一种均匀流动的同心圆流道换热圆盘的制作方法

本技术属于换热、反应、干燥，涉及圆盘换热/干燥器。

背景技术：

1、化工、制药、食品、淤泥处理等行业普遍存在需要均匀加热（冷却）、以及均匀混合的单元过程，尤其是部分在催化剂辅助作用下发生放热、吸热反应的热敏物料，其对温度均匀性要求较高，需要采取适当的方式或合理的设施对发生反应的物料实时取热或加热，使得物料温度准确地均匀地维持在一定范围，进而使得物料各处的反应强度、转化率一致性满足要求。部分场合除了温度稳定与均匀之外还要求物料组份均匀，需要采取措施对有限空间内的物料搅拌使其均匀化。

2、温度一致性偏差范围要求较宽的场合，一般采用管式、板式换热元件的结构加热即可满足要求，对于物料纤维、品质不敏感的场合，采用通用搅拌叶桨即可满足均质要求。但是在精细化工、制药、食品行业，部分物料恒温、均匀性要求高，使得反应转化率更加一致，并且还要对物料的扰动小，以获得更高的产品品质。流动均匀（速度、方向、状态）、温度分布梯度小，换热与扰动小的搅拌在这些行业是较为复杂的单元过程与设备结构。

3、圆盘换热是一种常见的用于干燥、加热、冷却热敏性物料的换热芯体，其通常在一根中空的轴管上向设置多个换热圆盘，换热圆盘内的加热工质一般为蒸汽或导热油，采用蒸汽作为热源时，依靠蒸汽冷凝释放潜热换热，此时蒸汽在换热盘内的均匀流动依赖于各处密度差使得蒸汽均匀充满整个圆盘内腔，放热冷凝后，局部密度减小，蒸汽迅速补充，凝结水依靠轴管导出。

4、采用蒸汽作为热源加热时其温度在180℃左右，对应的饱和蒸汽压力为1.0mpa。如需要更高的加热温度，则饱和蒸汽压力提高较快；加热温度为220℃，对应的饱和蒸汽压力为2.37mpa，加热温度为260℃时对应的蒸汽饱和压力为4.7mpa。压力超过1mpa时，轴管的动静转换接头的密封安全可靠性将是较大的工程难题，换热转盘的圆环板厚度也会大幅度增加。由此当加热温度超过220℃时会采用导热油作为加热热媒工质，导热油在1mpa以下，其饱和蒸气压约为300℃，导热油的热稳定性可满足大多数场合需求。采用导热油加热时依靠导热油的无相变显热温降而加热换热盘外的物料，此时换热转子的导热油的流程、换热转盘内导热油的流道对放热效果影响很大，需要合理设计换热转子上换热轮盘导热油的流程，并使得各个换热转盘内的导热油均匀地在一定速度下流动，避免导热油的短路、滞留。

5、无相变传热场合，对流传热系数约为流速的0.8次方成比例变化，在湍流状态下，流速为0.2m/s时，导热油的对流传热系数约为200w/(m2.℃),流速0.4m/s时，导热油对流传热系数约为450w/(m2.℃)。专利文献所载，采取在换热圆盘内采用径向流动方式或环向管子依次环绕方式，径向流动方式结构简单，较为常用；但是不同直径上的加热介质通流面积随直径大幅度变化，因此盘内加热介质的流速变化幅度大；流速变慢，加热介质的对流传热系数降低，对应部位盘面给热能力低于平均值，盘面给热能力一致性差。尤其在盘面外缘部位局部空间内加热介质流速过低而滞流，成为盘面温度、给热的洼域。环向管子环绕方式，管内流动速度一致，管壁给热能力一致性好，但是，管外盘面径向表面形状为波浪形，管外流体扰动过于剧烈，搅拌阻尼大。而且相邻管间相接触连接时焊接质量不好，盘子刚度低，相邻管间通过螺旋状扁钢相连时，扁钢为二次传热面积，给热效率低于一次传热面积。

技术实现思路

1、本实用新型为了解决上述背景技术存在的问题和不足，提供一种同心圆流道换热圆盘，改善换热圆盘内流体流动的流动速度大小、均匀性，进而提高换热圆盘的对流传热性能。

2、本实用新型的技术方案：一种均匀流动的同心圆流道换热圆盘，含有圆环板，两个圆环板外缘相扣合相接构成圆环盘，圆环盘内有空腔，圆环盘内缘套接在衬套上，在衬套的被圆环盘包裹的环形范围内设有穿过衬套的分布孔，分布孔用于流体进出圆环盘，衬套内是轴管，轴管设有与分布孔对应的通孔，轴管是流体输送的通道，圆环盘内设有多个同心圆环形导流板、径向隔板、多个径向折流板，所述同心圆环形导流板、径向隔板、径向折流板将圆环盘内的空腔隔成多条同心不同直径的基本为环向流动的流道，流道的流动路径为由较小直径的流道流向较大直径的流道，再由较大直径的流道流向较小直径的流道，流体通过分布孔进入圆环盘、返回轴管。

3、优选的，圆环盘外盘面呈平面或锥面，两个圆环板周边采用环形柱连接或环形板连接或折弯对接形成间隔，使圆环盘内构成空腔结构，同心圆环形导流板、径向隔板、径向折流板宽度与圆环盘内壁之间的距离相对应。

4、进一步的，同心圆环形导流板圈数为单数条，同心圆环形导流板的长度为非整圆长度，从内向外第奇数个同心圆环形导流板的两端部不与径向隔板相接，其中一端自由，相邻奇数的同心圆环形导流板的另一端与径向折流板角型相接，第偶数个同心圆环形导流板的一端与径向隔板t型相接，另一端自由，同心圆环形导流板上、下顶面与圆环盘内壁连接。

5、更进一步的，径向隔板设有两个，长的径向隔板的长度为换热圆环的半径，在衬套外壁与圆环板外缘之间径向设置，短的径向隔板的长度为第一环形流道的径向宽度，在衬套外壁与第一个同心圆环形导流板之间径向设置。

6、进一步的，在圆环盘内空腔的流道中设有拉撑定距柱，拉撑定距柱两端与圆环盘内壁焊接。优选的，拉撑定距为圆形或圆环形或椭圆形或椭圆环形。

7、进一步的，圆环板盘面上压制有凸起，凸起在流道宽度范围内均匀布置，凸起用于流体扰流。凸起向内或向外，轮廓为圆形或椭圆形。

8、优选的，同心圆环形导流板、径向隔板、径向折流板与构成圆环盘的两个圆环板的内壁接触并间断焊接。

9、进一步的，多个圆环盘与一个衬套组成一个换热转盘组件，多个圆环盘等间距布置套装在圆柱状的衬套上，相邻圆环盘的圆环板内缘折边并且相接，相接缝隙采用连续焊接连接，最外端两个圆环盘的外侧圆环板的内缘折边，折边处的内壁与衬套外壁接触焊接相连。

10、本实用新型的有益效果：提出了一种换热圆环盘内同心圆形流道的实施方式，在圆环转盘内流道的通流面积变化幅度小，流动速度变化小，传热性能稳定。并且，根据强化传热的需要，可调整改变流道间距，提高均匀流动的速度，进而可强化盘内对流传热性能水平。

技术特征：

1.一种均匀流动的同心圆流道换热圆盘，含有圆环板（1），两个圆环板（1）外缘扣合相接构成圆环盘，圆环盘内有空腔，圆环盘内缘套接在衬套（6）上，在衬套（6）的被圆环盘包裹的环形范围内设有穿过衬套（6）的分布孔（8），分布孔（8）用于流体进出圆环盘，衬套（6）内是轴管，轴管设有与分布孔（8）对应的通孔，轴管是流体输送的通道，其特征是：圆环盘内设有多个同心圆环形导流板（2）、径向隔板（3）、多个径向折流板（4），所述同心圆环形导流板（2）、径向隔板（3）、径向折流板（4）将圆环盘内的空腔隔成多条同心不同直径的基本为环向流动的流道，流道的流动路径为由较小直径的流道流向较大直径的流道，再由较大直径的流道流向较小直径的流道，流体通过衬套上的分布孔（8）进入圆环盘、返回轴管。

2.根据权利要求1所述的一种均匀流动的同心圆流道换热圆盘，其特征是：圆环盘外盘面呈平面或锥面，两个圆环板（1）周边采用环形柱连接或环形板连接或折弯对接形成间隔，使圆环盘内构成空腔结构，同心圆环形导流板（2）、径向隔板（3）、径向折流板（4）宽度与圆环盘内壁之间的距离相对应。

3.根据权利要求1所述的一种均匀流动的同心圆流道换热圆盘，其特征是：同心圆环形导流板（2）圈数为单数条，同心圆环形导流板（2）的长度为非整圆长度，从内向外第奇数个同心圆环形导流板（2）的两端部不与径向隔板（3）相接，其中一端自由，相邻奇数的同心圆环形导流板（2）的另一端与径向折流板（4）角型相接，第偶数个同心圆环形导流板（2）的一端与径向隔板（3）t型相接，另一端自由，同心圆环形导流板（2）上、下顶面与圆环盘内壁连接。

4.根据权利要求3所述的一种均匀流动的同心圆流道换热圆盘，其特征是：径向隔板（3）设有两个，长的径向隔板（3）的长度为换热圆环的半径，在衬套（6）外壁与圆环板（1）外缘之间径向设置，短的径向隔板（3）的长度为第一环形流道的径向宽度，在衬套（6）外壁与第一个同心圆环形导流板（2）之间径向设置。

5.根据权利要求1所述的一种均匀流动的同心圆流道换热圆盘，其特征是：在圆环盘内空腔的流道中设有拉撑定距柱（5），拉撑定距柱（5）两端与圆环盘内壁焊接。

6.根据权利要求5所述的一种均匀流动的同心圆流道换热圆盘，其特征是：拉撑定距柱（5）为圆形或圆环形或椭圆形或椭圆环形。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种均匀流动的同心圆流道换热圆盘，其特征是：圆环板（1）盘面上压制有凸起（7），凸起（7）在流道宽度范围内均匀布置，凸起（7）用于流体扰流。

8.根据权利要求7所述的一种均匀流动的同心圆流道换热圆盘，其特征是：凸起（7）向内或向外，轮廓为圆形或椭圆形，凸起（7）的高度为圆环板（1）厚度的0.8～1.5倍。

9.根据权利要求1-6任一所述的一种均匀流动的同心圆流道换热圆盘，其特征是：同心圆环形导流板（2）、径向隔板（3）、径向折流板（4）与构成圆环盘的两个圆环板（1）的内壁接触并间断焊接。

10.根据权利要求1-6任一所述的一种均匀流动的同心圆流道换热圆盘，其特征是：多个圆环盘与一个衬套（6）组成一个换热转盘组件，多个圆环盘等间距布置套装在圆柱状的衬套（6）上，相邻圆环盘的圆环板内缘折边并且相接，相接缝隙采用连续焊接连接，最外端两个圆环盘的外侧圆环板的内缘折边，折边处的内壁与衬套（6）外壁接触焊接相连。

技术总结
本技术是一种均匀流动的同心圆流道换热圆盘，两个圆环板外缘相扣合相接构成内有空腔的圆环盘，圆环盘套接在衬套上，衬套设有分布孔，分布孔用于流体进出圆环盘，衬套内是轴管，轴管设有与分布孔对应的通孔，圆环盘内设有多个同心圆环形导流板、径向隔板、多个径向折流板，同心圆环形导流板、径向隔板、径向折流板将圆环盘内的空腔隔成多条同心不同直径的基本为环向流动的流道，流道的流动路径为由较小直径的流道流向较大直径的流道，再由较大直径的流道流向较小直径的流道，流体通过分布孔进入圆环盘、返回轴管。有益效果：同心圆形流道通流面积变化幅度小，流动速度变化小，传热性能稳定。

技术研发人员：邹建东,张玉福,谢腾腾,李金波,何义明,冯森森,赵国相,胡三恩,邵岩,解文芳,朱宏雷,余建勇
受保护的技术使用者：上海蓝滨石化设备有限责任公司
技术研发日：20230816
技术公布日：2024/2/29