專利名稱：通道數(shù)變更式集成換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種換熱設(shè)備，尤其涉及一種通道數(shù)變更式集成換熱器。
背景技術(shù)：
在化工工藝流程中，常常需要有同一股冷源去冷卻多股熱流體，而這些熱流體的 進(jìn)出口溫度又有很大的差異，或需要同一股熱源去加熱多股冷流體，而這些冷流體的進(jìn)出 口溫度也不相同的工藝需求。甚至有多股冷流體去冷卻多股熱流體或稱作多股熱流體加熱 多股冷流體的工藝需求。按常規(guī)設(shè)計(jì)方法，要實(shí)現(xiàn)上述要求，必須要設(shè)計(jì)多臺(tái)同冷源的冷卻 器或同熱源的多臺(tái)加熱器。但采用流體通道數(shù)變更法的設(shè)計(jì)，即可把上述多臺(tái)換熱器集成 在同一臺(tái)換熱器中實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在用兩股熱流體a和b用同一股冷流體c來(lái)冷卻的工藝需要為 例，來(lái)說(shuō)明集成的方法。令兩股熱流體的進(jìn)出口溫度需求有很大的差別設(shè)熱流體b的進(jìn)出 口溫度僅是熱流體a溫度段中的某一段，但熱量是平衡的，即Q #a+Q #b = Q #。。按常 規(guī)做法要設(shè)計(jì)A、B兩臺(tái)冷卻器:A臺(tái)為熱流體a和冷流體c 一臺(tái)，B臺(tái)為熱流體b和冷流體 c 一臺(tái)。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)方案不僅要設(shè)計(jì)制造兩臺(tái)換熱器，而且冷流體c由于熱流體a和b的溫 度需求不同，因此要求冷流體c要按熱流體a和b的溫度需求的不同而分別提供當(dāng)A臺(tái)冷 卻器的冷流體c的溫度升到適合B臺(tái)冷卻器冷流體c的溫度要求時(shí)，冷流體c從A臺(tái)冷卻 器抽出一部分到B臺(tái)換熱器中冷卻熱流體b，當(dāng)冷流體c完成冷卻熱流體b以后，冷流體c 又要返回A臺(tái)冷卻器，和剩留在A臺(tái)冷卻器中的冷流體c匯合，一起繼續(xù)完成冷卻熱流體a 的任務(wù)。否則，A、B兩臺(tái)冷卻器要提供兩股溫度不同的冷流體c，要用一股冷流體c冷卻兩 臺(tái)換熱器時(shí)，則對(duì)B臺(tái)冷卻器來(lái)講冷端溫差太大造成不可逆損失太大，而離開熱端的冷流 體c冷量沒(méi)得到充分利用導(dǎo)致冷源浪費(fèi)。由此可見，冷流體c從A臺(tái)冷卻器的適當(dāng)位置中 抽出，再?gòu)倪m當(dāng)位置加入，是能量利用最合理的做法，但使A臺(tái)冷卻器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性增 加很多。采用兩臺(tái)冷卻器的方案時(shí)，冷卻器的熱流體和冷流體的通道數(shù)相等，熱通道和冷通 道間隔設(shè)置。
發(fā)明內(nèi)容為了解決同一股冷源(或熱源)冷卻(加熱)多股熱流體(冷流體)需要多臺(tái)換 熱器的問(wèn)題，本實(shí)用新型采用流體通道數(shù)變更法，提供了一種將多股冷流體和多股熱流體 集成的通道數(shù)變更式集成換熱器。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為，一種通道數(shù)變更式集成換熱器，包括芯體，芯體包 括疊加放置的多個(gè)最小換熱單元，最小換熱單元包括依次放置的第一通道層、第二通道層、 第三通道層和第四通道層，第二通道層設(shè)有抽出口一和抽入口一，第四通道層設(shè)有連通抽 出口一的抽入口二和連通抽入口一的抽出口二，第二通道層包括密封地在抽出口一和抽入 口一之間的另一流體通道結(jié)構(gòu)，該另一流體通道結(jié)構(gòu)包括連通第二通道層內(nèi)外的進(jìn)口三和 出口三。本實(shí)用新型可通過(guò)在第二通道層中的另一流體通道結(jié)構(gòu)引入另一股流體，可以把
3原來(lái)需多臺(tái)換熱器完成的工藝過(guò)程，用一臺(tái)集成式換熱器來(lái)完成，大幅度的降低了裝置管 路配置的工作量，減少了換熱器的支架數(shù)量和換熱器占據(jù)的有效空間，使化工工藝過(guò)程配 置的換熱器成本、裝置成本大幅度降低，把化工工藝裝置技術(shù)提高到一個(gè)新的水平。

圖1為本實(shí)用新型最小換熱單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中的第二通道層結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖1中的第四通道層結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)描述。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型通道數(shù)變更式集成換熱器包括芯體以及封頭、接管等附件。封頭和接 管的結(jié)構(gòu)，以及封頭、接管以及芯體之間的連接與現(xiàn)有的換熱器相同，是本技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員所熟知的技術(shù)，在本實(shí)用新型中不再作詳細(xì)描述。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別 在于對(duì)芯體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。本實(shí)用新型通道數(shù)變更式集成換熱器的芯體由多個(gè)(三個(gè)以上) 最小換熱單元組成，多個(gè)最小換熱單元疊加放置，整臺(tái)換熱器的最小換熱單元數(shù)量由流體 的流量來(lái)決定。圖1示出了本實(shí)用新型的最小換熱單元結(jié)構(gòu)。參見圖1，最小換熱單元包括依次放置的第一通道層1、第二通道層2、第三通道層 3和第四通道層4，第一通道層1和第三通道層3通入冷流體，第二通道層2和第四通道層4 通入熱流體。第一通道層1和第四通道層4的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的換熱器相同，即在兩端部分別 設(shè)置封頭，翅片在兩端部的封頭之間，流體從進(jìn)口接管通入一端的封頭，然后在翅片上流動(dòng) 到另一端的封頭，最后從出口接管流出換熱器。第二通道層2和第四通道層4的結(jié)構(gòu)分別如圖2和圖3所示。參見圖2，第二通 道層2由封條60、61、62、63、64和65構(gòu)成流體的對(duì)外密封，其余無(wú)封條密封處為流體進(jìn)口 或流體出口，在流體進(jìn)口或流體出口處設(shè)有流體的進(jìn)出口導(dǎo)流片，同時(shí)設(shè)置進(jìn)出口封頭。在 該層的上部和下部分別設(shè)置進(jìn)口一 21和出口一 26，導(dǎo)流片81、82和導(dǎo)流片87、88分別設(shè) 置在進(jìn)口一 21和出口一 26處。在導(dǎo)流片81、82的下側(cè)依次設(shè)置翅片71和出口導(dǎo)流片一 83,84,出口導(dǎo)流片一 83、84大概在第二通道層2的中上部位置。在導(dǎo)流片87、88的上側(cè)依 次設(shè)置翅片73和入口導(dǎo)流片一 85、86，入口導(dǎo)流片一 85、86大概在第二通道層2的中下部 位置。第二通道層2的側(cè)面設(shè)有連通出口導(dǎo)流片一 84的抽出口一 22和連通入口導(dǎo)流片 一 85的抽入口一 25。在上部，a熱流體沿圖中箭頭所示方向流動(dòng)，即先從進(jìn)口一 21進(jìn)入， 然后依次流經(jīng)導(dǎo)流片81和82、翅片71以及出口導(dǎo)流片一 83、84，最后從抽出口一 22流出 第二通道層2。在下部，熱流體a先從抽入口一 25進(jìn)入，然后依次流經(jīng)入口導(dǎo)流片一 85和 86、翅片73以及導(dǎo)流片87和88，最后從出口一 26流出第二通道層2。在第二通道層2的 中部，并且在出口導(dǎo)流片一 83、84和入口導(dǎo)流片一 85、86之間設(shè)置另一流體通道結(jié)構(gòu)。該 另一流體通道結(jié)構(gòu)包括進(jìn)口三23、入口導(dǎo)流片三51、52，翅片72，出口導(dǎo)流片三53、54和出 口三24。翅片72在入口導(dǎo)流片三51、52和出口導(dǎo)流片三53、54之間，封條61、62將出口導(dǎo) 流片一 83、84和入口導(dǎo)流片三51、52密封，封條63、64將出口導(dǎo)流片三53、54和入口導(dǎo)流 片一 85、86密封，從而使得另一流體通道結(jié)構(gòu)與出口導(dǎo)流片一 83、84和入口導(dǎo)流片一 85、86密封。分別在進(jìn)口三23和出口三24處設(shè)置入口封頭(圖中未示)和出口封頭(圖中未 示)，熱流體b由入口封頭導(dǎo)入進(jìn)口三23，然后經(jīng)入口導(dǎo)流片三51、52轉(zhuǎn)向均勻分布后，進(jìn) 入換熱翅片72，熱流體b完成換熱后，經(jīng)出口導(dǎo)流片三53、54轉(zhuǎn)向后再由出口三24導(dǎo)入出 口封頭，最后經(jīng)出口接管離開換熱器。參見圖3，第四通道層4由封條66、67、68和69構(gòu)成流體的對(duì)外密封，其余無(wú)封條 密封的地方是流體的進(jìn)出口。分別在第四通道層4的上部和下部設(shè)置進(jìn)口二 41和出口二 44，導(dǎo)流片91、92和導(dǎo)流片97、98分別設(shè)置在進(jìn)口二 41和出口二 44處。在導(dǎo)流片91、92 和導(dǎo)流片97、98之間自上而下依次設(shè)置翅片74、入口導(dǎo)流片二 93和94、翅片75、出口導(dǎo)流 片二 95和96、以及翅片76，入口導(dǎo)流片二 93、94和出口導(dǎo)流片二 95、96分別位于第四通道 層4的中上部和中下部。第四通道層4的側(cè)面設(shè)有連通入口導(dǎo)流片二 93的抽入口二 42和 連通出口導(dǎo)流片二 96的抽出口二 43，抽入口二 42和抽出口二 43分別處在與抽出口一 22 和抽入口一 25相對(duì)應(yīng)的位置，并且通過(guò)封口或其他結(jié)構(gòu)分別與抽出口一 22和抽入口一 25 連通。一股熱流體a從進(jìn)口二 41進(jìn)入第四通道層4，然后沿圖中箭頭所示方向流動(dòng)，依次流 經(jīng)導(dǎo)流片91、92和翅片74后進(jìn)入入口導(dǎo)流片二 93。另一股熱流體a先從抽入口二 42進(jìn)入 到入口導(dǎo)流片二 93，然后和原先在第四通道層4中的熱流體a —起依次流經(jīng)入口導(dǎo)流片二 93和94、翅片75、進(jìn)入出口導(dǎo)流片二 95。在抽出口二 43處，一部分熱流體a被抽出第四通 道層4，剩下的熱流體a依次流經(jīng)翅片76和導(dǎo)流片97、98后離開第四通道層4。通道數(shù)變更式集成換熱器的上端部具有封頭(圖中未示出)，在該封頭內(nèi)包含了 熱流體a的所有通道，熱流體a由進(jìn)口接管進(jìn)入該封頭，再由該封頭進(jìn)入第二通道層2的進(jìn) 口一 21和第四通道層4的進(jìn)口二 41，從而把熱流體a引入換熱器。在與抽出口一 22和抽 入口二 42相對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)置另一封頭(或其他結(jié)構(gòu))，該封頭將抽出口一 22和抽入口 二 42連通，從而使得第二層通道層2上部的熱流體a從抽出口一 22流經(jīng)封頭后進(jìn)入抽入 口二 42。經(jīng)入口導(dǎo)流片二 93、94的導(dǎo)流，把從抽入口二 42加入的以及從翅片74流入的熱 流體a分布均勻后進(jìn)入翅片75。同樣，在與抽入口一 25和抽出口二 43相對(duì)應(yīng)的位置處設(shè) 置另外的封頭(或其他結(jié)構(gòu))，該封頭將抽入口一 25和抽出口二 43連通，從而將第四層通 道層4上、中部的部分熱流體a抽出并導(dǎo)入到入口導(dǎo)流片二 85中，抽出后剩余的熱流體a 經(jīng)出口導(dǎo)流片二 96的導(dǎo)流重新均勻分布進(jìn)入翅片76。在換熱器的下端部還設(shè)置另外的封 頭，在翅片76中的熱流體a完成換熱后由導(dǎo)流片97、98導(dǎo)流轉(zhuǎn)彎后由出口二 44導(dǎo)入該封 頭，最后經(jīng)出口接管離開換熱器。在本實(shí)用新型中，第一通道層1和第三通道層3是冷流體的通道，第二通道層2是 熱流體a和熱流體b共用的一層，第四通道層是熱流體a的單獨(dú)通道。在換熱器的上部和 下部，為一層冷流體和兩層熱流體a進(jìn)行換熱的純粹熱流體a的換熱器結(jié)構(gòu)，但在換熱器中 部，由于加入了 一股熱流體b，使換熱器在中部變成一層冷流體和一層熱流體a以及一層冷 流體和一層熱流體b換熱的集成式換熱器。為了在原先是熱流體a的第二通道層次2中加 入另一股熱流體b，采取的方法是先把熱流體a抽出第二通道層2，并加入到第四通道層4 中和第四通道層4原來(lái)的熱流體a混合一起后與冷流體進(jìn)行換熱，在第二通道層2中部空 出的空間把熱流體b加入利用起來(lái)。當(dāng)熱流體b完成換熱冷卻后，從第二通道層2中抽出， 該層的冷端剩余部分再給熱流體a使用，因此熱流體a再?gòu)牡谒耐ǖ缹?中抽出一部分，加 入到第二通道層2中與冷流體進(jìn)行換熱，完成換熱冷卻后離開換熱器。對(duì)熱流體a而言，在換熱器兩個(gè)端部的通道數(shù)是在中部的兩倍，在中部通道數(shù)減少一半的地方，安排了另一股 熱流體，通過(guò)這種方式，把本來(lái)兩臺(tái)不同溫度熱流體的換熱器，實(shí)現(xiàn)了集成一臺(tái)換熱器的目 的。 把上述實(shí)施例的流體流動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)180度(進(jìn)口變出口，出口變進(jìn)口)，并把熱流 體和冷流體對(duì)換，則該換熱器就變成一臺(tái)兩股冷流體被一股熱流體加熱的集成式換熱器。 本實(shí)用新型四個(gè)通道層的布置順序不限于上述實(shí)施例，只要能滿足第一通道層或第三通道 層夾在第二通道層和第四通道層之間即可。
權(quán)利要求通道數(shù)變更式集成換熱器，包括芯體，其特征在于，所述芯體包括疊加放置的多個(gè)最小換熱單元，所述最小換熱單元包括依次放置的第一通道層(1)、第二通道層(2)、第三通道層(3)和第四通道層(4)，所述第二通道層(2)設(shè)有抽出口一(22)和抽入口一(25)，所述第四通道層設(shè)有連通所述抽出口一(22)的抽入口二(42)和連通所述抽入口一(25)的抽出口二(43)，所述第二通道層(2)包括密封地設(shè)置在所述抽出口一(22)和抽入口一(25)之間的另一流體通道結(jié)構(gòu)，所述另一流體通道結(jié)構(gòu)包括連通所述第二通道層(2)內(nèi)外的進(jìn)口三(23)和出口三(24)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通道數(shù)變更式集成換熱器，其特征在于，所述另一流體通道 結(jié)構(gòu)還包括連通所述進(jìn)口三(23)的入口導(dǎo)流片三(51、52)、連通所述出口三(24)的出口 導(dǎo)流片三(53、54)以及在所述入口導(dǎo)流片三(51、52)和出口導(dǎo)流片三(53、54)之間的翅片 (72)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通道數(shù)變更式集成換熱器，其特征在于，所述換熱器還包括 一封頭，所述抽出口一(22)通過(guò)所述封頭連通所述抽入口二(42)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通道數(shù)變更式集成換熱器，其特征在于，所述換熱器還包括 另一封頭，所述抽入口一(25)通過(guò)所述另一封頭連通所述抽出口二(43)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通道數(shù)變更式集成換熱器，其特征在于，所述第二通道層(2) 分別在所述抽出口一(22)和抽入口一(25)處設(shè)置出口導(dǎo)流片一(83、84)和入口導(dǎo)流片一 (85,86)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通道數(shù)變更式集成換熱器，其特征在于，所述第四通道層(4) 分別在所述抽入口二(42)和抽出口二(43)處設(shè)置入口導(dǎo)流片二(93、94)和出口導(dǎo)流片二 (95,96)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種通道數(shù)變更式集成換熱器，包括芯體，芯體包括疊加放置的多個(gè)最小換熱單元，最小換熱單元包括依次放置的第一通道層、第二通道層、第三通道層和第四通道層，第二通道層設(shè)有抽出口一和抽入口一，第四通道層設(shè)有連通抽出口一的抽入口二和連通抽入口一的抽出口二，第二通道層包括密封地在抽出口一和抽入口一之間的另一流體通道結(jié)構(gòu)，該另一流體通道結(jié)構(gòu)包括連通第二通道層內(nèi)外的進(jìn)口三和出口三。本實(shí)用新型降低了裝置管路配置的工作量，減少了換熱器的支架數(shù)量和換熱器占據(jù)的有效空間，降低了成本。
文檔編號(hào)F28D9/00GK201672829SQ201020190710
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者張國(guó)興, 章有虎, 陳環(huán)琴 申請(qǐng)人:杭州中泰過(guò)程設(shè)備有限公司