专利名称：干燥湿介质的换热器及方法
技术领域：
本发明涉及通常用于从气体中去除溶剂的换热器及方法，例如干燥一种湿介质。本发明作为干燥压缩空气的换热器和方法特别有用。因为设计新颖，本发明可以在一个甚至同一个焊接的换热器壳体中干燥压缩空气。
背景技术：
干燥压缩空气需要的步骤有冷却空气使水冷凝、收集这些水、最后加热所述的空气以将其输送到各种压缩空气控制设备。现有技术中，所述的冷却步骤和加热步骤是在具有一个冷凝器的不同的换热器中进行的，例如位于其间的一个旋风分离器。这就导致装置非常昂贵且笨重。没有实现如何在同一个换热器壳体中实现所有这些步骤。这样，就有一种改进换热器的需求。
发明内容
本发明是通过提供一种换热器来解决上述问题的，该换热器设置一个内部跨接通路，允许湿介质折返回自身，在第一步骤冷却自身、最后步骤中加热自身，这样就会有高效率。本发明还在焊接的换热器中划分出分隔区域允许水的冷凝和流出。
一方面，本发明提供了一种换热器，包括具有凹槽图案和进口、出口连接件的多个板，所述板被置于壳体中并且被焊接在一起形成用于两种介质的分开的通道，第一组通道设置用于允许第一介质在第一成对板之间流动，并且第二组通道设置用于允许第二介质在另一成对板之间流动。
根据本发明，在所述的壳体中由隔板至少限定一个界定的地带，所述的隔板在所述的用于所述第二介质的第二组通道中隔开区域，同时在所述的用于所述第一介质的第一组通道中没有隔开区域。所述的地带具有一个进口和一个出口，所述进口以跨接通路的形式设置在第一成对通道和第二组通道之间，所述出口用于第一介质通过所述区域在所述界定的地带中在与所述第一介质热交换下的循环。
一个实施例中，至少一个较远的出口设置在第一组通道上并且连接到一个仅允许液体通过的外部阀。
优选地，在所述第一组通道中，分隔区域以能够降低所述第一介质流速的空间的形式设置。
第二方面，本发明提供一种干燥湿介质的方法，其中所述的湿介质作为第一介质循环，冷却剂作为第二介质循环。
所述的湿介质可以是含水的压缩空气，所述的冷却剂可以是一种氟化烃，例如氟里昂。
下面将结合附图详细描述本发明，其中图1是根据本发明的典型换热器板；图2是第一组通道中的流动的示意图；图3是第二组通道中的流动的示意图。
优选实施方式板式换热器是两种不同介质之间换热的广泛知晓的设备。板式换热器应用广泛，本发明并不限于下面描述的特定设备，但是在干燥压缩空气方面特别有用。本发明还极其容易应用到全焊接型换热器上。这就意味着所述的换热器通常包括具有凹槽图案的换热板和两种介质的进口和出口连接件。所述的换热板被置于壳体中并且被焊接在一起形成一个固定的单元。用于两介质的分开的通道就这样形成了，两种介质在另一成对的板之间以相反的方向流动。该技术是公知的，在此就不再赘述了。
本发明能够干燥压缩空气，该压缩空气在8巴、45℃时可以达到百分之百的相对湿度。所述的空气首先被冷却，于是水冷凝并且被收集起来，然后空气被再次加热到合适的温度，例如37℃，这样在输送干燥过的空气的管道和机器上就不会发生冷凝。如同下面详细描述的，引入的湿空气通过与换热器一部分中输出的干空气进行热交换从而被第一次冷却。在所述换热器的第二部分中，所述空气通过与冷却剂换热进一步被冷却。水的冷凝和收集发生在该第二部分。最后，又在第一部分，干空气通过与引入的空气逆流热交换而被加热。
图1表示了一个典型的矩形换热板，同传统换热板一样具有凹槽和凸脊图案。每个第二换热板同传统换热板一样以交叉的形式设置有这些的凹槽和凸脊。如同传统做法，第一组通道形成于第一成对板之间，第二组通道形成于另一第二成对板之间。但是，与传统换热器相反，隔板3用于将换热器的第一部分1和第二部分2隔开。这个界定的地带1适当地位于换热板的一角并且大约延伸到换热板中部。所述的隔板3仅影响第二组通道中的流动。所述隔板是于另一换热板上的接触的凹槽与凹壁之间通过连续焊接形成的。这种隔板的更为详细讨论在授予EP Technology AB的欧洲专利1097346中有描述。
第一组通道具有一个进口4用于第一介质A，例如空气。但是第一组通道没有通往外部的通常的空气出口。取而代之的是有一个跨接通路5使介质A从第一组通道进入到第二组通道中。所述的跨接通路5通常可以通过在换热板上制造一个缝隙而形成。所述的缝隙位于隔板3内侧，例如位于换热器的第一部分1中。所述的跨接通路5适当地靠近边缘设置。
第一组通道还设置有其它出口。至少有一个冷凝水的出口6。该出口被连接到阀8，该阀8被设计成只允许水通过而空气不能通过。优选地，还有用于冷凝水的第二出口7，被设置在钩状收集凸脊9的钩状部分中。出口7可以连接到相同的阀8或另外的阀(未图示)。所述的收集凸脊9以与隔板3相同的方式形成，但是仅影响第一组通道。
在第一组通道中还设置有多个分隔区域10，这些分隔区域中没有形成凹槽或凸脊。这些区域的作用是降低经过的介质的流速，例如降低到4m/s，并且获得没有涡旋的层流。这样有助于冷凝所述的水。
所述的第二通道具有下述连接件。具有用于第一介质A，例如空气的出口11，所述空气经过所述跨接通路5进入。该界定的地带的出口11的位置与所述跨接通路5对角地相对。第二介质B，例如冷却剂，从进口12进入并且从出口13流出。
结合附图2和3中示出的流动示意图描述换热器的功能。在干燥过程中，所述空气进口和空气出口应被定位成朝上，同时水的出口6和7应该被定位成朝下。
图2表示第一组通道中的流动。因为在这里没有隔板，所以虽然与第二组通道中的不同的介质A和B具有换热关系，同样的介质A流经整个换热器。所述的隔板3用虚线表示。所述湿空气从换热器第一部分1中的进口4进入。(所述湿空气被预先冷却到130-140℃。)通过与流出空气的逆流热交换，流入空气被冷却到45℃到23℃。所述空气进入到换热器的第二部分2，在其中所述空气被进一步冷却到例如10℃。而且，水被冷凝、收集，经过出口6、7。
由于如图1所示的分隔区域10的作用，冷凝效率被加强了。但是如果流速足够小，则分隔区域10就没有必要了。为了达到足够小的流速则还可以增加凹槽的高度。但是凹槽的高度，例如约为3mm导致分隔区域的高度为大约6mm都是优选的，因此换热器将具有更牢固的结构而且将更紧凑，并且其制造过程包括弯曲和焊接换热板的过程都被简化。
而且，所述收集凸脊和出口7也不需要了，但是具有所述收集凸脊和出口7是优选的。所述收集凸脊9帮助将所述空气向下转向并且防止空气对冷凝水施加提升力。
在换热器第二部分中，空气转向上并且从所述跨接通路5被引出进入到另一侧，例如进入到第二组通道中。
第二组通道中的流动如图3所示。在换热器的第一部分1中，空气A通过所述的跨接通路5进入并且通过出口11排出。在该流通过程中，所述流出空气被流入空气加热，例如从10℃加热到37℃。
换热器第二部分中的冷却剂，可以是氟化烃，例如氟里昂，通过进口12进入并且从出口13流出。因为隔板3，第二部分中的冷却剂通常与第一部分中的空气分隔开，即使这两种介质在同一对板之间，本申请称之为第二组通道中流动。
本领域技术人员会理解本发明已经解决了干燥湿空气并且在同一换热器中实施所要求的冷却和加热步骤的问题。因为由隔板和跨接通路形成了所述界定的地带，获得了非常有效的工序。所述换热器也适用于其它工序，例如将溶剂从气体中分离出来。本文中的术语干燥等同于将溶解于另一种气体中的任何蒸汽或者气体冷凝。本发明的范围仅受所附的权利要求的限定。
权利要求
1.一种换热器，包括具有凹槽图案和进口、出口连接件的多个板，所述板被置于壳体中并且被焊接在一起形成用于两种介质(A、B)的分开的通道，第一组通道设置用于允许第一介质(A)在第一成对板之间流动，并且第二组通道设置用于允许第二介质(B)在另一成对板之间流动，其特征在于，在所述的壳体中由隔板(3)至少限定一个界定的地带(1)，所述的隔板(3)在所述的用于所述第二介质(B)的第二组通道中隔开区域，同时在所述的用于所述第一介质的第一组通道中没有隔开区域，所述的地带(1)具有一个进口(5)和一个出口(11)，所述进口(5)以跨接通路的形式设置在第一成对通道和第二组通道之间，所述出口(11)用于第一介质(A)通过所述区域在所述界定的地带(1)中在与(本身)所述第一介质(A)热交换下的循环。
2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，至少一个较远的出口(6、7)设置在第一组通道上并且连接到一个仅允许液体通过的外部阀(8)。
3.如权利要求1或2所述的换热器，其特征在于，所述的跨接通路(5)是设置在相应板中的一个缝隙。
4.如前述权利要求中任一所述的换热器，其特征在于，所述的板基本上是矩形的并且所述的界定的地带(1)位于所述板的一个角上。
5.如权利要求4所述的换热器，其特征在于，所述的跨接通路(5)被设置在所述板中部附近的位置，靠近边缘，并且所述界定的地带(1)的出口位于与所述跨接通路(5)对角地相对的位置。
6.如前述权利要求中任一所述的换热器，其特征在于，在所述第一组通道中，分隔区域(10)以能够降低所述第一介质(A)流速的空间的形式设置。
7.如权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述的分隔区域(10)设置成没有凹槽的平的区域的形式。
8.如权利要求6或7所述的换热器，其特征在于，在所述板中所述的界定的地带(1)的外侧设置有多个分隔区域(10)。
9.如权利要求2到8中任一所述的换热器，其特征在于，一个收集凸脊(9)位于所述板中所述界定的地带(1)的外侧并且设置成将冷凝液体疏导到一个第二较远的出口(7)中，所述第二较远的出口(7)设置在第一组通道中并且连接到一个设置成仅允许液体通过的外部阀(8)。
10.如权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述的收集凸脊(9)是钩状的，并且所述第二较远的出口(7)设置在所述的钩状部分中。
11.一种干燥湿介质的方法，其特征在于，在如权利要求2到10中任一所述的换热器中的循环，所述湿介质作为第一介质(A)且一种冷却剂作为第二介质(B)。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述的湿介质是含水的压缩空气。
13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述冷却剂是一种氟化烃，例如氟里昂。
全文摘要
本发明涉及干燥湿介质的换热器和方法。在所述换热器中设有一个内部跨接通路(5)，在冷却自身的第一步骤和加热自身的最后步骤中，允许所述湿介质在由隔板(3)界定的地带(1)中折回自身。本发明的特征还在于允许在换热器内冷凝和收集水的分隔区域(10)。本发明能够在同一换热器壳体中干燥压缩空气。
文档编号B21D53/26GK1748117SQ200480003437
公开日2006年3月15日 申请日期2004年1月29日 优先权日2003年2月3日
发明者L·佩松 申请人:先进流体科技有限公司, Ep技术股份公司