[发明专利]热交换元件、包括该元件的热交换器以及用于制造该元件的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种柔性塑料膜材料的热交换元件、包括多个这种热交换元件的热交换器以及用于制造这种热交换元件的装置。

更具体地，本发明包括由粘结形成具有内和外热交换表面的可扩展袋的柔性塑料膜的热交换元件，该元件包括用于提供加压的热交换流体流的流入开口、用于在热交换后排出流体流的流出开口、以及将相对的塑料膜粘结在一起以限定流体在袋内流动垂直穿过连续的热交换区域的路径的接缝排列。根据本发明的热交换器具有这种热交换元件的堆叠，加压的热交换流体被布置为馈送到每个元件内部，另一热交换流体流被布置为馈送到元件之间留下的每个缝隙中。这种热交换器的一个例子是蒸馏器，其在元件之间蒸发流体流，对蒸汽加压后，在元件内部将其压缩回液体。

背景技术

在现有技术中，WO 90/01977描述了一种由垂直热交换元件堆叠构成的蒸馏设备，该热交换元件包括多对塑料膜隔膜，隔膜之间具有限定用于热交换流体流动的通道的点状接缝。待蒸馏的水从元件上方的分布池被引入到相邻元件的外表面，在元件之间被蒸发，然后水蒸气被收集并吸取到鼓风机，该鼓风机以高压将水蒸气吹入元件内部。相邻元件的内和外之间的热交换使水蒸气压缩回液体。每个元件具有沿元件上部中的顶部侧边缘开口的蒸气入口以及在元件倾斜底部的最下方的角部开口的液体出口。该设备旨在从含盐的海水中生产淡水。

WO 92/10264和WO 92/10265示出了根据WO 90/01977的设备的一种变型，其袋状热交换元件之间的待蒸发液体和需要于元件内部被压缩的加压的水蒸气均通过相邻元件顶端上的分布条而提供。另一变化是，每个元件的内部通过限定元件的一对隔膜之间相应的锯齿形接缝线被分成平行的垂直、锯齿形流体流动通道。

WO 98/33029示出了袋状热交换元件的另一种变型，其具有限定波状流动通道以用于流体在元件内流动的波状接缝。接缝从每个元件的顶端延伸到锥形底部，将元件中压缩的液体集中到位于中央的排出开口。该设备旨在蒸发含有悬浮固体物质的工业废水，该固态物质被作为残渣而分离，其通过相对较窄的冷凝排出开口并因此在蒸发器中提供自清洁功能。

DE 2511144描述了一种蒸发器，其中塑料材料的垂直热交换元件包括点状接缝的蒸气分布区域以及彼此相邻的垂直和水平通道状热交换区域。从蒸发器的垂直侧向每个元件的内部提供热蒸气，使其穿过点状接缝的蒸气分布区域，并通向热交换区域的垂直和水平通道，然后被压缩并作为压缩液体穿过元件底部的流出开口而排出。从蒸发器顶部向热交换元件的外表面提供待蒸发的溶液，该溶液向下流动并在热交换区域扩展的水平和垂直通道之间蒸发。

与点状接缝相比，波状和锯齿状接缝的好处是元件之间所形成的流体流动路径不容易堵塞，特别在当元件被布置为每第二个元件相对于相邻元件转到镜像位置的情况下。在这种布置中，相邻元件的扩展的波状流动通道有规律地相互交叉，在元件外形成通路，其在这些波状扩展物附近交叉。点状接缝，尤其是相邻元件的面对面位置的点状接缝往往使扩展元件之间的通路变细并抑制流体流动。当含纤维的悬浮液被蒸发时，该流动通路很容易被堵塞。波状接缝结构还能够比点状接缝承受更高的压差，并提供更好的流体分布。

现有技术中的这种波状接缝结构热交换器的缺点是，由于双馈送通道设置分别向每个元件的内和外提供液体流，因此元件顶部的流体流动分布结构体积过大。为了使相邻元件的表面相互接触，双馈送通道结构的厚度为元件的扩展限定了最小值。因此限制扩展以增加热交换元件表面的数量并由此增加给定体积的热交换量是不可能的。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的可避免上述缺点的热交换元件。换句话说，本发明的目的在于使相邻热交换元件之间的流体更容易流动同时使元件能够承受更高的压力条件，并提高原先因受限于扩展和增加热交换表面积的容量。本发明提供的解决方案是这样一种热交换元件，该热交换元件中，元件最上方的第一区域中临近流入开口处具有点状接缝排列，元件的所述第一区域下方的第二区域中具有平行延伸的接缝排列，所述延伸的接缝限定穿过第二区域的流体流动通道，元件的所述第二区域下方的最低的第三区域中具有倾斜的接缝排列，所述倾斜接缝限定用于流体向所述流出开口流动的通道。