具有微扰流结构的板式传热元件及宽流道板式换热器的制作方法

1.本技术涉及热交换设备技术领域，尤其涉及一种具有微扰流结构的板式传热元件及宽流道板式换热器。


背景技术：

2.在燃料乙醇、制糖、造纸、冶金、酒精、石油、化工等行业中，会涉及对含有大量固体颗粒、纤维悬浮物以及粘稠状或高温的流体进行加热或冷却的生产工艺。在该生产工艺中，常采用宽流道焊接板式换热器。该换热器可有效防止流道堵塞，优于其它形式的热交换设备。
3.目前，宽流道焊接板式换热器所使用的板片虽然能够保证流体畅通的流动，但板片的单位面积传热效率较低、换热器体积较大。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术的目的在于提出一种具有微扰流结构的板式传热元件，以解决上述问题或者至少部分地解决上述问题。
5.基于上述目的，本技术提供了具有微扰流结构的板式传热元件，包括：换热板对，包括两个间隙固定的换热板本体；扰流部，设置于所述换热板本体上，所述扰流部凸出所述换热板本体的板面；其中，在每组换热板对中，所述扰流部的凸出高度，小于两个所述换热板本体板面之间的间距。
6.进一步地，所述换热板对内的两个所述换热板本体上的所述扰流部相对设置。
7.进一步地，所述扰流部凸出所述换热板本体板面的高度为0.1至3.5mm。
8.进一步地，所述扰流部包括第一扰流部，所述第一扰流部沿所述换热板本体板面的横向呈正弦波状延伸。
9.进一步地，所述第一扰流部沿所述换热板本体板面的纵向等间距设有多条。
10.进一步地，在所述第一扰流部两侧间隔设有多个第二扰流部，且所述第二扰流部沿所述横向等间距设置。
11.进一步地，所述第一扰流部沿所述横向等间距设有多条。
12.进一步地，在每条所述第一扰流部两侧间隔设有第二扰流部组，其中，每个所述第二扰流部组中包含多个等间距设置的第二扰流部。
13.进一步地，相邻两个所述第二扰流部组的组间距，大于所述第二扰流部组内的相邻两个所述第二扰流部的间距。
14.基于同一发明构思，本技术还提供了一种宽流道板式换热器，包括上述具有微扰流结构的板式传热元件。
15.从上面所述可以看出，本技术提供的具有微扰流结构的板式传热元件及宽流道板式换热器，在原有传热元件的基础上，增加了凸起的扰流部。该结构在不破坏流道内主流介质的流动形态的基础上，破坏了原壁面边界层分布，减薄了层流边界层，使流动介质产生波
浪形仿生微扰动，提高了传热效率。同时，扰流部的存在，也增强了换热板本体的壁面剪切力，使本技术具有易清洗、不积料的特性。适用于高固含料浆、高粘和多纤维物料的换热场合。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本技术实施例的具有微扰流结构的板式传热元件的剖视图；
18.图2为本技术实施例的基于第一种情况的扰流部的具有微扰流结构的板式传热元件的示意图；
19.图3为本技术实施例的基于第二种情况的扰流部的具有微扰流结构的板式传热元件的示意图；
20.图4为本技术实施例的基于第三种情况的扰流部的具有微扰流结构的板式传热元件的示意图；
21.图5为本技术实施例的基于第四种情况的扰流部的具有微扰流结构的板式传热元件的示意图。
22.附图标记说明：
23.1、换热板对；1-1、换热板本体；
24.2、扰流部；2-1、第一扰流部；2-2、第二扰流部组；2-2-1、第二扰流部；3、流道。
具体实施方式
25.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。
26.需要说明的是，除非另外定义，本技术实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
27.宽流道板式传热元件，常用于对含有大量固体颗粒、纤维悬浮物的介质进行热量交换。现有的传热元件所形成的流道内壁为平面结构或凹坑结构，这样的结构虽然能保证介质流动畅通，避免流道堵塞，但会降低传热元件单位面积的传热效率。为了保证换热器整体的传热效率，只能增大传热元件的换热面积。
28.有鉴于此，如图1所示，本技术实施例提供了一种具有微扰流结构的板式传热元件，包括：换热板对1，换热板对1包括两个间隙固定的换热板本体1-1；扰流部2，设置于换热
板本体1-1上，扰流部2凸出换热板本体1-1的板面。其中，在每组换热板对1中，扰流部2的凸出高度小于两个换热板本体1-1板面之间间距的一半。
29.如图1所示，换热板对1内的两个换热板本体1-1之间形成流道3。介质在流道3内流动时，将热量传递给换热板本体1-1。换热板本体1-1再将吸收的热量传递给另一介质，由此实现两种介质在不直接接触的情况下完成热交换。
30.在本技术的实施例中，介质流入流道3后，凸起的扰流部2实现对流动介质的扰动。介质在扰动下，层流(是流体的一种流动状态，流体分层流动，互不混合)被破坏，相邻流层间不但有滑动，还有混合，形成湍流。介质的流动出现湍流后，可以发生湍流传热，使流道3中心处的温度与换热板本体1-1板面处的温度差较小，换热效率高于层流传热。
31.同时，由于扰流部2的凸出高度小于换热板对1内的两个换热板本体1-1板面之间间距的一半，即换热板对1形成的流道3内，凸起的扰流部2之间不会相互接触，如图1所示。该结构使得形成流道3的两换热板本体1-1无触点，保证含有固体颗粒、纤维悬浮物的介质能够通畅的在流道3内流动。因此，扰流部2不会对介质在流道3内的流动产生较大阻力，不会增加额外的能量消耗。
32.本技术提出的具有微扰流结构的板式传热元件，在原有传热元件的基础上，增加了凸起的扰流部2，在不破坏流道3内主流介质的流动形态的基础上，破坏了原壁面边界层分布，减薄了层流边界层，使流动介质产生波浪形仿生微扰动，提高了传热效率。同时，扰流部2的存在，增强了换热板本体1-1的壁面剪切力，使本技术具有易清洗、不积料的特性。适用于高固含料浆、高粘和多纤维物料的换热场合。
33.如图1所示，可选的，换热板对1内的两个换热板本体1-1上的扰流部2相对设置。
34.在换热板对1内，其中一个换热板本体1-1上的扰流部2与另一个换热板本体1-1无触点(即与板面及板面上设置的扰流部2均不接触)。
35.两个换热板本体1-1的扰流部2相对设置，能够进一步增加扰流部2对流动介质的扰动效果，有助于提高本技术的换热效率。
36.如图1所示，可选的，扰流部2凸出换热板本体1-1板面的高度为0.1至3.5mm。
37.扰流部2的凸出高度较低，能够避免对介质的流动造成较大阻力。
38.基于上述实施例中的扰流部2的结构，扰流部2的具体结构可分为如下几种情况。
39.第一种情况：
40.如图2所示，可选的，扰流部2包括第一扰流部2-1，第一扰流部2-1沿换热板本体1-1板面的横向呈正弦波状延伸。
41.可选的，第一扰流部2-1的宽度为0.3至10mm，或可根据流体介质类型及其他实际使用情况设定。
42.该结构使介质在流经第一扰流部2-1时，能够受到不同方向的扰动，有助于增强对流动介质的扰动效果。
43.如图2所示，可选的，第一扰流部2-1沿换热板本体1-1板面的纵向等间距设有多条。
44.可选的，相邻两个第一扰流部2-1之间的间距为0.5至100mm，或可根据流体介质类型及其他实际使用情况设定。
45.该结构使介质在流动过程中，能够连续不断的受到第一扰流部2-1的扰动，有助于
增强对流动介质的扰动效果。
46.第二种情况：
47.如图3所示，可选的，在第一扰流部2-1两侧间隔设有多个第二扰流部2-2-1，且第二扰流部2-2-1沿横向等间距设置。
48.可选的，第二扰流部2-2-1与换热板本体1-1的边缘呈一定角度，即第二扰流部2-2-1不平行于换热板本体1-1板面的横向或纵向。
49.可选的，相邻两个第二扰流部2-2-1之间的间距为0.5至100mm，或可根据流体介质类型及其他实际使用情况设定。
50.可选的，第一扰流部2-1和与之相邻的第二扰流部2-2-1之间的间距为0.5至50mm，或可根据流体介质类型及其他实际使用情况设定。
51.该结构使得介质在流动过程中，受到第一扰流部2-1和第二扰流部2-2-1同时作用。介质不仅受到第一扰流部2-1和第二扰流部2-2-1的扰动，受两者扰动的介质之间也会产生相互扰动，进一步增强对流动介质的扰动效果。
52.第三种情况：
53.如图4所示，可选的，第一扰流部2-1沿横向等间距设有多条。
54.可选的，两个横向相邻的第一扰流部2-1之间的间距为0.5至100mm，或可根据流体介质类型及其他实际使用情况设定。
55.区别于前述实施例，该结构能够对流动介质形成部分扰动或间歇扰动。
56.第四种情况：
57.如图5所示，可选的，在每条第一扰流部2-1两侧间隔设有第二扰流部组2-2。其中，每个第二扰流部组2-2中包含多个等间距设置的第二扰流部2-2-1。
58.该结构兼具上述第二种情况和第三种情况的有益效果，在此不再赘述。
59.如图5所示，可选的，相邻两个第二扰流部组2-2的组间距，大于第二扰流部组2-2内的相邻两个第二扰流部2-2-1的间距。
60.该结构使得多个第二扰流部组2-2作为一个扰动结构，而每个第二扰流部组2-2内的多个第二扰流部2-2-1作为另一个扰动结构。两种不同的扰动结构同时对流动介质形成的扰动。
61.基于同一个发明构思，结合上述各个实施例的具有微扰流结构的板式传热元件的描述，本实施例提供一种宽流道板式换热器。
62.该宽流道板式换热器包括前述任一实施例中的具有微扰流结构的板式传热元件，并具有相应实施例的有益效果，在此不再赘述。
63.本技术中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。
64.本技术的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本技术限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本技术的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本技术从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
65.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本技术的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本技术的思路下，以上实施例
或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本技术的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
66.本技术的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。