一种用于非共沸多组分混合物冷凝设置突刺的梯形板翅式换热器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于换热器领域，尤其设及一种不同沸点混合介质冷凝使用的换热 器，属于F28D的换热器领域。
【背景技术】
[0002] 不同沸点混合介质的冷凝是天然气液化（主要成分为沸点-162°C甲烧、沸 点-88°C乙烧、沸点-42°C丙烷等）、空气分离、混合冷剂制冷、石油或废塑料裂解、生物质 气生产等行业的主要工艺过程。为降低工艺过程的畑损失，此类生产工艺希望按照溫度级 别逐级冷却析出不同沸点的组分，同一股制冷剂或产物在不同溫度区间自身也进行热量交 换，因此要求冷凝设备方便实现多股介质同时换热。目前能方便实现多股介质同时换热的 设备主要是螺旋缠绕管换热器和板翅式换热器两种。螺旋缠绕管换热器为管壳结构，承压 较高，应用较广泛，但难W采取换热强化措施，换热系数较低，体积和重量难W缩减。板翅式 换热器随着近年制造工艺的改进，承压能力逐渐提高。凭其传热系数更高、更紧凑、重量更 轻的优势，在天然气液化等很多场合出现取代缠绕管换热器的趋势。
[0003] 虽然板翅式换热器在沸腾与冷凝相变工况下同样可W提供较高的换热系数，但现 有板翅式换热器的翅片形式主要是针对单相介质（重点是气相介质）换热的机理设计的： 平直翅片是扩展了换热面积和减小了水力直径；波纹翅片、银齿翅片、百叶窗翅片是在扩展 面积基础上扰动流体减薄边界层；被公认可适用于相变换热的打孔翅片、片带翅片在用于 冷凝换热时可W破坏液膜的连续性，但在高雷诺数工况也被证实效果并不比平直翅片有优 势。
[0004] 天然气液化中非共沸多组分混合介质冷凝的热阻机制与纯组分物质冷凝有明显 区别，理论分析和实验已证明换热系数比纯组分冷凝明显降低。现有对非共沸混合介质冷 凝换热的研究更多集中在含一种不凝气体的工况，采用低纹槽、人工粗糖度表面等措施减 小平均液膜厚度在纯组分冷凝时被证实效果突出的措施，在含不凝气体情况下效果有时不 明显。而天然气液化、石油裂解行业的冷凝换热过程和机理更为复杂，冷凝过程通常包含两 种W上的不凝气体，换热情况更加复杂。 阳〇化]针对上述问题，本实用新型提供了一种新的板翅式换热器，从而解决沸点不同的 多组分混合介质的冷凝。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型提供了一种新的板翅式换热器，从而解决沸点不同的多组分混合介质 的冷凝，W提高换热效率，降低流体流动阻力。
[0007] 为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
[0008] 一种用于非共沸多组分混合物冷凝的板翅式换热器，所述板翅式换热器包括互相 平行的板片，所述板片之间设置翅片，所述翅片为梯形翅片，所述梯形翅片包括倾斜于板片 的倾斜部分和水平部分，倾斜部分构成梯形的两个腰，其特征在于，在倾斜部分上通过冲压 方式加工突刺，从而使倾斜部分两侧的流体通过倾斜部分上冲压方式形成的孔连通；所述 突刺从倾斜部分沿着混合物流动方向向外延伸。
[0009] 作为优选，所述翅片包括水平部分，所述水平部分与板片平行并且与板片贴在一 起，所述倾斜部分与水平部分连接。
[0010] 作为优选，所述梯形为等腰梯形，所述突刺为等腰=角形，所述等腰=角形的底边 设置在倾斜部分上，相邻的板片的距离为H，等腰=角形底边的长度为h，相邻的倾斜部分 的距离为W，等腰=角形的顶角为b，所述突刺的延伸方向与混合物的流动方向的夹角为曰， 满足如下公式：
[0011] 6. 58*h/H=cl*Ln(X*sin(a)/w)+c2,
[0012] sin(b/2) =c3+c4*sin(a)-c5*(sin(a)) 2，
[0013] 其中Ln是对数函数，cl、c2、c3、c4、c5是系数，
[0014] 0. 24<cK0. 25, 0. 68<c2<0. 70, 0. 87<c3<0. 88,0. 68<c4<0. 70,1. 14<c5<l. 15; 阳01引 19° <a<7r，55° <b<165°;
[0016] 10mm<w<15mm，6mm<H<14mm;
[0017] 0. 19<L*sin(a) /w<0. 41，0. 29<6. 58*h/H<0. 47 ;
[0018] H是W相邻板片相对的面之间的距离，W是W等腰=角形底边的中点在等腰梯形 腰上的点在平行于板片方向延伸到等腰梯形另一条腰的距离，L为等腰=角形的顶点到底 边中点的距离；
[0019] 等腰梯形底边的锐角为c，90° <c<74°，
[0020] 作为优选，cl= 0. 2432,c2 = 0. 689，
[0021] c3 = 0. 872,c4 = 0. 698,c5 =I. 143。
[0022] 作为优选，所述突刺的延伸方向与混合物的流动方向的夹角为a,同一个倾斜部分 设置多个突刺，沿着混合物的流动方向，所述的夹角a越来越小。
[0023] 作为优选，同一个倾斜部分设置多个突刺，多个突刺交错从倾斜部分两侧向外延 伸。
[0024] 作为优选，沿着梯形翅片的长边向着短边延伸的方向，向梯形流道内延伸的突刺 长度L越来越大。
[00巧]作为优选，沿着梯形翅片的长边向着短边延伸的方向，L增加的幅度越来越大。
[0026] 作为优选，所述突刺的延伸方向与混合物的流动方向的夹角为曰，同一个倾斜部分 设置多个突刺，沿着混合物的流动方向，所述的夹角a越来越小。
[0027] 作为优选，同一个倾斜部分设置多个突刺，多个突刺交错从倾斜部分两侧向外延 伸。
[0028] 作为优选，所述突刺延伸的长度为以同一个倾斜部分设置多个突刺，沿着混合物 的流动方向，所述的长度L越来越小。
[0029] 作为优选，所述突刺为等腰=角形，所述等腰=角形的底边设置在倾斜部分上，并 且倾斜于板片，所述等腰=角形的顶角为b，同一个倾斜部分设置多个突刺，沿着混合物的 流动方向，所述的顶角b越来越大。
[0030] 作为优选，所述突刺为等腰=角形，所述等腰=角形的底边设置在倾斜部分上，并 且倾斜于板片，所述等腰=角形的底边为SI,同一个倾斜部分设置多个突刺，沿着混合物的 流动方向，所述的Sl越来越小。
[0031] 作为优选，同一个倾斜部分设置多个突刺，相邻突刺的距离为S2,沿着混合物的流 动方向，所述的S2越来越大。
[0032] 与现有技术相比较，本实用新型的板式换热器及其换热板片具有如下的优点：
[0033] 1)本实用新型首次将冲压的突刺应用到共沸多组分混合物冷凝的板翅式换热器， 克服了长期W来板翅式换热器换热效率低的问题，明显的提高了换热效率。
[0034] 2)-方面可W破坏层流底层，另一方面与"打孔"翅片相比，未因打孔损失换热面 积，而且"刺"和"孔"可W分别在不同高度上扰动流体，强化不同的热阻环节；
[0035] 3)冲压"微刺"形成的小孔，借助"微刺"下游压力场的影响，可实现翅片两侧介质 的压力及质量交换，对粘性底层和液膜的稳定性造成破坏，强化换热；
[0036] 4)针对非共沸多组分混合物的流体，能够借助"微刺"实现扩大气液界面W及气相 边界层与冷却壁面的接触面积并增强扰动；
[0037] 5)易加工实现，制作难度和成本不会明显上升；
[0038] 6)通过大量的实验，确定了最佳的板翅式换热器的结构尺寸；
[0039] 7)通过设计相邻的板片的距离为H，等腰=角形底边的长度为h，相邻的倾斜部分 的距离为W，等腰=角形的顶角为b，所述突刺的延伸方向与混合物的流动方向的夹角为a 等参数沿着流体流动方向的变化，提高了换热效率或者降