两种以上组合。

技术总结
本发明公开了一种防止海洋微生物堵塞的板式热交换器板片，包括对称设置于板片两端的角孔区、防护区、导流区和主换热区，导流区与防护区的连接处形成两条人字状的密封槽中心线，所述导流区和主换热区之间的连接线为圆弧线，主换热区设有连续的人字波纹，在水平和竖直方向均未设加强筋，每条人字波纹水平方向的中心夹角β为50


技术研发人员：车生文 朱海舟 李效波 王彦龙 李治国 谭世奇 李晓伟
受保护的技术使用者：兰州兰石换热设备有限责任公司
技术研发日：2021.08.30
技术公布日：2021/11/21