一种板管式换热器的制作方法

本发明涉及能源回收利用技术领域，尤其是指一种板管式换热器。

背景技术：

对低品位废流体能量的回收再利用，一直是节能领域研究重点。低品位废流体能量回收，最大的问题是污垢堵塞、沉积及其造成的换热系数的大幅度降低。对于大型污流体系统，可通过过滤等处理手段解决该问题，对于淋浴、洗头床等中小型污水系统，采用过滤等处理手段则显得不经济，且处理过程热损耗大，甚至可能无法热回收或使热回收失去经济意义。

中国实用新型专利ZL201120240147.X免拆洗离心污水换热器，从一定程度上解决了污垢堵塞、沉积及其造成的换热系数大幅降低的问题，但该技术一般适用于大型污水系统，对于中小型污水系统显然不合适。

中国实用新型专利ZL200810244379.5一种高效易清洗污水换热器，虽然适合于中小型污水系统，其由污水箱体内布置的蛇形换热管进行换热；但是蛇形换热管需要支撑，蛇形换热管的支撑和蛇形换热管本身均成为换热器污水流道内的障碍，也易造成污垢堵塞和沉积，需清洗的频率高，清洗也比较麻烦。同时对于中小型污水系统，当污水流量少时，污水不能完全浸没蛇形换热管，还会造成换热面积的浪费。

其他种类的换热器，如壳管换热器、浸没式换热器等，也均存在堵塞、沉积、换热系数低，清洗不易等问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种板管式换热器，其结构紧凑，安装方便，可以小型化，也可以用于大型污流体系统，流体流动顺畅、有效地防止污垢堵塞、沉积等现象，且便于清洗和维护，降低使用成本。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种板管式换热器，包括芯体，芯体包括A板及B板；A板设有A板沉槽，A板沉槽的背面为A板沉槽凸起；B板设有与A板沉槽对应的B板沉槽，B板沉槽的背面为B板沉槽凸起；A板沉槽凸起设置于B板沉槽内，且A板沉槽凸起与B板沉槽之间形成介质流道。

其中，所述A板沉槽包括并列设置于A板的若干横槽及用于将相邻横槽串通的端槽。

其中，所述端槽为连接相邻横槽同一端的弧形槽。

优选的，所述介质流道的截面呈月牙形。

其中，所述介质流道的月牙形截面由多段曲线组成，该多段曲线包括设置于A板的A板外压曲线段、分别与该A板外压曲线段的两端连接的A板内压曲线段、设置于B板的B板内压曲线段及分别与该B板内压曲线段的两端连接的B板外压曲线段。

其中，所述A板或者B板的厚度为：

按外压设计时

按内压设计时

其中，P为芯体流体设计压力；

D_1n为A板外压曲线段或者B板外压曲线段的当量直径；

D_2n为A板内压曲线段或者B板内压曲线段的当量直径；

[σ]为A板外压曲线段或者B板外压曲线段材料的抗拉强度；

σ为A板内压曲线段或者B板内压曲线段材料的抗拉强度；

η为A板内压曲线段或者B板内压曲线段的安全系数；

所述月牙形的介质流道的平均壁厚

η₃为月牙形的介质流道壁的抗拉强度安全系数；月牙形的介质流道当量直径D₃＝L/π；其中，L为月牙形的介质流道的周长；

实际使用时，所述A板或者B板的厚度为s_1n、s_2n、s₃中的最大值与安全余量a之和。

优选的，还包括箱体，所述芯体装设于箱体。

优选的，还包括箱体，所述芯体装设于箱体，所述芯体至少设置有两组。

进一步的，所述箱体内设有用于对流体的流向进行导向的若干导向板，所述芯体安装于若干导向板。

本发明的有益效果：

(1)本发明结构紧凑，可以小型化、使得安装和放置方便，可以应用于淋浴、洗头床等中小型污流体系统，也可以用于大型污流体系统，其使用灵活，适应范围广。本发明对污流体的热量进行回收，降低加热水的能耗，节省资源，降低使用成本，节能环保。

(2)本发明采用在A板设置A板沉槽，在B板设置B板沉槽，A板和B板均采用板片加波纹结构进行强化换热，换热系数高。A板和B板采用板管结构组合成芯体，A板沉槽的整体平滑性好，污流体流动顺畅，有效的避免了污垢堵塞、沉积及其造成的换热系数大幅度降低问题；另外净流体在换热流道中吸热效果好，污流体与净流体热交换效果好。

(3)本发明安装方便，对A板和B板进行冲压等就可以得到相应的沉槽，其制造相对容易，减低生产的成本。

(4)本发明采用A板和B板板管结构，其结构稳定，使用寿命长，并且便于对A板沉槽和换热流道进行清洗，其维护成本低。

附图说明

图1为本发明实施例一的立体结构示意图。

图2为本发明实施例一另一视角的立体结构示意图。

图3为本发明实施例一的立体结构分解示意图。

图4为本发明实施例一截面的局部结构示意图。

图5为本发明实施例一所述的A板的立体结构示意图。

图6为本发明实施例一所述的A板剖切后的立体结构示意图。

图7为本发明实施例二的立体结构分解示意图。

图8为本发明实施例二截面的局部结构示意图。

图9为本发明实施例三的立体结构示意图。

图10为本发明实施例三的立体结构分解示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

实施例一。

如图1至图6所示，一种板管式换热器，包括芯体20，芯体20包括A板30及B板40；A板30设有A板沉槽301，A板沉槽301的背面为A板沉槽凸起302；B板40设有与A板沉槽301对应的B板沉槽401，B板沉槽401的背面为B板沉槽凸起402；A板沉槽凸起302设置于B板沉槽401内，且A板沉槽凸起302与B板沉槽401之间形成介质流道60。进一步的，还包括盖板10，该所述盖板10盖设于A板30。

实际应用时，可以直接让污流体(即污水)流入芯体20的A板沉槽301中。也可以在芯体20上设置盖板10，通过在盖板10上设置盖板进水孔101，使盖板进水孔101与A板沉槽301连通，便于流体进入到A板沉槽301，当然也可以采用其他方式来连通A板沉槽301，比如接头等。根据使用的需要，在B板40设置进介质接头309和出介质接头308，使进介质接头309和出介质接头308均与介质流道60连通，便于流体进入或流出介质流道60。

淋浴、洗头床等用过后的污流体(即污水)，带有可以回收的热量，将污流体通过盖板进水孔101引入到A板沉槽301中，污流体流经A板沉槽301后，再从A板沉槽301中流出。同时将需要加热的净流体(即自来水)，通过进介质接头309进入到介质流道60中，净流体在介质流道60中吸收A板沉槽301中污流体热量，实现净流体与污流体之间热量交换，净流体吸热后从出介质接头308中流出，最后将净流体引至淋浴、洗头床等用水处使用。

需要具体说明的是，盖板10可以盖住A板30并密封A板沉槽301，使污流体仅在A板沉槽301中流动；也可以只盖住A板30，使污流体在盖板10与A板30之间流动(包括A板沉槽301)。盖板10与A板30之间的连接、A板30与B板40之间的连接，均可以根据承压能力的不同需求，从而选择焊接密封或者通过胶条压封等。

本发明结构紧凑，可以小型化、使得安装和放置方便，可以应用于淋浴、洗头床等中小型污流体系统，也可以用于大型污流体系统，其使用灵活，适应范围广。

本发明在A板30设置A板沉槽301，在B板40设置B板沉槽401，A板30和B板40均采用板片加波纹结构进行强化换热，换热系数高。A板30和B板40采用板管结构组合成芯体20，A板沉槽301的整体平滑性好，污流体流动顺畅，有效的避免了污垢堵塞、沉积及其造成的换热系数大幅度降低问题；另外净流体在介质流道60中吸热好，污流体与净流体热交换效果好。

本发明安装方便，对A板30和B板40进行冲压等就可以得到相应的沉槽，其制造相对容易，减低生产的成本。

本发明采用A板30和B板40板管结构，其结构稳定，使用寿命长，并且便于对A板沉槽301和介质流道60进行清洗，其维护成本低。

本实施例中，所述A板沉槽301包括并列设置于A板的若干横槽303及用于将相邻横槽303串通的端槽304。进一步的，所述端槽304为连接相邻横槽303同一端的弧形槽。由于B板沉槽401对应A板沉槽301，所述A板和B板均有相应的沉槽结构，其仅尺寸大小存在差别。若干横槽303增加污流体和净流体的热量交换，流体迂回流动，使净流体充分吸热；所述端槽304为弧形槽，使得相邻横槽303的转角为无障碍通道，其过渡平滑，进一步避免了污垢堵塞、沉积及其造成的换热系数大幅度降低的问题。

应用时，介质流道60的截面可以采用多种形状，如U型弯流道、圆形流道、椭圆形流道等，以适应不同换热场所要求。本实施例中，优选的，所述介质流道60的截面呈月牙形，加大流体扰动，增大换热系数，加强流体的热量交换。

本实施例中，所述介质流道60的月牙形截面由多段曲线组成，该多段曲线包括设置于A板30的A板外压曲线段305、分别与该A板外压曲线段305的两端连接的A板内压曲线段306、设置于B板40的B板内压曲线段405及分别与该B板内压曲线段405的两端连接的B板外压曲线段406。具体的，根据承受压力的大小，将多段曲线设为内压曲线段和外压曲线段，设计时，便于对A板30和B板40的厚度进行计算，设计实用、合理的厚度，避免产生设计缺陷，且避免材料的浪费，降低生产的成本。同时介质流道60采用多段曲线内外压设计，能够有效的减少流体的阻力。

本实施例中，提供计算A板或者B板厚度的计算公式，所述A板或者B板的厚度为：

按外压设计时

按内压设计时

其中，P为芯体流体设计压力；

D_1n为A板外压曲线段305或者B板外压曲线段406的当量直径；

D_2n为A板内压曲线段306或者B板内压曲线段405的当量直径；

[σ]为A板外压曲线段305或者B板外压曲线段406材料的抗拉强度；

σ为A板内压曲线段306或者B板内压曲线段405材料的抗拉强度；

η为A板内压曲线段306或者B板内压曲线段405的安全系数；

所述月牙形的介质流道60的平均壁厚

η₃为月牙形的介质流道60壁的抗拉强度安全系数；月牙形的介质流道60当量直径D₃＝L/π；其中，L为月牙形的介质流道60的周长；

实际使用时，所述A板或者B板的厚度取s_1n、s_2n、s₃中的最大值，并再加上安全余量a。所述安全余量a为根据实际生产需求选择的系数。

实施例二。

如图7和图8所示，本实施例二与实施例一的不同之处在于：还包括箱体50，所述芯体20装设于箱体50。

实际应用时，将芯体20安装于箱体50时，箱体50的底面可以与B板沉槽凸起402抵接，使得流体在箱体50与B板沉槽凸起402围成的流体槽70中流动，如图8所示。箱体50的底面也可以不抵接B板沉槽凸起402，使得流体在B板40与箱体50之间(包括流体槽70)中流动。在上述实施例一的基础上，再增加箱体50，可以将污流体引入流体槽70中，使得介质流道60中的净流体同时吸收流体槽70和A板沉槽301中污流体的热量，其吸热效果好，充分利用芯体20的结构来进行热量交换。当然，根据使用的需求，流体槽70或A板沉槽301均可以单独配合介质流道60进行污流体与净流体之间的热量交换。

实施例三。

如图9和图10所示，本实施例三与实施例二的不同之处在于：所述芯体20装设于箱体50，所述芯体20至少设置有两组，每个芯体20的介质流道60连通。

本实施例中，多个芯体20组合成组合芯体80，将该组合芯体80装在箱体50内。采用进出流体接头90将各个芯体20的介质流道60并联起来，对其集中通净流体。同时，将箱体50接通污流体进出接头100，在箱体50通污流体，使组合芯体80中的净流体吸收污流体的热量。当然，也可以将各个芯体20的介质流道60串联起来使用。本实施例中，除了具有实施例一中的有益效果外，其将多个芯体20组合使用，可增大换热器的换热量，特别适用于大型污流体系统的换热。

本实施例中，所述箱体50内设有用于对流体的流向进行导向的若干导向板501，所述芯体20安装于若干导向板501。芯体20通过导向板501进行固定，导向板501可以对箱体50的污流体的流向起到导向作用，使其朝一个方向流动。另外，导向板501起到安装和固定芯体20的作用。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。