换热器用波纹板和板壳式换热器的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开一般涉及换热器技术领域，具体涉及板壳式换热器，尤其涉及换热器用波纹板和板壳式换热器。
【背景技术】
[0002]在超临界水换热技术领域，常需要抗高温、抗高压环境工作的换热器。常规的超临界水换热器采用管壳式换热器，但管壳式换热器成本较高，占地面积较大，不利于装置的轻量化与紧凑性布置。板式换热器，具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便的优点，但抗高温、抗高压能力不足。因此，市场上存在将两种换热器技术结合的需求。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型提供一种耐高温(500°C)、抗高压(23MPa以上)的板壳式换热器，其集板式、管壳式换热器的优点于一体，具有传热效率高、末端温差小、耐高温高压、紧凑化以及重量轻等优点。
[0004]在本实用新型的第一方面，提供一种换热器用波纹板，包括在其上开设的贯通的内孔，其中，两片波纹板通过对齐内孔反向交叠后，最靠近所述内孔的波纹凸起的交叠点距所述内孔的距离不大于波纹宽度以及最靠近波纹板外周的波纹凸起交叠点距波纹板外周的距离不大于波纹宽度。
[0005]在本实用新型的另一方面，还提供一种使用上述波纹板的板壳式换热器，包括使用所述波纹板全焊接连接而成的板束，其中，所述板束通过多片所述波纹板在内孔和外周处焊接连接装配而成，板侧流体在通过内孔焊接连接的接管和板束内流动，壳程流体在外壳与板束之间流动，板侧流体和壳程流体通过波纹板和内孔以及外周焊缝进行隔离。
[0006]优选地，上述波纹板采用耐高温高强度合金制成。
[0007]可选地，上述波纹板用耐高温高强度合金为镍基合金。
[0008]采用上述波纹板的换热器，提高了换热器芯体的整体刚度，提升了换热器发生塑性变形临界点所对应的工作应力。
【附图说明】
[0009]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0010]图1示出根据本实用新型的实施例的波纹板相叠合的示意图；
[0011]图2示出利用图1的波纹板形成的换热器芯体的示意图；
[0012]图3示出根据上述换热器芯体的换热器的示意图；
[0013]图4不出根据图1所不的波纹板的A部分的局部放大图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
[0015]图1是根据本实用新型的板壳式换热器所采用的波纹板相叠合的示意图。
[0016]在制作该波纹板时，首先，采用模具压制波纹板的波纹与外形，以保证其尺寸一致性，并且在每片波纹板11上分开开设两个圆形内孔13，每片波纹板11的两个内孔位置分别相互对应。
[0017]然后，两片波纹板采用激光焊接、等离子焊接或钨极氩弧焊接(TIG焊接)等方式在内孔13处焊接成波纹板对。控制焊接的热输入以减小焊接变形。保持焊缝致密，以防止产生气孔等会引起泄漏的缺陷。
[0018]图2示出根据本实用新型的板壳式换热器的芯体板束的示意图。将波纹板对组合成换热器所需波纹板板片数量的板束2，采用激光焊接、等离子焊接或TIG焊接等方式沿波纹板的外周在两个波纹板对之间进行焊接，由此将一串波纹板对组成换热器芯体板束。由相互交叠的波纹板在外周14处焊接连接形成的缝隙腔体及波纹板对上相对应的内孔13相连通，形成超临界水流体的通路。控制焊接的热输入以降低焊接变形。保持焊缝致密，以防止产生气孔等会引起泄漏的缺陷。
[0019]图3示出根据本实用新型的板壳式换热器的示意图。如图3所示，换热器包括由多片波纹板焊接起来装配成的板束、用于芯体约束的侧封板与底板、承载板束并用作压力容器的外壳。外壳采用法兰连接或全焊接连接。芯体板束2与板束顶板8之间通过焊接连接，在板束周围安装有导流板3，板束顶板8与导流板3之间也通过焊接连接，以对板束2进行预紧，并对超临界水和另一种流体进行导向和隔离，增加传热效率。芯体板束与板侧进口管嘴4、板侧出口管嘴5及筒体法兰9、10也通过焊接连接。筒体法兰9、10通过螺栓或焊接方式与外壳I连接。图3中示出板侧进口管嘴4在下方、板侧出口管嘴5在上方的实施方式。但并不限定进口在上还是出口在上。一般地，为了提高换热效率，通常板侧进口和壳侧进口为一上一下的布置，即板侧进口在上则壳侧进口在下，反之板侧进口在下壳侧进口在上亦可。
[0020]在适用于高压的环境下，外壳I优选地采用全焊接式，将换热器芯体密封焊接到外壳上，以提高承压能力，避免螺栓连接时的法兰垫片(图中未示出)在高温高压工况下的不稳定性。
[0021]工作时，超临界水(板侧流体)通过板侧进口管嘴4进入换热器芯体，流经芯体内孔13和板束2内部的缝隙腔体，形成板侧流体的进水通道，此时波纹板有用作承压与换热的双重作用。壳程流体从壳侧进口管嘴6进入到每个波纹板对之间，在外壳与板束之间的空间流动，从而板束内的超临界水与壳程流体进行换热。换热后，超临界水通过波纹板上另一侧的内孔回流到板侧出口管嘴5流出。壳程流体被加热后从壳侧出口管嘴7流出。
[0022]图4示出根据图1所示的波纹板的A部分的局部放大图。其中，d0为波纹板的波纹宽度。在本实用新型中，设置波纹板11通过对齐内孔反向交叠后，每条波纹最靠近内孔13的交叠点Al距内孔的距离dl不大于波纹宽度d0，以及最靠近波纹板外周的交叠点BI距波纹板外周的距离d2不大于波纹宽度d0。在图中，A1、A2、A3为同一条波纹靠近内孔的交叠点，其中Al为最靠近内孔的交叠点，dl为Al到内孔的距离;B1、B2、B3为同一条波纹靠近外周的交叠点，其中BI为最靠近外周的交叠点，d2为BI到外周的距离。通过上述设置，增强了内孔和板束的抗压能力。
[0023]优选地，在上述技术方案中，波纹板采用耐高温高强度的合金制作，例如，镍基合金。
[0024]采用上述波纹板的换热器，提高了换热器芯体的整体刚度，提升了换热器发生塑性变形时对应的工作能力。
[0025]以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
【主权项】
1.一种换热器用波纹板，包括在其上开设的贯通的内孔，其特征在于，两片波纹板通过对齐内孔反向交叠后，最靠近所述内孔的波纹凸起的交叠点距所述内孔的距离不大于波纹宽度以及最靠近波纹板外周的波纹凸起交叠点距波纹板外周的距离不大于波纹宽度。2.—种使用根据权利要求1所述的波纹板的板壳式换热器，包括使用所述波纹板全焊接连接而成的板束，其特征在于， 所述板束通过多片所述波纹板在内孔和外周处焊接连接装配而成，板侧流体在通过内孔焊接连接的接管和板束内流动，壳程流体在外壳与板束之间流动，板侧流体和壳程流体通过波纹板和内孔以及外周焊缝进行隔离换热。3.根据权利要求2所述的板壳式换热器，其特征在于，所述波纹板采用耐高温高强度合金制成。4.根据权利要求3所述的板壳式换热器，其特征在于，所述合金为镍基合金。
【专利摘要】本申请公开了一种换热器用波纹板和板壳式换热器，包括由多片波纹板焊接起来装配成的板束、用于芯体约束的侧封板与底板、承载板束并用作压力容器的外壳。外壳采用法兰连接或全焊接连接。该换热器的波纹板包括在其上开设的贯通的内孔，两片波纹板通过对齐内孔反向交叠后，最靠近所述内孔的波纹凸起的交叠点距所述内孔的距离不大于波纹宽度以及最靠近波纹板外周的波纹凸起交叠点距波纹板外周的距离不大于波纹宽度。采用上述波纹板的换热器，提高了换热器芯体的整体刚度，提升了换热器发生塑性变形临界点所对应的工作应力。
【IPC分类】F28F3/04, F28D9/00
【公开号】CN205332891
【申请号】CN201521086585
【发明人】李培麟, 夏晓宇, 喻灿, 栾辉宝, 杨东
【申请人】上海齐耀热能工程有限公司, 中国船舶重工集团公司第七一一研究所
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2015年12月23日