本發(fā)明涉及換熱器領(lǐng)域，具體是一種三維變空間鼓脹換熱板及等流徑閉式換熱器。
背景技術(shù)：
1、隨著換熱器技術(shù)的迅速發(fā)展，對于原油化工、紡織、含固體顆粒工業(yè)廢水、含生物質(zhì)的污水/泥等非潔凈工質(zhì)的特殊場景，發(fā)展形成了非潔凈工質(zhì)換熱器。目前傳統(tǒng)換熱器如公開號“cn106403397a”中所述，包括進氣集管、出液集管和連接在進氣集管與出液集管之間的多個換熱管，多個換熱管為弧形，并沿徑向方向間隔設(shè)置。這類環(huán)形的換熱管、板結(jié)構(gòu)，管身或板身內(nèi)形成換熱介質(zhì)流道，供潔凈工質(zhì)流動，相鄰換熱管之間則構(gòu)成非潔凈工質(zhì)流道。
2、為了保證非潔凈側(cè)通道中工質(zhì)的通過性、避免大顆粒堵塞，非潔凈工質(zhì)流道往往寬度較大，導(dǎo)致?lián)Q熱介質(zhì)流道的單側(cè)對流傳熱系數(shù)較低，換熱器體積龐大，非潔凈工質(zhì)中取熱難度較大，換熱效率以及換熱器體積無法兼得，因此亟待解決。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了避免和克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種三維變空間鼓脹換熱板及等流徑閉式換熱器。本發(fā)明縮小換熱器體積的同時，可保證換熱器具有較高的換熱效率，且換熱器內(nèi)部不易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。
2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
3、一種三維變空間鼓脹換熱板，換熱板包括兩組邊緣焊接固定的板片，兩板片的板身之間通過均勻設(shè)置的焊點焊接固定，換熱板的板腔加壓鼓脹以形成多組換熱介質(zhì)流動腔，各換熱介質(zhì)流動腔以四組呈菱形排布的焊點為邊界點，上下兩板片的相鄰兩組焊點之間構(gòu)成換熱介質(zhì)流動腔的開口，換熱介質(zhì)流動腔的各開口與相鄰的換熱介質(zhì)流動腔連通。
4、作為本發(fā)明再進一步的方案：焊點為圓形焊點，以焊點的圓心為原點建立空間直角坐標系，換熱板的板面排布方向與空間直角坐標系中z軸與x軸之間形成的平面相對應(yīng)，換熱介質(zhì)流動腔中遠距離對立布置的其中兩組焊點之間的間距為2st，換熱介質(zhì)流動腔中近距離對立布置的另外兩組焊點之間的間距為2sl，換熱介質(zhì)流動腔沿y軸方向的最大鼓脹高度為δ；則在空間直角坐標系內(nèi)，換熱介質(zhì)流動腔在y軸的輪廓坐標為：
5、
6、一種等流徑閉式換熱器，所述的一種三維變空間鼓脹換熱板同心設(shè)置在桶狀的殼體內(nèi)，殼體內(nèi)同軸設(shè)置有n圈環(huán)狀的換熱板，各換熱板的流徑自內(nèi)向外等差式遞增；換熱板內(nèi)腔構(gòu)成換熱介質(zhì)流道，相鄰換熱板之間構(gòu)成污水流道；換熱板上鉛垂設(shè)置有分區(qū)焊線，分區(qū)焊線將換熱板的換熱介質(zhì)流道均分為兩組獨立的換熱區(qū)；各換熱板的兩換熱區(qū)均設(shè)置有換熱介質(zhì)入口接頭以及換熱介質(zhì)出口接頭；第i圈換熱板中其中一組換熱區(qū)的換熱介質(zhì)出口接頭，通過分配管與第n+1-i圈換熱板中其中一組換熱區(qū)的換熱介質(zhì)入口接頭連通，以形成n組流量相同的換熱介質(zhì)通道。
7、作為本發(fā)明再進一步的方案：換熱介質(zhì)入口接頭以及換熱介質(zhì)出口接頭均設(shè)置在各換熱區(qū)的底部，換熱板位于各換熱區(qū)的板身上均設(shè)置有分隔焊線，分隔焊線包括鉛垂焊線以及交錯設(shè)置的水平焊線，鉛垂焊線與換熱板邊緣之間形成與換熱介質(zhì)入口接頭位置對應(yīng)的介質(zhì)上升通道，各水平焊線之間形成s型流道，s型流道的兩端分別與介質(zhì)上升通道以及換熱介質(zhì)出口接頭連通。
8、作為本發(fā)明再進一步的方案：殼體上設(shè)置有換熱介質(zhì)入口管以及換熱介質(zhì)出口管，換熱介質(zhì)入口管通過入口分流支管為對應(yīng)的換熱區(qū)輸送換熱介質(zhì)；換熱介質(zhì)出口管通過出口分流支管接收對應(yīng)換熱區(qū)排出的換熱介質(zhì)。
9、作為本發(fā)明再進一步的方案：各換熱板底部的焊線上沿周向均勻開設(shè)有均流孔以連通換熱板兩側(cè)的污水流道。
10、作為本發(fā)明再進一步的方案：所述換熱板的頂部設(shè)置有與換熱介質(zhì)流道連通的排氣孔，換熱板頂部的角端開口以形成供污水通過的溢流口，各換熱板的溢流口與殼體上的污水出口管高度對應(yīng)。
11、作為本發(fā)明再進一步的方案：殼體底部設(shè)置有與污水入口管連通的污水管箱，污水管箱上開設(shè)有與各污水流道位置對應(yīng)的分配孔，各分配孔自下而上向各污水流道內(nèi)提供污水；殼體底部設(shè)置有向外排污的排污口，所述污水管箱上在殼體外開設(shè)有排污接頭。
12、作為本發(fā)明再進一步的方案：殼體頂部的開口通過封蓋封閉，封蓋上開設(shè)有檢修孔，各換熱板上的排氣孔均位于檢修孔沿鉛垂方向的投影范圍內(nèi)；封蓋上沿徑向均勻設(shè)置有加強筋，封蓋上還設(shè)置有供吊裝封蓋的吊耳。
13、作為本發(fā)明再進一步的方案：殼體內(nèi)沿軸向設(shè)置有驅(qū)動軸，驅(qū)動軸受驅(qū)動電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動軸上固定有沿殼體徑向設(shè)置的清潔桿，封蓋與換熱環(huán)板之間存在安裝間隙以供清潔桿轉(zhuǎn)動，清潔桿上間隔設(shè)置有鉛垂布置的毛刷，毛刷的刷面與對應(yīng)換熱板的板面接觸。
14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
15、1、本發(fā)明對換熱板進行鼓脹設(shè)計，通過計算得到換熱板的最佳鼓脹輪廓，使其換熱效率最大化，在縮小換熱器體積的同時，可保證換熱器具有較高的換熱效率，且換熱器內(nèi)部不易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。
16、2、本發(fā)明換熱介質(zhì)流道的等流徑設(shè)計，使換熱介質(zhì)通過換熱器內(nèi)部時，所有換熱介質(zhì)流路的流動截面積和流通長度都完全相同，實現(xiàn)換熱介質(zhì)流量的均勻分配，實現(xiàn)對潔凈工質(zhì)熱量的充分利用，提高了換熱效率，避免了同心圓式設(shè)計換熱管內(nèi)外圈流徑不一致而影響換熱。
17、3、本發(fā)明的非潔凈工質(zhì)通過污水管箱的分配孔，分配至相鄰換熱板之間的污水流道中，自下而上流動并通過溢流口匯聚后從污水出口管中流出，鉛垂方向流徑均相同，形成等流徑的污水流路，確保換熱均勻。
18、4、本發(fā)明相鄰的換熱板之間無任何管路障礙物，通過電機驅(qū)動清潔桿旋轉(zhuǎn)，會使原生污水具備水平方向上同心旋轉(zhuǎn)速度，該旋轉(zhuǎn)一方面使污水自身的流速增加，增加湍流擾動，另一方面，刷組上的軟刷毛直接物理接觸換熱板的換熱表面，清除長時間運行可能產(chǎn)生的污垢及生物膜沉積，板外側(cè)始終保持“全新”的狀態(tài)，物理清除表面沉積的生物膜或污垢同時，使得污水側(cè)的壁面熱阻為0，維持換熱器的換熱性能，實現(xiàn)“預(yù)防性自清潔”和“非潔凈側(cè)擾流換熱強化”的雙重目的。
1.一種三維變空間鼓脹換熱板，其特征在于，換熱板(6)包括兩組邊緣焊接固定的板片(61)，兩板片(61)的板身之間通過均勻設(shè)置的焊點(63)焊接固定，換熱板(6)的板腔加壓鼓脹以形成多組換熱介質(zhì)流動腔(62)，各換熱介質(zhì)流動腔(62)以四組呈菱形排布的焊點(63)為邊界點，上下兩板片(61)的相鄰兩組焊點(63)之間構(gòu)成換熱介質(zhì)流動腔(62)的開口，換熱介質(zhì)流動腔(62)的各開口與相鄰的換熱介質(zhì)流動腔(62)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維變空間鼓脹換熱板，其特征在于，焊點(63)為圓形焊點，以焊點(63)的圓心為原點建立空間直角坐標系，換熱板(6)的板面排布方向與空間直角坐標系中z軸與x軸之間形成的平面相對應(yīng)，換熱介質(zhì)流動腔(62)中遠距離對立布置的其中兩組焊點(63)之間的間距為2st，換熱介質(zhì)流動腔(62)中近距離對立布置的另外兩組焊點(63)之間的間距為2sl，換熱介質(zhì)流動腔(62)沿y軸方向的最大鼓脹高度為δ；則在空間直角坐標系內(nèi)，換熱介質(zhì)流動腔(62)在y軸的輪廓坐標為：
3.一種等流徑閉式換熱器，其特征在于，如權(quán)利要求1或2所述的一種三維變空間鼓脹換熱板同心設(shè)置在桶狀的殼體(1)內(nèi)，殼體(1)內(nèi)同軸設(shè)置有n圈環(huán)狀的換熱板(6)，各換熱板(6)的流徑自內(nèi)向外等差式遞增；換熱板(6)內(nèi)腔構(gòu)成換熱介質(zhì)流道，相鄰換熱板(6)之間構(gòu)成污水流道；換熱板(6)上鉛垂設(shè)置有分區(qū)焊線(60)，分區(qū)焊線(60)將換熱板(6)的換熱介質(zhì)流道均分為兩組獨立的換熱區(qū)；各換熱板(6)的兩換熱區(qū)均設(shè)置有換熱介質(zhì)入口接頭(64)以及換熱介質(zhì)出口接頭(65)；第i圈換熱板(6)中其中一組換熱區(qū)的換熱介質(zhì)出口接頭(65)，通過分配管(13)與第n+1-i圈換熱板(6)中其中一組換熱區(qū)的換熱介質(zhì)入口接頭(64)連通，以形成n組流量相同的換熱介質(zhì)通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種等流徑閉式換熱器，其特征在于，換熱介質(zhì)入口接頭(64)以及換熱介質(zhì)出口接頭(65)均設(shè)置在各換熱區(qū)的底部，換熱板(6)位于各換熱區(qū)的板身上均設(shè)置有分隔焊線(68)，分隔焊線(68)包括鉛垂焊線以及交錯設(shè)置的水平焊線，鉛垂焊線與換熱板(6)邊緣之間形成與換熱介質(zhì)入口接頭(64)位置對應(yīng)的介質(zhì)上升通道，各水平焊線之間形成s型流道，s型流道的兩端分別與介質(zhì)上升通道以及換熱介質(zhì)出口接頭(65)連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種等流徑閉式換熱器，其特征在于，殼體(1)上設(shè)置有換熱介質(zhì)入口管(11)以及換熱介質(zhì)出口管(12)，換熱介質(zhì)入口管(11)通過入口分流支管(111)為對應(yīng)的換熱區(qū)輸送換熱介質(zhì)；換熱介質(zhì)出口管(12)通過出口分流支管(121)接收對應(yīng)換熱區(qū)排出的換熱介質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種等流徑閉式換熱器，其特征在于，各換熱板(6)底部的焊線上沿周向均勻開設(shè)有均流孔(69)以連通換熱板(6)兩側(cè)的污水流道。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種等流徑閉式換熱器，其特征在于，所述換熱板(6)的頂部設(shè)置有與換熱介質(zhì)流道連通的排氣孔(67)，換熱板(6)頂部的角端開口以形成供污水通過的溢流口(66)，各換熱板(6)的溢流口(66)與殼體(1)上的污水出口管(15)高度對應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種等流徑閉式換熱器，其特征在于，殼體(1)底部設(shè)置有與污水入口管(14)連通的污水管箱(141)，污水管箱(141)上開設(shè)有與各污水流道位置對應(yīng)的分配孔(142)，各分配孔(142)自下而上向各污水流道內(nèi)提供污水；殼體(1)底部設(shè)置有向外排污的排污口(16)，所述污水管箱(141)上在殼體(1)外開設(shè)有排污接頭(143)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種等流徑閉式換熱器，其特征在于，殼體(1)頂部的開口通過封蓋(2)封閉，封蓋(2)上開設(shè)有檢修孔(21)，各換熱板(6)上的排氣孔(67)均位于檢修孔(21)沿鉛垂方向的投影范圍內(nèi)；封蓋(2)上沿徑向均勻設(shè)置有加強筋(23)，封蓋(2)上還設(shè)置有供吊裝封蓋(2)的吊耳(22)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種等流徑閉式換熱器，其特征在于，殼體(1)內(nèi)沿軸向設(shè)置有驅(qū)動軸(4)，驅(qū)動軸(4)受驅(qū)動電機(3)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動軸(4)上固定有沿殼體(1)徑向設(shè)置的清潔桿(5)，封蓋(2)與換熱環(huán)板之間存在安裝間隙以供清潔桿(5)轉(zhuǎn)動，清潔桿(5)上間隔設(shè)置有鉛垂布置的毛刷(51)，毛刷(51)的刷面與對應(yīng)換熱板(6)的板面接觸。