一種板式換熱器中使用的密封墊片的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于換熱器領域，尤其涉及一種板式換熱器，屬于F28D的換熱器領域。
【背景技術】
[0002]一般情況下，板式換熱器板片兩側冷、熱流體通道的橫截面積是相等的(圖1a)。在此種情況下，如果兩種流體的流量(指體積流量)相差不大，此時同一種流體的流道可以采取互相平行并聯的方式，如圖la，此時板式換熱器兩側流體的換熱系數相差不大，整個換熱器換熱系數很高，而且這樣設置還可以使得兩種流體的進出口都在一個端板5上，如圖1b所示，有利于板式換熱器的拆解檢修和板片清洗。但是如果兩種流量相差較大的流體進行換熱時，如果兩種流體都采取并聯的流體通道，則會出現較小流量的流速太低，從而導致更低的換熱系數。因此通常將低流量流體通道設置成串聯的形式，如圖2a所示，這樣就無法將冷熱流體的四個進出口全部設置在一個端板上，只能設置在兩個端板5、6上，如圖2b所示，在兩個端板上都設置流體進出接口，在換熱器跟管路處于連接狀態時，板式換熱器將拆卸困難，需要兩端拆卸，造成檢修不便。
【發明內容】
[0003]本發明僅用同一種板片改變密封結構來實現冷、熱側流體流通截面積不相等的需求，而且這些板片組裝而成的板式換熱器采用單側接管的組裝形式，可以節省很大的安裝和維修費用。
[0004]為了實現上述目的，本發明的技術方案如下:
[0005]一種板式換熱器中使用的密封墊片，所述密封墊片中設置至少一個分流密封墊，所述分流密封墊將流經換熱板片的換熱流體的流動路徑分成至少兩個分程流道，分流墊片設置開口，使得換熱板片中的分程流道為串聯結構，從而使換熱流體在換熱板片上形成S形流道。
[0006]作為優選，分流密封墊的開口長度LI，分流密封墊的長度為L2，分流流道寬度W，則滿足如下關系式:
[0007]Ll/L = a-b*Ln(Ll/W)_c*(Ll/W)；
[0008]其中L = L1+L2 ；
[0009]400<L<800mm, 80<Ll<140mm, 130<ff<150mm ；Ln 是對數函數
[0010]0.17〈L1/L〈0.22，0.5<L1/W<1.1
[0011]0.18〈a〈0.21，0.014〈b〈0.016，0.0035〈c〈0.004。
[0012]作為優選，沿著流體流動的方向，同一板片上由分流密封墊形成的不同的分流流道的寬度W不斷的減少。
[0013]作為優選，密封墊片采用橡膠材料，所述橡膠材料由以下重量份數的原料制成:三元乙丙橡膠7-9份，丁苯膠3-6份，氧化鋅6-8份，白炭黑13-15份，促進劑4_5份，發泡劑2-8份，環烷油5-6份，鈦白粉20份，天然橡膠50-55份，萊茵散10-13份，硅橡膠15-17份，碳化硅2份，三聚腈胺2份，防老劑0.6份至1.5份，軟化劑4份至6份，硫化劑2.2份至4份。
[0014]一種板式換熱器，包括前面所述的密封墊片。
[0015]與現有技術相比較，本發明的板式換熱器及其換熱板片具有如下的優點:
[0016]I)本發明僅用同一種板片密封結構來實現冷、熱側流體流通截面積不相等的需求，而且這些板片組裝而成的板式換熱器采用單側接管的組裝形式，可以節省很大的安裝和維修費用。
[0017]2)本發明在傳統板片結構基礎上設計了將板片換熱區域分割成幾部分的流程分割密封槽，以與相應形狀的密封橡膠墊片配合，實現將整個板片的流通截面分割成幾小部分，流體在一個板片通道內的流動長度由在分割前的一個流程變成分割后的多個流程，從而提高流速。方便板式換熱器設計時，流量相差較大兩種流體換熱情況下換熱面積和流通面積的匹配。
[0018]3)本發明通過多次試驗，得到一個最優的換熱板片優化結果，并且通過試驗進行了驗證，從而證明了結果的準確性。
[0019]4)開發了新的換熱板片的材料。
[0020]5)開發了新的密封墊片的材料。
[0021]6)通過通道寬度的變化設置，提高了換熱系數。
【附圖說明】
[0022]圖1是一個流道并聯的現有技術板式換熱器示意圖；
[0023]圖2是流道串聯的現有技術板式換熱器的示意圖；
[0024]圖3是本發明分程板片結構的示意圖；
[0025]圖4是本發明分程墊片的結構示意圖；
[0026]圖5是本發明的流量大的流體的板片結構示意圖；
[0027]圖6是本發明分程板片的結構示意圖；
[0028]圖7是圖3的分程板片的尺寸示意圖。
[0029]附圖標記如下:
[0030]I第一流體進口，2第一流體出口，3第二流體進口，4第二流體出口，5端板，6端板，7分流流道，8分流密封槽，9分流密封墊，10換熱板片，11分流流道，12分流流道。
【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0032]本文中，如果沒有特殊說明，涉及公式的，“/”表示除法，“ X 表示乘法。
[0033]一種板式換熱器中使用的換熱板片10，所述換熱板片10中設置至少一個分流部件，所述分流部件將流經換熱板片的換熱流體的流動路徑分成至少兩個分程流道7，所述的換熱板片10中的分程流道7為串聯結構。通過上述的分程流道7的串聯結構，使得流體因此經過所有的分程流道7，如圖6所示，從而使換熱流體在換熱板片10上形成S形流道。
[0034]通過設置分流部件，使得流量小的流體可以充滿整個換熱板片，從而避免了出現一些流體短路的換熱區域，從而增加了換熱系數，提高了整個換熱器的換熱系數；此外，通過設置分流部件，使得小流量的流體也能夠實現在多個板片中的流體通道的并聯，如圖1a所示，避免了為了提高換熱系數而將小流體通道設置為圖2a所示的串聯的結構，從而可以使得流體的四個進出口 1-4都設置在同一個端板上，從而使得維護方便。
[0035]作為優選，大流量流體的體積流量是小流量流體的體積流量的2倍以上。
[0036]作為優選，分流部件是通過密封槽8和密封墊9實現的，所述密封槽8設置在換熱板片上，通過將密封墊9插入到密封槽8內，從而形成分流部件。
[0037]作為優選，分流部件是通過在換熱板片上直接設置密封條來實現。作為優選，密封條和換熱板片一體化制造。
[0038]在換熱板片的流體進口和出口的上下兩端上，即圖3的上下兩端，分流部件在一端是封閉的，在另一端是設置開口的，其中沿著左右方向，開口位置是交替設置在上下兩端，這樣保證流體通道形成S形。
[0039]請注意，前面以及后面所提到的上下左右方向并不限定于使用狀態中的是上下左右方向，此處僅僅是為了表述圖3中的板片的結構。
[0040]圖3、6所述的板片因為設置了兩個分流部件，因此流體的進出口設置在上端和下端。當然也可以設置I個或者奇數個分流部件，此時的流體的進出口位置就位于同一端上，即同時位于上端或下端。
[0041]如前所述的S形流道可以是半個S形，例如只設置一個分流部件的情況，也可以是整個S形，例如圖3、6的形式，也可以是多個一個S形和/或半個S形的組合，例如設置大于2個分流部件的情況，例如3個分流部件就是I 一個S形和半個S形的組合，4個分流部件就是2個S形，等等以此類推。
[0042]對于采用密封墊的形式，作為優選，密封墊與板式換熱器換熱板片之間的設置的墊片一體化設計，因此本發明也提供了一中板式換熱器中在換熱板片之間使用的墊片。所述墊片中設置至少一個分流密封墊9，所述分流密封墊9將流經換熱板片的換熱流體的流動路徑分成至少兩個分程流道7，所述的換熱板片10中的分程流道7為串聯結構，從而使換熱流體在換熱板片10上形成S形流道。
[0043]在數值模擬和實驗中發現，通過設置分流部件，能夠使得換熱器換熱系數增加，但是同時也帶來流動阻力的增加。通過數值模擬和實驗發現，對于分流流道的寬度，如果過小，會導致流動阻力過大，換熱器的承壓太大，而且可能產生流道兩側邊界層沿著流體流動方向重合，而導致換熱系數下降，，同理，分流流道過大也會導致降低板式換熱器的換熱系數，因此對于分流通道7具有一個合適的數值；對于分流部件開口的長度也有一定的要求，如果開口過小，會導致流體通過開口流過的數量過小，在增加壓力的同時降低了換熱系數，同理，如果過大，則流體會產生短路區域，起不到相應的換熱效果，因此對于開口也有一個合適的長度。因此在分流部件的開口長度、分流部件的長度、分流流道寬度之間滿足一個最優化的尺寸關系。
[0044]因此，本發明是通過多個不同尺寸的換熱器的上千次數值模擬以及試驗數據，在滿足工業要求承壓情況下(2.5MPa以下)，滿足最大換熱量的情況下，總結出的最佳的換熱板片的尺寸優化關系。
[0045]如圖7所示，分流部件的開口長度LI，分流部件的長度為L2，分流流道寬度W，則滿足如下關系式:
[0046]Ll/L = a-b*Ln(Ll/W)_c*(Ll/W)；
[0047]其中L = L1+L2 ；
[0048]400<L<800mm, 80<Ll<140mm, 130<ff<150mm ；Ln 是對數函數
[0049]0.17〈L1/L〈0.22，0.5<L1/W<1.1
[0050]0.18〈a〈0.21，0.014〈b〈0.016，0.0035〈c〈0.004。
[0051]其中開口長度是沿著分流部件，從開口出現的位置沿伸到流體通道的最遠的位置，如圖7中的A點。
[0052]作為優選，a= 0.19, b = 0.015，c = 0.0037 ；
[0053]作為優選，隨著L1/W的不斷增加，a的數值不斷減少；
[0054]作為優選，隨著L1/W的不斷增加，b、c的數值不斷增加。
[0055]作為優選，分流通道的流體的流速為0.4-0.8m/s，優選，0.5 — 0.6m/s，在此流速下采取上述公式得到的換熱效果最好。
[0056]優選，換熱器換熱板的板間距4-6mm，優選5mm。
[0057]對于圖4中的采用密封墊的與墊片一體化的形式，也滿足上述公式情況下，換熱效果最優。
[0058]作為優選，多個分流部件是互相平行。
[0059]作為優選，沿著流體流動的方向(即距離換熱板片的流體入口越遠)，同一換熱板片上不同的分流流道的寬度W不斷的減少。例如，圖3中的分流流道7的寬度大于分流流道11，分流流道11的寬度大于分流流道12。通過分流流道寬度W不斷的減少可以使得流體不斷的加速，避免因為動力不足導致的流體運行緩慢。
[0060]作為優選，沿著流體流動的方向，同一分流流道的寬度W不斷的減少。例如，分流流道7內，沿著流體流動方向(即圖3從上到下)，寬度W不斷的減少。此時，對于前面公式中的W采用的是平均寬度W。
[0061]作為優選，不同換熱板片上，距離換熱器流體入口越遠