低阻力换热元件
技术领域
本实用新型涉及一种低阻力换热元件,属于加热炉烟气换热器领域。
背景技术
换热器作为一种热量交换设备，因其能实现不同温度的介质之间的热量交换而被广泛的应用于石油、化工、冶金、核电、医药等行业。随着社会生产力的提高，人们对能源的需求快速增长，如何提升能源利用效率已成人类面临的共同课题。其中，提高能源利用效率的关键一步便是提高换热器的换热效率。
在加热炉烟气换热器领域，现有板式换热器存在换热效率下降、传热阻力增加、管路堵塞等不良现象。中国发明专利201810464796.4公开了一种吸收式全焊接板壳式换热器，具有以下有益效果：
(1)强化换热效果，提高换热效率，减小占地面积：
本换热器结构紧凑、体积小、安全方便、维护方便，有效减少了因无法产生逆流换热的无效换热区域，是一种高效的传热设备。丁胞结构能有效增强壳程和板程的流体扰动，大大增强传热效果，进而减少了设备的体积和占地面积，减少了设备安装数量，降低成本，方便了设备的运行维护。
(2)结构灵活多变，可根据工况设计：
换热面积灵活，可根据不同的工艺需求通过改变板片的大小和数量灵活调节。本换热器可根据换介质的的温度、压力、压降、换热效率等综合调整细节设计，以满足使用要求。
(3)不易结垢：
板片之间的丁胞以及丁胞接触形成的触点能使板片应力分布均匀，非常有效的缓解温差和振动引起的变形。凹凸不平的表面导致流体在较低雷诺数下为湍流，由此产生很大的壁面剪切力，从而实现了换热器的自清洁功能，不易结垢，维护成本低，使用寿命长。
但，并未解决传热阻力增加的问题。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种低阻力换热元件，在换热效果好、换热效率高、不易结垢的基础上，降低阻力、节约成本、生产工艺简单。
本实用新型所述低阻力换热元件包括层层叠加的若干板对,每个板对包括相向设置的上、下两张板片，每个板对形成热通道，相邻两板对形成冷通道，板片的上表面沿同一轴线方向分布着若干排凸鼓包、凹鼓包，凸鼓包、凹鼓包分别是向上、向下对板片压型得到的，凸鼓包、凹鼓包交错分布，板对中上板片的凹鼓包、凸鼓包分别与下板片的凸鼓包、凹鼓包位置相对应；凸鼓包和凹鼓包均包括大鼓包、小鼓包，大鼓包和小鼓包为圆台、交错排列，大鼓包高度为7-10mm，小鼓包高度为2.5-3mm。
小鼓包起到加强板片强度的作用，为防止其增加流通阻力，故而小鼓包的高度较矮，小鼓包高度为2.5-3mm。凹凸鼓包交错分布，行成两侧不同流道间距。大鼓包起到支撑冷通道和热通道的作用，为支撑形成宽通道，大鼓包高度为7-10mm，宽通道有利于降低气体阻力。大鼓包和小鼓包为圆台，压型容易脱模，生产工艺简单。圆台体大鼓包和小鼓包侧壁为平滑圆弧状，更能有效的降低气体流通阻力。鼓包结构和宽通道的设计，大大降低阻力，减小风机功率，为客户节省能源消耗的成本。圆台体大鼓包上表面为平面，便于焊接形成触点，生产工艺简单。鼓包结构能有效增强流体扰动，大大增强传热效果，进而减少了设备的体积和占地面积，减少了设备安装数量，降低成本，方便设备的运行维护。板片之间的大鼓包和小鼓包以及大鼓包接触形成的触点能使板片应力分布均匀，非常有效的缓解温差和振动引起的变形。凹凸不平的表面导致流体为湍流，从而实现了换热器的自清洁功能，不易结垢，维护成本低，使用寿命长。
优选地，大鼓包间距为300-500mm，底面直径为25-40mm；小鼓包间距为80-90mm，底面直径为20-25mm。大鼓包直径较大便于支撑，间距较大便于气体流通、降低阻力。大鼓包间距为300-500mm，既能有效支撑板片又能降低烟气阻力。小鼓包间距较小便于加强板片强度，直径较小便于气体流通、降低阻力。
优选地，大鼓包顶面直径为15-30mm，小鼓包顶面直径为15-20mm。顶面直径较小，便于气体流通、降低阻力。
优选地，冷通道和热通道内大鼓包之间设置有定距柱。定距柱用于支撑冷通道和热通道，进一步加大通道的宽度，降低阻力。大鼓包高度为7-10mm，高度较高，能够减少定距柱长度，节约成本。
优选地，冷通道侧的大鼓包高度小于热通道侧大鼓包，形成较窄冷通道和较宽热通道，进一步增强换热效果。
优选地，冷通道侧的定距柱长度小于热通道侧的定距柱，形成较窄冷通道和较宽热通道，进一步增强传热效果。
优选地，定距柱焊接在大鼓包中心，有效降低气体流通阻力。
优选地，定距柱的直径为6-8mm，定距柱为不锈钢材质，太粗容易增加成本，直径为6-8mm既能保证支撑，又能节约成本。
优选地，定距柱为无螺纹定距柱，节约成本。无螺纹结构不焊接的一端截面平整，方便与大鼓包接触；且价格比带螺纹的低，减低成本。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
换热效果好，换热效率高，不易结垢，增加强度，降低阻力，节约成本，生产工艺简单。
附图说明
图1是本实用新型所述板片的平面结构示意图；
图2是本实用新型所述板片的侧面结构示意图；
图3是本实用新型所述冷通道的结构示意图；
图4是本实用新型所述热通道的结构示意图。
图中：1板片；2、凸鼓包；3、凹鼓包；4、冷通道；5、热通道；6、大鼓包；7、小鼓包；8、定距柱。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型实施例做进一步描述：
如图1-4所示，本实用新型所述低阻力换热元件包括层层叠加的若干板对,每个板对包括相向设置的上、下两张板片1，每个板对形成热通道5，相邻两板对形成冷通道4，板片1的上表面沿同一轴线方向分布着若干排凸鼓包2、凹鼓包3，凸鼓包2、凹鼓包3分别是向上、向下对板片压型得到的，凸鼓包2、凹鼓包3交错分布，板对中上板片的凹鼓包2、凸鼓包3分别与下板片的凸鼓包2、凹鼓包3位置相对应；凸鼓包2和凹鼓包3均包括大鼓包6、小鼓包7，大鼓包6和小鼓包7为圆台、交错排列，大鼓包6高度为7-10mm，小鼓包7高度为2.5-3mm。
小鼓包7起到加强板片强度的作用，为防止其增加流通阻力，故而小鼓包7的高度较矮，小鼓包7高度为2.5mm-3mm。凹凸鼓包交错分布，行成两侧不同流道间距，大鼓包6起到支撑冷通道4和热通道5的作用，为支撑形成宽通道，大鼓包6高度为7-10mm，宽通道有利于降低气体阻力。大鼓包6和小鼓包7为圆台，压型容易脱模，生产工艺简单。圆台体大鼓包6和小鼓包7为侧壁为平滑圆弧状，顶面为平面，更能有效的降低气体流通阻力。鼓包结构和宽通道的设计，增加强度，大大降低阻力，减小风机功率，节省能源消耗的成本。如果所有鼓包全部用大鼓包6支撑，能起到很好的支撑流道的效果，但不能降低烟气阻力；如果全部用小鼓包7，虽能起到加强板片强度的作用，但不能行成宽流道，降低阻力。
举例说明：冷通道4内为冷空气、热通道5内为热烟气时，原空气预热器1200mm宽与本实用新型所述低阻力换热元件1200mm宽板片1相比，当温度、流量相同的工况下，原烟气侧阻力降为2460pa、空气侧为1090pa，改为本实用新型所述低阻力换热元件后，烟气侧阻力降为614pa，空气侧阻力降为247pa。
圆台体大鼓包6上表面为平面，便于焊接形成触点，生产工艺简单。
鼓包结构能有效增强流体扰动，大大增强传热效果，进而减少了设备的体积和占地面积，减少了设备安装数量，降低成本，方便设备的运行维护。板片1之间的大鼓包6和小鼓包7以及大鼓包6接触形成的触点能使板片1应力分布均匀，非常有效的缓解温差和振动引起的变形。凹凸不平的表面导致流体为湍流，从而实现了换热器的自清洁功能，不易结垢，维护成本低，使用寿命长。
进一步的，大鼓包6间距为300-500mm，底面直径为25-40mm；小鼓包7间距为80-90mm，底面直径为20-25mm。大鼓包6直径较大便于支撑，间距较大便于气体流通、降低阻力。大鼓包6间距为300-500mm，既能有效支撑板片又能降低烟气阻力。小鼓包7间距较小便于加强板片强度，直径较小便于气体流通、降低阻力。大鼓包6顶面直径为15-30mm；小鼓包7顶面直径为15-20mm。顶面直径较小，便于气体流通、降低阻力。
大鼓包6间距可经过仿真模拟计算，鼓包间距可根据要求自行调整。鼓包高度可根据不同板片材质抗拉强度选择拉伸的鼓包高度。同一张板片上的凹鼓包3和凸鼓包2压型深度可不相同，根据两侧气体介质流速、阻力，调整两侧鼓包高度。进一步的，冷通道4的宽度窄于热通道5，形成较窄冷通道4和较宽热通道5，进一步增强换热效果。更进一步的，冷通道4侧的大鼓包6高度小于热通道5侧大鼓包6，以形成较窄冷通道4和较宽热通道5，进一步增强传热效果。
大鼓包6高度为7-10mm，形成14-20mm通道。进一步的，当要求通道间距为超过20mm时，大鼓包6拉伸过高达到抗拉极限就会出现破损。为避免这种情况，在冷通道4和热通道5内大鼓包6之间设置有定距柱8，定距柱8用于支撑冷通道4和热通道5，进一步加大通道的宽度，同时降低气体流通阻力。此时，大鼓包6高度为7-10mm，高度较高，能够减少定距柱8长度，节约成本。更进一步的，冷通道4侧的定距柱8长度小于热通道5侧的定距柱8，形成较窄冷通道4和较宽热通道5，进一步增强传热效果。
若小鼓包7之间设置定距柱8，或者没有鼓包，直接板片上焊接定距柱8，则需要的定距柱8长度增加，从而增加成本。例如，一对板片1需要100个定距柱8，50对板片1则需要5000个定距柱8，如果流道间距要求36mm，两侧大鼓包6高度各10mm，共20mm。则需要定距柱8长度为36-20＝16mm。如果不焊在大鼓包6上，直接焊在板片1上则定距柱8需要长度36mm。所以用直径6mm、长36mm的定距柱8需要72kg，用长16mm的定距柱8需要32kg，所以节省40kg的定距柱8。由此可见用大鼓包6加定距柱8比在板片1或小鼓包7上焊接定距柱8节约成本。
进一步的，定距柱8可以焊接在大鼓包6中心，有效降低气体流通阻力。
进一步的，定距柱8的直径为6-8mm，定距柱8为不锈钢材质，太粗容易增加成本，直径为6-8mm既能保证支撑，又能节约成本。
进一步的，定距柱8可以为无螺纹定距柱，节约成本。无螺纹结构不焊接的一端截面平整，方便与大鼓包6接触；且价格比带螺纹的低，减低成本。
使用时，冷通道4内可以为冷烟气、热通道5内可以为热烟气。冷通道4内也可以为冷空气、热通道5内也可以为热烟气，利用来自加热炉的高温烟气与冷空气换热，将冷空气温度升高，送至加热炉，从而节约燃料降低成本，同时降低排烟温度。
应当注意的是，本实用新型中的数值范围均包括两端值。对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
