本发明总的涉及蒸发器和换热器领域，尤其涉及蒸汽压缩蒸发系统及其方 法。

典型的蒸汽喷射器以相对较高的速度将高压蒸汽输送进喷射器中。蒸汽通 常被用作工作流体(motive fluid)，因为它容易得到，然而，喷射器还会被设计 成利用其它的气体或蒸汽工作。对于某些应用场合，水和其它液体有时是良好 的工作流体，因为它们使大量的蒸汽冷凝而无须将它们压缩。液态工作流体也 可将气体或蒸汽压缩。
高压工作蒸汽进入一喷嘴并流入负压头以作为高速、低压射流。喷嘴是将 高压蒸汽或其它流体的焓转换成动能的有效装置。负压头连接于所要排空的系 统。高速射流从喷嘴流出并冲过负压头。
来自所要排空的系统的气体或蒸汽进入负压头，在此它们由高速工作流体 夹带，这使它们被加速到一个较高的速度并将它们扫进扩压器。在扩压器中的 过程与喷嘴中的相反。它将高速、低压的蒸汽射流转换成高压、低速蒸汽。这 样，在最后的一级中，高速蒸汽通过扩压器并以排放管处的压力被排出。

根据本发明一个实施例，一种蒸汽压缩蒸发系统包括多个串联的容器，每 个容器含有一股具有不挥发成分的进料。多个容器中的第一组包括诸蒸汽压缩 蒸发器，而多个容器中的第二组包括诸多效应蒸发器。一机械压缩机连接于串 联蒸汽压缩蒸发器中的最后一个容器中，且该压缩机可工作以从该容器接收蒸 汽。一涡轮机连接于机械压缩机并可工作以驱动该压缩机。一泵可工作，从而 向机械压缩机输送冷却液体，一储液箱连接于机械压缩机并可工作以分离接收 自机械压缩机的液体和蒸汽。多个换热器连接在各个容器之内，其中在第一组 的第一容器中的换热器可工作以接收来自储液箱的蒸汽，至少一些蒸汽在换热 器中冷凝。冷凝的热量向第一组中的第一个容器提供蒸发热量，而第一组中的 第一容器的至少一些蒸汽被输送给第一组中的下一个容器中的换热器，由此冷 凝、蒸发和输送步骤继续进行，直到到达第二组中的最后一个容器中为止。
本发明的实施例提供了许多技术优点。本发明的实施例可包括所有这些优 点、某些优点，或者不包括这些优点。例如，由于流经压缩机的蒸汽流量较小， 压缩机可比以往的压缩机小。可以调节压缩率，从而使压缩机在其最有效的范 围内工作。这对于直突片式(straight-lobe)压缩机尤其重要，该种压缩机在较低 的压缩率条件下效率更好。由于可以在蒸汽压缩蒸发器中采用多级，压缩机可 以较小，而通过采用液体水喷射可以提高压缩机能量效率。
换热器涂层可防止生成氧化皮，从而有助于提高系统压力和温度。这有以 下的好处：(1)压缩机结构简洁；(2)压缩机可在更有效的区域中工作；以及(3) 在多效应蒸发器段中可使用许多级。可以容易地将换热器拆下以替换磨损的组 件，而储液箱和换热器可集成在单个单元中。通向换热器进料的通道可具有较 大的流动面积以减小压降，这可增加系统的效率。一管子使换热器在升高了的 压力下工作，而板状金属换热器表面比管状换热器表面廉价。显热和潜热换热 器可集成在单个低成本系统中。

在某些实施例中，这里所描述的技术可以结合美国专利临时申请 10/944,071、10/944,374和10/944,317来利用，这些文件结合于此作为参照。
图1到8示出了根据本发明的各种实施例的蒸汽压缩蒸发系统的各种实 施例。
图1示出了根据本发明的一个实施例的蒸汽压缩蒸发系统10。在所示的 实施例中，系统10包括多个串联容器12a-f以形成多效应蒸发器系统。多效应 蒸发器系统在依次降低的压力和温度下工作。总体来说，来自压力较高的蒸发 器的蒸汽使相邻的一个压力较低的蒸发器中的水沸腾。在所示的实施例中，容 器12a-f被分成两组。右面一组容器12a-c被称为“蒸汽压缩蒸发器”，而左 面一组容器12d-f被称为“多效应蒸发器”。利用压缩蒸汽向蒸汽压缩蒸发器 供应能量，利用蒸汽压缩蒸发器中所产生的多余蒸汽来向多效应蒸发器供应能 量。会需要一个泵来将流体从低压输送到高压。为了使能量恢复，在流体由高 压流向低压时可选择采用合适的涡轮机。
每个容器容纳有进料14，该进料含有不挥发组分，比如盐或糖。首先可 通过在进料404上施加真空(其装置没有清楚地示出)来使它脱气；然而，也可 采用其它许多合适的技术来进行脱气。例如，可将进料14引入在真空条件下 工作的填料塔。为了加强脱气，可以将蒸汽引入以带走溶解的空气。另一种脱 气方法可采用不亲水的膜，这样在膜一侧的真空可将溶解的气体带走而液体则 无法通过。
机械压缩机16连接于蒸汽压缩蒸发器系列的最后一个容器(12c)并可工作 以接纳来自该容器的蒸汽。可采用任何适合的机械压缩机。在所示的实施例中， 采用包括燃气轮机18(布雷顿循环)和蒸汽轮机20(朗肯循环)的“联合循环”发 动机来向机械压缩机16供应动力。利用来自燃气轮机18的废热(用标号19表 示)来产生向蒸汽轮机20供应动力的蒸汽。
机械压缩机16将蒸汽从蒸汽压缩蒸发器段的低压蒸发器(12c)抽出。液态 水(用标号21表示)通过合适的泵22被射入机械压缩机16以使之保持冷却，这 可提高能量效率。液态水可以是盐水或淡水。如果机械压缩机16可以承受盐， 则盐水是优选的，否则可使用淡水。如果使用盐水作为喷射用水，则分离储液 箱24连接于机械压缩机16以防盐水被夹带进出口蒸汽中。由喷射水的蒸发而 生成的蒸汽向容器12a-f提供能量。
多个换热器联结在各个容器12a-f之中。可操作换热器12a来接纳来自分 离储液箱24的蒸汽。至少一些蒸汽在其中冷凝，由此冷凝的热量向容器12a 提供蒸发热。容器12a中的至少一些蒸汽被输送到换热器26b，由此冷凝、蒸 发和输送步骤连续进行直到到达该系列中的最后一个容器(在这个实施例中是 容器12f)为止。
可将浓缩的产物30从每个容器12a-f中除去。可以利用合适的冷凝器32 将添加到系统10中的能量除去。或者，如果取消冷凝器32，则加入系统10 的能量使浓缩的产物30的温度升高。如果产物对温度不敏感的话这是可以接 收的。即使进料14经过脱气，但仍会有一些气体进入系统10。为了将不冷凝 成分从系统10除去，将一小股气流(用标号27示出)从每个容器12a-f中抽出、 通过合适的冷凝器28、并送到真空泵(未示出)。冷凝器28可将抽出气流中的 水分离出来，这避免了水的蒸汽损失并减少了容器12a-f的低压段所需的真空 泵上的负荷。可将来自蒸汽轮机20的排气的低压蒸汽(用标号29表示)加到容 器12a-f中排出的蒸汽压力和蒸发器的压力最匹配的部分，在这个实施例中是 在容器12c和12d之间。多个灵敏的换热器34可连接于容器12a-f用于加热进 料14或其它适当的功能。
图2示出了根据本发明的另一个实施例的蒸汽压缩蒸发系统40。系统40 类似于以上的系统10，然而，在系统40中燃气轮机42和蒸汽轮机44各自驱 动它们自己的机械压缩机46a、46b。压缩机6a、46b串联布置，从而机械压缩 机46a连接于蒸汽压缩蒸发器系列中的最后一个容器(容器48c)并可操作该压 缩机来接纳来自该容器的蒸汽，而机械压缩机46b接纳来自机械压缩机46a的 压缩蒸汽并将其输送到分离储液箱49。
图3示出了根据本发明的另一个实施例的蒸汽压缩蒸发系统60。系统60 类似于以上的系统40，然而，在系统60中，机械压缩机62a、62b并联，从而 机械压缩机62a、62b各自连接于蒸汽压缩蒸发器系列中的最后一个容器(容器 64c)并可操作该压缩机以在将来自该容器的蒸汽输送到分离储液箱66之前接 纳该蒸汽。
图4示出了根据本发明的另一个实施例的蒸汽压缩蒸发系统80。系统80 类似于以上的系统40，然而，在系统80中，液态水并不是直接喷射进机械压 缩机82a或82b。而是使用采用填料塔86的中间冷却器，诸如盐水或淡水之类 的液态水从填料塔86的上方滴下。在中间冷却器84的顶部附近的去雾器88 防止液滴进入第二压缩级、即机械压缩机82b。系统80还取消了分离储液箱。 在这个实施例中，离开机械压缩机82b的蒸汽进入容器92a中的换热器90a。
图5示出了根据本发明的另一个实施例的蒸汽压缩蒸发系统100。系统100 类似于以上的系统10，然而，系统100采用诸如柴油发动机或奥托循环发动机 之类的内燃机102来向机械压缩机104供应动力。来自发动机102的废热有两 个来源：气态废气(用标号105表示)和循环通过气缸的制冷剂。在一个实施例 中，循环制冷剂提供在大约100℃的废热，可将该废热加入多效应蒸发器中。 废气(105)为大约800℃，并可用来为多效应蒸发器(在这个实施例中是容器 106e、106f)产生附加的水蒸汽。由于气体很热，因此它有可能损坏换热器108e、 108f。或者，可将废气105送到带有滴水109的填料塔108，这就可以通过产 生蒸汽来降低温度。填料塔108的另一个优点是它可清洗来自废气105的煤灰， 这些煤灰有可能覆盖在换热器106e、106f的表面上并降低传热效率。
图6示出了根据本发明的另一个实施例的蒸汽压缩蒸发系统120。系统120 类似于以上的系统100，然而，系统120采用一个或多个薄膜蒸发器122a-c类 替代一些或所有多效应蒸发器。在所示出的实施例中，薄膜蒸发器122a-c各自 具有三个腔室。一对外腔124a-c、126a-c被一内腔128a-c分开。盐水流经外腔 124a-c、126a-c，而淡水流经内腔128a-c。外腔126a-c由不渗透膜130a-c与内 腔128a-c分开，而外腔124a-c则由不亲水的透气膜132a-c与内腔128a-c分开。
在系统120的一个实施例的工作过程中，进水134进入外腔126a-c。当进 水134流经外腔126a-c时，进水134的温度由于通过不渗透膜130a-c的传热 而上升。进水134流出外腔126a-c并进入各个换热器136a-c，进水134的温度 在这些换热器中上升了几度(通常在5到10℃之间)。换热器136a-c所需的热量 可来自任何合适的热源。在所示的实施例中，换热器136c接纳来自蒸汽压缩 蒸发器系列中的最后一个容器(容器143c)的热量。换热器136a和136b接纳来 自发动机142的热量。
进水随后进入外腔124a-c。水从热的进水134蒸发出来并流经不亲水的透 气膜132a-c，由此在内腔128a-c中冷凝。然后可将水作为产物水收集起来，由 标号138表示。
图7示出了根据本发明的另一个实施例的蒸汽压缩蒸发系统150。系统150 类似于以上的系统120，然而，系统150利用来自发动机154的气态排气152 的废热来生成在蒸汽压缩蒸发器158a-c中所采用的蒸汽156。
以上的系统可使用任何合适的机械压缩机类型，例如，来自燃气或蒸汽轮 机的高速轴最适于驱动离心式或轴向叶片压缩机。来自柴油发动机或奥托发动 机的低速轴最适于驱动摆线式、螺杆式、滑片式或直突片式压缩机(比如罗茨 风机)。直突片式压缩机会特别吸引人，因为它们十分廉价，然而直突片式压 缩机只在低压缩率的条件下有效率。
图8示出了蒸发系统170的能量质量平衡。计算的基础是T1下1kg的饱 和水蒸气。压缩机172所需的功是：
$W=\frac{(1+x){\hat{H}}_2^{\mathrm{vap}}-({\hat{H}}_1^{\mathrm{vap}}+x{\hat{H}}_1^{\mathrm{liq}})}{{\eta }_c}---\left(1\right)$
可将压缩机的功分成两部分：理想功和转换成热能的“损失”功。
W＝Wideal+Wlost    (2)
$W=\frac{(1+x){\hat{H}}_2^{\mathrm{vap}}-({\hat{H}}_1^{\mathrm{vap}}+x{\hat{H}}_1^{\mathrm{liq}})}{{\eta }_c}=(1+x){\hat{H}}_2^{\mathrm{vap}}-({\hat{H}}_1^{\mathrm{vap}}-x{\hat{H}}_1^{\mathrm{liq}})+W_{\mathrm{lost}}$
$W_{\mathrm{lost}}=\frac{(1+x){\hat{H}}_2^{\mathrm{vap}}-({\hat{H}}_1^{\mathrm{vap}}+x{\hat{H}}_1^{\mathrm{liq}})}{{\eta }_c}-[(1+x){\hat{H}}_2^{\mathrm{vap}}-({\hat{H}}_1^{\mathrm{vap}}-x{\hat{H}}_1^{\mathrm{liq}})]$
$W_{\mathrm{lost}}=[\frac{1}{{\eta }_c}-1][(1+x){\hat{H}}_2^{\mathrm{vap}}-({\hat{H}}_1^{\mathrm{vap}}-x{\hat{H}}_1^{\mathrm{liq}})]---\left(3\right)$
以下是在压缩机172的周围计算的熵：
积聚＝输入-输出+生成-消耗    (4)
在稳态时
$0=({\hat{S}}_1^{\mathrm{vap}}+x{\hat{S}}_1^{\mathrm{liq}})-(1+x){\hat{S}}_2^{\mathrm{vap}}+\frac{W_{\mathrm{lost}}}{T_{\mathrm{ave}}}-0---\left(5\right)$
其中Tave是压缩机172的平均温度，且必须用绝对温度来表示。用公式3 来替换Tlost，用算数平均来替换Tave：
$0=({\hat{S}}_1^{\mathrm{vap}}+x{\hat{S}}_1^{\mathrm{liq}})-(1+x){\hat{S}}_2^{\mathrm{vap}}+\frac{[\frac{1}{{\eta }_c}-1][(1+x){\hat{H}}_2^{\mathrm{vap}}-({\hat{H}}_2^{\mathrm{vap}}+x{\hat{H}}_1^{\mathrm{liq}})]}{\frac{T_2+T_1}{2}}---\left(6\right)$
得到以下的定义：
$k\equiv \frac{[\frac{1}{{\eta }_c}-1]}{\frac{T_2+T_1}{2}}=\frac{2[\frac{1}{{\eta }_c}-1]}{T_2+T_1}---\left(7\right)$
可将该定义代入等式6：

为了解出x、即在压缩机172中蒸发的喷射水，可将公式8展开如下：
$0={\hat{S}}_1^{\mathrm{vap}}+x{\hat{S}}_1^{\mathrm{liq}}-{\hat{S}}_2^{\mathrm{vap}}-x{\hat{S}}_2^{\mathrm{vap}}+k{\hat{H}}_2^{\mathrm{vap}}+\mathrm{xk}{\hat{H}}_2^{\mathrm{vap}}-k{\hat{H}}_1^{\mathrm{vap}}-\mathrm{xk}{\hat{H}}_1^{\mathrm{liq}}$
$0={\hat{S}}_1^{\mathrm{vap}}-{\hat{S}}_2^{\mathrm{vap}}+k{\hat{H}}_2^{\mathrm{vap}}-k{\hat{H}}_1^{\mathrm{vap}}+x{\hat{S}}_1^{\mathrm{liq}}-x{\hat{S}}_2^{\mathrm{vap}}+\mathrm{xk}{\hat{H}}_2^{\mathrm{vap}}-\mathrm{xk}{\hat{H}}_1^{\mathrm{liq}}$



$x=\frac{{\hat{S}}_1^{\mathrm{vap}}-{\hat{S}}_2^{\mathrm{vap}}+k({\hat{H}}_2^{\mathrm{vap}}-{\hat{H}}_1^{\mathrm{vap}})}{-[{\hat{S}}_1^{\mathrm{liq}}-{\hat{S}}_2^{\mathrm{vap}}+k({\hat{H}}_2^{\mathrm{vap}}-{\hat{H}}_1^{\mathrm{liq}})]}$
$x=\frac{{\hat{S}}_1^{\mathrm{vap}}-{\hat{S}}_2^{\mathrm{vap}}+k({\hat{H}}_2^{\mathrm{vap}}-{\hat{H}}_1^{\mathrm{vap}})}{{\hat{S}}_2^{\mathrm{vap}}-{\hat{S}}_1^{\mathrm{liq}}+k({\hat{H}}_1^{\mathrm{liq}}-{\hat{H}}_2^{\mathrm{vap}})}---\left(9\right)$
从公式7，可将k的定义代入公式9：
$x=\frac{{\hat{S}}_1^{\mathrm{vap}}-{\hat{S}}_2^{\mathrm{vap}}+\frac{2\left[\frac{1}{{\eta }_c-1}\right]}{T_2+T_1}({\hat{H}}_2^{\mathrm{vap}}-{\hat{H}}_1^{\mathrm{vap}})}{{\hat{S}}_2^{\mathrm{vap}}-{\hat{S}}_1^{\mathrm{liq}}+\frac{2\left[\frac{1}{{\eta }_c-1}\right]}{T_2+T_1}({\hat{H}}_1^{\mathrm{liq}}-{\hat{H}}_2^{\mathrm{vap}})}---\left(10\right)$
由蒸汽压缩蒸发器174产生的水mv为：
mv＝nv(1+x)    (11)
其中nv是蒸汽压缩蒸发器174中的级数，该级数可任意选择。
在多效应蒸发器段176中所生成的水mm是：
$m_m=n_{m}x\frac{\Delta H_1^{\mathrm{vap}}}{\Delta H_{\mathrm{ave}}^{\mathrm{vap}}}=\left(\frac{T_1-T_{\mathrm{cond}}}{\mathrm{\Delta T}}\right)x\frac{\Delta H_1^{\mathrm{vap}}}{\Delta H_{\mathrm{ave}}^{\mathrm{vap}}}---\left(12\right)$
其中ΔT是多效应蒸发器176的每个换热器中的温度差，ΔHavap是压缩机进 口的蒸发潜热，而ΔHavevap是多效应蒸发器176的平均潜热。
在利用来自发动机的废热的多效应蒸发器176中所产生的水me是：
$m_e=n_e\frac{Q_c}{2\Delta {\hat{H}}^{\mathrm{vap}}}=\left(\frac{T_c-T_{\mathrm{cond}}}{\mathrm{\Delta T}}\right)\frac{Q_c}{2\Delta {\hat{H}}^{\mathrm{vap}}}$
$=\left(\frac{T_c-T_{\mathrm{cond}}}{\mathrm{\Delta T}}\right)\frac{1}{2\Delta {\hat{H}}^{\mathrm{vap}}}\left(\frac{1-{\eta }_e}{{\eta }_e}\right)W$
$=\left(\frac{T_c-T_{\mathrm{cond}}}{\mathrm{\Delta T}}\right)\frac{1}{2\Delta {\hat{H}}^{\mathrm{vap}}}\left(\frac{1-{\eta }_e}{{\eta }_e}\right)\frac{(1+x){\hat{H}}_2^{\mathrm{vap}}-({\hat{H}}_1^{\mathrm{vap}}+x{\hat{H}}_1^{\mathrm{liq}})}{{\eta }_c}---\left(13\right)$
假设废热可作为显热来利用(例如柴油发动机的废气，来自朗肯锅炉的热 气)。等式(13)中的因数2说明废热Qc可用作显热而非潜热。每个蒸发器直 接从废气流传导1/neQc的热量。这将多效应蒸发器的输出有效地减少了一 半。
所生成的总水量是
mi＝mv+mm+me    (14)
供应给发动机178的高温热量是：
$Q_h=\frac{W}{{\eta }_e}=\frac{(1+x){\hat{H}}_2^{\mathrm{vap}}-({\hat{H}}_1^{\mathrm{vap}}+{x\hat{H}}_1^{\mathrm{liq}})}{{\eta }_e{\eta }_c}---\left(15\right)$
单位热量需求是：

单位功的需求是：

单位压缩机进口体积是：

等效效应的数量是：

表1示出了由诸如联合循环(例如布雷顿+朗肯循环)或高效再生布雷顿循 环之类的高效发动机(ηe＝0.6)驱动的脱盐系统的所希望的能量效率。表2示 出了由诸如大型柴油发动机之类的中等效率发动机(ηe＝0.4)驱动的脱盐系 统的所希望的能量效率。设通过每个蒸发器的换热器的ΔT为6℃。表3示 出了水的有关特性。


表3每6℃间隔的饱和水的热能



在表1和表2中，能效在较高的T1处都得到了提高。这可解释如下：
a.在较高的温度T1处，为了达到给定的通过蒸汽压缩蒸发器的温差，则 减小压缩率。这一因数反应了水潜在的热能。
b.在较高的T1处，在多效应蒸发器中就有可能具有更多的级数。
在一个较高的温度下工作的另一个好处是压力也随之升高，这就增加了进 入压缩机的蒸汽密度。这使压缩机可以更小且更经济。可通过增加蒸汽压缩蒸 发器段中的级数来进一步减小压缩机尺寸。在较高的温度下工作的再一个好处 是压缩率减小，这就可以使用直突片式压缩机，该种压缩机只有在较低的压缩 率下才会有能效。尤其希望使用直突片式压缩机，因为与其它类型的压缩机相 比它们更廉价。还有，它们的转速和性能特征与柴油发动机的匹配性很好，而 柴油发动机能效高且成本低。
一般来说，脱盐换热器被限制在大约120℃。在这个温度以上，钙和镁的 碳酸盐和硫酸盐就会沉淀并会沾污换热器表面。而这个温度会太低而无法实现 高温蒸汽压缩蒸发器的优点。
在一些实施例中，不粘性的涂层可防止对换热器表面的沾污。有许多的涂 层选择。其中一些在下面列出，但本发明也可设想其它的涂层。
a.在金属上的Teflon涂层。用于炊具的DuPont Silverstone Teflon涂层可 承受290℃的温度。
b.可用铝进行硬质阳极电镀处理，随后包含PTFE(聚四氟乙烯)。
c.对碳钢真空渗铝，随后进行硬质阳极电镀以及包含PTFE。
d.用PPS(硫化聚丙烯酯)或PPS/PTFE合金对铝、碳钢或船用黄铜进行冲 击涂覆。
这样的涂层可施加于换热器暴露于热的盐水的一侧。在一个实施例中， 基本金属可包括防盐水材料，比如船用或海中所用的黄铜。使用这一方法， 如果涂层失效，则换热器会被沾污，但不会穿孔或泄漏。
在较低的温度下(＝120℃)，不需要不粘性表面，然而可通过在诸如铝或 碳钢之类的其它金属上进行钛的阴极电弧蒸汽沉积(cathodic-arc vapor deposition)来施加对盐水的抗性。作为对金属表面涂覆的替代方案，有可能使 用合适的粘结剂和/或热复合来粘结诸如PVDF(聚偏氟乙烯)或PTFE之类的较 薄的聚合物薄膜。
在沉淀物粘在有涂层或覆有薄膜的表面上的某些实施例中，有可能在循环 的盐溶液中加入惰性固体颗粒，这些颗粒连续地冲洗和清洁被沾污的表面。在 排出盐溶液之前，可以回收惰性固体颗粒并将其再循环回进入的盐溶液中。作 为替代或附加方案，可将换热器暂时退出使用以用稀酸或其它合适的清洁剂来 清洗表面。
换热器的冷凝侧的要求较低。如果基础金属可抗蒸汽(例如船用黄铜)，就 不再需要附加的涂层了。然而，如果使用诸如碳钢或铝之类的抗性较差的金属， 就需要对冷凝表面进行如下处理：
a.对碳钢热浸镀锌。
B.对铝转化阳极电镀(conversion anodizing)。
C.对碳钢真空渗铝，随后阳极电镀。
D.在铝或碳钢上无电涂覆镍。
E.在铝或碳钢上电镀镉、镍或锌。
F.对铝或碳钢浸涂/喷涂/辊涂PVDF漆。
以上所有用于盐水侧和蒸汽侧的涂层或薄膜可由“卷材涂料”施加。 在这个方法中，将一大卷金属板连续展开并对其进行处理以施加涂层或薄 膜。将最终的产品重新卷成金属卷并用于运输。众所周知，这是一种将高 质量的涂层施加到金属表面上的经济的方法。
图9到48示出了根据本发明的各种实施例的换热器组合件的各种实施 例。
图9示出了用于根据本发明的一个实施例的换热器组合件中的板组合 件的锯齿板300a的一个例子。锯齿板300a可用于任何合适的换热器中， 比如以下所讨论的图27-48所示换热器组合件的实施例和/或以上所参照的 美国专利临时申请10/944,374的图56-57所示的换热器组合件500中的任 何一种。
锯齿板300a包括多个形成为锯齿形图案302的凹座304。锯齿形图案 302包括在板300a上被复制多次的锯齿形图案段303。在图9所示的实施 例中，锯齿形图案段303包括一行凹座304。为了形成锯齿板300a，可将 锯齿形图案段303压印在板300a上多个位置处的坯料板中。例如，为了生 成图9所示的锯齿板300a，可将锯齿形图案段(即凹座行)303压印到一个位 置处的坯料板中，板可以前行或转位，然后可将锯齿形图案段(即凹座行)303 压印到新的位置中，从而形成完整的凹座304阵列。使用这样的工艺可以 使用相对较小的印模来生成凹座304，这就可节省费用。
图10示出了根据本发明的一个实施例的形成锯齿板300a的金属压印 工艺。金属压印组合件310包括具有一个或多个突起314的阳模312和具 有被构造成接纳诸突起314的一个或多个孔318的阴模316。在步骤(a)处， 坯料板320位于阳模312和阴模316之间。在步骤(b)处，阳模312和阴模 316合在一起，使突起314在坯料板320中形成凹座304。在步骤(c)处，阳 模312和阴模316分开，使金属板再次位于阳模312和阴模316之间。可 以重复这一工艺以在锯齿板300a中形成完整的凹座304阵列。
图11示出了根据本发明的一个实施例的形成锯齿板300a的液压成形 工艺。液压成形组合件330包括被构造成容纳流体334的阳模332以及具 有被构造成用来接纳流体334的一个或多个孔338的阴模336。在步骤(a) 处，金属坯料板320位于阳模332和阴模336之间。在步骤(b)处，阳模332 和阴模336合在一起，高压流体334被引入阳模332中，使坯料板320部 分变形而进入阴模336中的孔336，由此在坯料板320中形成凹座304。在 步骤(c)处，阳模332和阴模336分开，使金属板可以再次位于阳模332和 阴模336之间。可以重复这一工艺以在锯齿板300a中形成完整的凹座304 阵列。
图12示出了用于根据本发明的另一个实施例的换热器组合件的板组 合件的锯齿板300b的一个例子。锯齿板300b包括：第一组多个呈锯齿形 的脊状部340，这些脊状部沿第一方向342延伸；以及第二组多个呈锯齿形 的脊状部344，这些脊状部沿大致垂直于第一方向342的第二方向延伸。图 12还示出了沿线A-A和B-B得到的锯齿板300b的横截面图。呈锯齿形的 脊状部340和344防止板300b弯曲(或至少减少其可能性)，由此增加板300b 的耐用性且可更加容易地操作板300b。
图13示出了根据本发明的另一个实施例的在金属板320中形成诸如锯 齿板300b中的脊状部340或344之类的脊状部的辊子组合件350。凸辊352 和凹辊354。可将金属坯料板320放置在凸辊352和凹辊354之间，且在凸 辊352和凹辊354互相相对靠近以在金属板320中形成诸如锯齿板300b中 的一系列脊状部340之类的一系列脊状部之后(或同时)，这两个辊子之一或 两个都可如箭头356和358所示地旋转。
图14示出了根据本发明的、包括位于相邻的板364之间的间隔件362 的板组合件360的横截面。这样的构造可以用于任何合适的换热器组合件 中，比如以下所讨论的、在图27-48中示出的换热器组合件500和/或在以 上所参照的美国专利临时申请10/944,374的图56-57所示的换热器组合件 500中的任何一个实施例。
板组合件360包括多张板364，这些板大致互相平行地放置并可形成 多个沿第一方向延伸的相对低压通道366，这些通道与多个沿垂直于第一方 向的第二方向延伸的相对高压通道368相交替，比如以上参照美国专利临 时申请10/944,374的图57A所示的第一和第二通道582和586所描述的。 在这个示例性实施例中，高压通道368沿大致由箭头370表示的第一方向 延伸，而低压通道366沿大致为进/出纸面的第二方向延伸。板364可包括 锯齿状部分(比如凹座、脊状部或其它突起)366，如以上所讨论的。锯齿状 部分366可在低压通道366中互相接触，由此确保在对高压通道368中施 加高压时低压通道保持打开。
间隔件362位于相邻的板364之间，并工作以在板364之间提供所需 的间隔。在某些实施例中，间隔件362包括填充有密封体372的槽371，密 封体372可包括适用于提供流体密封的任何合适的材料和/或装置。例如， 密封体372可包括弹性O形环或其它合适的垫圈材料。在这个实施例中， 间隔件362具有工字梁形的截面。然而，可也采用其它合适的横截面。间 隔件362可以任何合适的方法形成，比如用挤压技术。一些间隔件362可 为实心的，而其它的可包括流体可以流过的孔或开口376。例如，在图13 所示的具体的横截面中，位于形成低压通道366的两张相邻的板364之间 的间隔件362a可为实心的，因为流体是沿进/出纸面的方向流动的，而位于 形成高压通道368的两张相邻的板364之间的间隔件362b可包括孔376， 从而使流体大致沿第一方向370流经这样的通道368。
图14还示出了间隔件362a和间隔件362b的侧视图，这两幅图显示在 板组合件360的上方。如上所讨论的，间隔件362a可为实心的，而间隔件 362b可包括孔以使流体流过。这样的孔376可在相关的间隔件362b形成之 后形成(例如通过挤压)。
图15和16示出了根据本发明的一个实施例的间隔件362a的结构。图 15示出了间隔件362a的俯视图。间隔件362a形成大致为矩形的环，该环 包括四个边长构件380a和四个角部构件382a。图16示出了图15中所示的 间隔件362a的角部区域的分解立体图。具体来说，图16示出了角部构件 382a、以及与角部构件382a连接的第一边长构件380a和第二边长构件 380a’。第一边长构件380a包括孔376a，而第二边长构件380a’是实心的。 这样的结构可用来沿大致由箭头386a所指的方向提供流体流。角部构件 382a包括槽388a，该槽可与形成在边长构件380a和380a’中的槽371a和 371a’对准，从而槽388、371a和371a’可互相配合以接纳垫圈或其它密封体 372。
图17和18示出了根据本发明的另一个实施例的间隔件362b的结构。 图17示出了间隔件362b的俯视图。间隔件362b形成大致为矩形的环，该 环包括四个边长构件380b。图18示出了图17中所示的间隔件362b的角部 区域的分解立体图。具体来说，图18示出了两个边长构件380b是如何会 合以形成角部的。可将每个边长构件380切成45°，由此在相邻的边长构 件380b之间形成90°的角。第一边长构件380b包括孔376b，而第二边长 构件380b’是实心的。同样，这样的结构可用来沿大致由箭头386b所指出 的方向提供流体流。形成在边长构件380b和380b’中的槽371b和371b’可 以在角部对准并互相配合以接纳垫圈或其它密封体372。
图19和20示出了根据本发明的另一个实施例的间隔件362c的结构。 图19示出了间隔件362c的俯视图。间隔件362c形成大致为矩形的环，该 环包括四个边长构件380c和四个角部构件382c。可在每个边长构件380c 和每个角部构件382c的端部呈一角度切割，从而使边长构件380c和角部 构件382c连接以形成90°的角。例如，可以22.5°的角度切割边长构件 380c和角部构件382c的每一端以形成90°的角。图20示出了图19中所 示的间隔件362c的角部区域的分解立体图。具体来说，图20示出了角部 构件382c、以及与角部构件382c连接的第一边长构件380c和第二边长构 件380c’。第一边长构件380c包括孔376c，而第二边长构件380c’是实心的。 这样的结构可用来沿大致由箭头386c所指的方向提供流体流。角部构件 382c包括槽388c，该槽可与形成在边长构件380c和380c’中的槽371c和 371c’对准，从而槽388、371c和371c’可互相配合以接纳垫圈或其它密封体 372。
图21和22示出了根据本发明的另一个实施例的间隔件362d的结构。 图21示出了间隔件362d的俯视图。间隔件362d形成大致为矩形的环，该 环包括四个边长构件380d和四个角部构件382d。可在每个边长构件380d 和每个角部构件382d的端部呈一角度切割，从而使边长构件380d和角部 构件382d连接以形成90°的角。例如，可以22.5°的角度切割边长构件 380d和角部构件382d的每一端以形成90°的角。图22示出了图21中所 示的间隔件362d的角部区域的分解立体图。具体来说，图22示出了角部 构件382d、以及与角部构件382d连接的第一边长构件380d和第二边长构 件380d’。第一边长构件380d包括孔376d，而第二边长构件380d’是实心 的。这样的结构可用来沿大致由箭头386d所指的方向提供流体流。角部构 件382d包括槽388d，该槽可与形成在边长构件380d和380d’中的槽371d 和371d’对准，从而槽388、371d和371d’可互相配合以接纳垫圈或其它密 封体372。同图15中所示的槽388a一样，槽388d也是弯曲的，这对于接 纳诸如O形环或其它垫圈之类的密封体372是有优势的。
图23示出了根据本发明的正交栅格板组合件400a的立体图，该组合 件包括多张板402a。板组合件400a可用于任何合适的换热器组合件，比如 以下所讨论的、在图27-48中示出的换热器组合件500和/或在以上所参照 的美国专利临时申请10/944,374的图56-57所示的换热器组合件500中的 任何一个实施例。
板组合件400a包括多张板402a，这些板大致互相并行地放置并可形成 多个沿第一方向延伸的相对低压通道404a，这些通道与多个沿垂直于第一 方向的第二方向延伸的相对高压通道406a相交替。在这个示例性实施例中， 低压通道404a沿大致由箭头408a所指的第一方向延伸，而高压通道406a 沿大致由箭头410a所指的第二方向延伸。矩形(例如正方形)管道416a位于 诸板402a之间并与之相连，从而在诸板402a之间保持通道404a和406a。 矩形管道416a可由金属或其它合适的材料形成，并可通过任何合适的方法 与板402a刚性联结，比如粘结、铜焊或焊接。
图24示出了图23的正交栅格板组合件400a的分解图。在这个实施例 中，矩形管道416a连接于组合件400a的每张板402a的一侧。
图25示出了根据本发明的另一个实施例的、包括多张板402b的正交 栅格板组合件400b的立体图。板组合件400b可用于任何合适的换热器组 合件，比如以下所讨论的、在图27-48中示出的换热器组合件500和/或在 以上所参照的美国专利临时申请10/944,374的图56-57所示的换热器组合 件500中的任何一个实施例。
板组合件400b包括多张板402b，这些板大致互相并行地放置并可形 成多个沿第一方向延伸的相对低压通道404b，这些通道与多个沿垂直于第 一方向的第二方向延伸的相对高压通道406b相交替，比如以上参照第一和 第二通道404a和406a所描述的那样。在这个示例性实施例中，低压通道 404b沿大致由箭头408b所指的第一方向延伸，而高压通道406b沿大致由 箭头410b所指的第二方向延伸。矩形(例如正方形)管道416b位于诸板402b 之间并与之相连，从而在诸板402b之间保持通道404b和406b。矩形管道 416b可由金属或其它合适的材料形成，并可通过任何合适的方法与板402b 刚性联结，比如粘结、铜焊或焊接。在这个实施例中，矩形管道416b刚性 联结于相关的板402b的低压侧。这就可通过压缩力(而非张力)使矩形管道 416b和板402b之间保持联结。使用这样的方法，联结的失效不会导致换热 器失效。
图26示出了图25的正交栅格板组合件400b的一部分的分解图。如上 所讨论的，在这个实施例中，矩形管道416b刚性联结于组合件400a的每 张板402a的低压侧。
图27示出了根据本发明的、包括一外壳510和位于外壳510中的一板 组合件512的换热器组合件500的一个例子的横截面。外壳510可包括任 何合适的形状并可由任何合适的材料形成，用来容纳加压的气体和/或液体。 例如，在图27所示的实施例中，外壳510包括基本上为圆筒形的部分516 和一对半球形盖子600(见图28)，这两个盖子连接于圆筒形部分516的两端。 图27所示的横截面是在沿圆筒形部分516的长度的一个特定的点处得到 的，该长度沿垂直于纸面的方向延伸。
总的来说，换热器组合件500被构造成使至少两股流体(例如一种相对 低压的流体和一种相对高压的流体)可通过形成板组合件512的多张板513 所形成的通道(比如以上关于各种实施例所讨论的相对低压通道和相对高 压通道)连通到外壳510内，从而在流体之间传送热量，并将热量传出外壳 510。外壳510可包括任意数量的进口和出口以使流体可流进和流出外壳 510。在图27所示的实施例中，外壳510包括第一进口520、第一出口522、 第二进口524、第二出口526和第三出口528。第一进口520和第一出口522 被构造成使第一流体(例如相对高压流体)530可流进和流出外壳510。第二 进口524、第二出口526和第三出口528被构造成使第二流体(例如相对低 压)532可流进和流出外壳510。
由于第一流体530和第二流体532之间的传热，至少一部分第一流体 和/或第二流体可在外壳510中改变状态并由此以不同于进入外壳510的流 体530和/或532的状态流出外壳510。例如，在一个具体实施例中，相对 高压蒸汽534经第一进口520进入外壳510，进入板组合件512中的一个或 多个第一通道，由流经板组合件512中相邻于一个或多个第一通道的一个 或多个第二通道的液体514冷却，这造成至少一部分蒸汽534冷凝以形成 蒸汽冷凝液536。蒸汽冷凝液536流向并通过第一出口522。此时，液体 540(例如盐水、海水、浓缩的发酵液或浓缩的盐水)通过第二进口524进入 外壳510、进入板组合件512中的一个或多个第二通道、由流经毗邻于板组 合件512中的一个或多个第二通道的一个或多个第一通道的蒸汽534加热， 这就使至少一部分液体540沸腾以形成相对的低压蒸汽542。低压蒸汽542 经第二出口526从外壳510逸出，而液体540未沸腾的其余部分流向并通 过第三出口528。
在一些实施例中，换热器组合件500包括一个或多个泵550，可操作 这些泵将经第三出口528离开外壳510的液体540经第二进口524抽送回 外壳510，如箭头552所示。泵550可包括任何合适的一个或多个装置，这 些装置抽送流体通过一个或多个流体通道。如图27所示，可通过进料口554 向回路供应液体540。在液体540包括一溶液(例如海水溶液)的实施例中， 可将相对较稀(与经第三出口528流出外壳510的溶液相比)的此种溶液经进 料口554而供应。此外，可将被抽向外壳510的第二进口524的一部分液 体540重新引导离开外壳510，如箭头556所示。在液体540包括一溶液(例 如海水溶液)的实施例中，这样重新导向的液体540可包括此种溶液的相对 浓缩的形式(与经进料口554供应的稀释溶液相比)。虽然在这里所描述的进 口520、524以及出口522、526和528是单个进口和出口，每个进口520、 524以及每个进口522、526和528实际上可包括任何合适数量的进口或出 口。
在某些实施例中，第一流体530通常包括蒸汽，而第二流体532通常 包括液体，至少在第一流体530和第二流体532分别经进口520和524进 入外壳510时是如此。在具体的实施例中，第二流体532可包括盐水、海 水、发酵液或咸水。
换热器组合件500还可包括多个安装装置(或轨道)560，这些安装装置 可与外壳510相连并可操作该装置以将板组合件512安装在外壳510中。 每个安装装置560可与板组合件512的一特定的角部相连。每个安装装置 560可以任何合适的方法连接于外壳510，比如通过焊接或利用紧固件。在 图27所示的实施例中，包括90°的Y形支架，板组合件512的一个角安 装在该支架中。每个安装装置560可沿外壳510的长度延伸，或至少沿外 壳510的长度中流体530和532连通的那一部分延伸，从而在外壳510中 产生互相分离的容积。第一容积564是用来使第一流体530经换热器组合 件500而连通的，该第一容积包括大致在板组合件510的左边和右边的第 一和第二腔580和582以及一个或多个由板组合件510形成的第一通道。 第二容积566是用来使第二流体532经换热器组合件500而连通的，该第 二容积包括大致在板组合件510的上边和下边的第三和第四腔584和586 以及一个或多个由板组合件510形成的第二通道。
由于第一容积564有板组合件512和安装装置560的构形而与第二容 积566分开，第一流体530在外壳510中保持与第二流体532分离的状态。 此外，一个或多个垫圈562可放置在每个Y形支架560及与其相应的板组 合件512的角部之间，从而在在板组合件512的每个角部处、在第一容积 564和第二容积566之间设置一密封件。垫圈562可包括任何合适类型的密 封或垫圈、可具有任何合适的形状(例如具有正方形、矩形或圆形的横截面)、 并且可由任何适于形成密封件或垫圈的材料制成。
换热器组合件500还可包括一个或多个通过滑动、辊压或用其它方法 将板组合件512定位在外壳510中的装置。这样的装置在板组合件512相 对较重或厚重的实施例中尤其有用，比如在板组合件512由金属形成的情 况下。在图27所示的实施例中，换热器组合件500包括连接于板组合件512 的轮子568，该轮子可将板组合件512辊压到外壳中。轮子568可对准并辊 压到以任何合适的方法与外壳510连接的轮轨570上。
图28示出了根据本发明的一个实施例、在图27中示出了的换热器组 合件500的示例性侧视图。如图28所示，板组合件512位于外壳510中， 该外壳包括基本上为圆筒形的部分516和连接在圆筒形部分516两端的一 对半球形盖子600。半球形盖子600可包括法兰部分602，该法兰部分由例 如螺栓、铆钉或焊接的一个或多个连接装置606连接于圆筒形部分516的 法兰部分604。板组合件512可包括第一端板612和第二端板614，这两块 端板焊接或通过其它方式刚性连接于外壳510的内表面，比如箭头610所 示的。
图29和30示出了分别沿根据本发明的另一个实施例在图28中所示的 线A-A、B-B、C-C、D-D、E-E和F-F得到的横截面A、B、C、D、E和F。 在这个实施例中，用来将板组合件512a在外壳510中固定到位的安装装置 (或导轨)560a包括90°Y形支架，板组合件512a的角部安装在这些支架中。
如图29中所示，视图A示出了半球形盖子600，其中包括法兰部分602。 视图B示出了第一端板612和外壳510的圆筒形部分516，其中包括法兰 部分604。如上所讨论的，第一端板612通过焊接或其它方法刚性连接于外 壳510的内表面，如箭头610所示。第一端板612可包括一个或多个孔616， 可操作这些孔以使板组合件512a的板513的表面两侧的压力平衡。视图C 和D示出了分别位于高压腔582和580中的挡板620a和622a。
如图30中所示，视图E示出了第二端板614和外壳510的圆筒形部分 516，其中包括法兰部分604。如上所讨论的，第一端板612通过焊接或其 它方法刚性连接于外壳510的内表面，如箭头610所示。与第一端板612 一样，第二端板614可包括一个或多个孔616，可操作这些孔以使板组合件 512a的板513的表面两侧的压力平衡。推板(push plate)630a可位于第二端 板614的中心。推板630a可压缩位于间隔件362中的密封体372(例如O形 环或垫圈)。这样，推板630a可具有与板513的横截面形状相类似的形状(在 这里是正方形或矩形)。可用O形环或其它合适的垫圈使推板630a的外周 边与第二端板614密封。
还是如图30所示，视图F示出了安装装置(或轨道)560a，该装置连接 于外壳510并用于将板组合件512a在外壳510中固定在位。如上所讨论的， 每个安装轨道560a可与板组合件512a的一个特定的角部相连。另外，每 个安装轨道560a可以任何合适的方法连接于外壳510，比如焊接或使用紧 固件。如上所讨论的，每个安装轨道560a包括一90°的Y形支架，板组 合件512a的一个角部安装在该支架中。每个安装装置560a可沿外壳510 的圆筒形部分516的长度延伸，或至少沿圆筒形部分516的长度的一部分 延伸。一个或多个垫圈(或其它合适的密封装置)634a可位于每个安装轨道 560a的旁边，从而使板组合件512a与那个安装轨道560a密封。在某些实 施例中，垫圈634a可为中空的且可由加压液体或气体膨胀以保证良好的密 封。如图28所示，可使用液压机构638来将板组合件512a的板513压缩 到一起。在提升的腔室639中被捕集起来的气体充当弹簧以使板组合件 512a随着温度的变化而弯曲。
图31和32示出了分别沿根据本发明的另一个实施例而在图28中示出 的线A-A、B-B、C-C、D-D、E-E和F-F得到的横截面图A、B、C、D、E 和F。在这个实施例中，用来将板组合件512b在外壳510中固定在位的安 装装置(或轨道)560b包括45°的支架，板组合件512b的角部安装在该支架 中。
如图31所示，视图A示出了半球形盖子600，其中包括法兰部分602。 视图B示出了第一端板612和外壳510的圆筒形部分516，其中包括法兰 部分604。如上所讨论的，第一端板612通过焊接或其它方法刚性连接于外 壳510的内表面，如箭头610所示。第一端板612可包括一个或多个孔616， 可操作这些孔以使板组合件512b的板513的表面两侧的压力平衡。视图C 和D示出了分别位于高压腔582和580中的挡板620b和622b。如上所讨 论的，安装轨道560b包括45°的支架，板组合件512b的角部安装在该支 架中。这样，板组合件512b的每个角部可具有呈45°角的部分，如角部 640b那样。
如图32所示，视图E示出了第二端板614和外壳510的圆筒形部分 516，其中包括法兰部分604。如上所讨论的，第一端板612通过焊接或其 它方法刚性连接于外壳510的内表面，如箭头610所示。与第一端板612 一样，第二端板614可包括一个或多个孔616，可操作这些孔以使板组合件 512b的板513的表面两侧的压力平衡。推板630b可位于第二端板614的中 心。推板630b可压缩位于间隔件362中的密封体372(例如O形环或垫圈)。 这样，推板630b可具有与板513的横截面形状相类似的形状(在这里是角 部呈45°角的正方形或矩形)。可用O形环或其它合适的垫圈使推板630b 的外周边与第二端板614密封。
还是如图32所示，视图F示出了安装装置(或轨道)560b，该装置连接 于外壳510并用于将板组合件512b在外壳510中固定在位。如上所讨论的， 每个安装轨道560b可与板组合件512b的一个特定的角部相连。另外，每 个安装轨道560b可以任何合适的方法连接于外壳510，比如焊接或使用紧 固件。每个安装装置560b可沿外壳510的圆筒形部分516的长度延伸，或 至少沿圆筒形部分516的长度的一部分延伸。一个或多个垫圈(或其它合适 的密封装置)634b可位于每个安装轨道560b的旁边，从而使板组合件512b 与那个安装轨道560b密封。在某些实施例中，垫圈634b可为中空的且可 由加压液体或气体膨胀以保证良好的密封。如图28所示，可使用液压机构 638来将板组合件512b的板513压缩到一起。在被提升的腔室639中被捕 集起来的气体充当弹簧以使板组合件512b随着温度的变化而弯曲。
图33和34示出了分别沿根据本发明的另一个实施例而在图28中示出 的线A-A、B-B、C-C、D-D、E-E和F-F得到的横截面图A、B、C、D、E 和F。在这个实施例中，用来将板组合件512c在外壳510中固定在位的安 装装置(或轨道)560c包括圆形支架，板组合件512c的角部安装在该支架中。
如图33所示，视图A示出了半球形盖子600，其中包括法兰部分602。 视图B示出了第一端板612和外壳510的圆筒形部分516，其中包括法兰 部分604。如上所讨论的，第一端板612通过焊接或其它方法刚性连接于外 壳510的内表面，如箭头610所示。第一端板612可包括一个或多个孔616， 可操作这些孔以使板组合件512c的板513的表面两侧的压力平衡。视图C 和D示出了分别位于高压腔582和580中的挡板620c和622c。如上所讨 论的，安装轨道560c包括圆形支架，板组合件512c的角部安装在该支架 中。这样，板组合件512c的每个角部可具有呈圆形角部，如圆形角部640c 那样。
如图34所示，视图E示出了第二端板614和外壳510的圆筒形部分 516，其中包括法兰部分604。如上所讨论的，第一端板612通过焊接或其 它方法刚性连接于外壳510的内表面，如箭头610所示。与第一端板612 一样，第二端板614可包括一个或多个孔616，可操作这些孔以使板组合件 512c的板513的表面两侧的压力平衡。推板630c可位于第二端板614的中 心。推板630c可压缩位于间隔件362中的密封体372(例如O形环或垫圈)。 这样，推板630c可具有与板513的横截面形状相类似的形状(在这里是具有 圆形角部的正方形或矩形)。可用O形环或其它合适的垫圈使推板630c的 外周边与第二端板614密封。
还是如图34所示，视图F示出了安装装置(或轨道)560c，该装置连接 于外壳510并用于将板组合件512c在外壳510中固定在位。如上所讨论的， 每个安装轨道560c可与板组合件512c的一个具体的角部相连。另外，每 个安装轨道560c可以任何合适的方法连接于外壳510，比如焊接或使用紧 固件。每个安装装置560c可沿外壳510的圆筒形部分516的长度延伸，或 至少沿圆筒形部分516的长度的一部分延伸。一个或多个垫圈(或其它合适 的密封装置)634c可位于每个安装轨道560c的旁边，从而使板组合件512c 与那个安装轨道560c密封。在某些实施例中，垫圈634c可为中空的且可 由加压液体或气体膨胀以保证良好的密封。如图28所示，可使用液压机构 638来将板组合件512c的板513压缩到一起。在被提升的腔室639中被捕 集起来的气体充当弹簧以使板组合件512c随着温度的变化而弯曲。
图35示出了根据本发明的一个实施例在图27中示出的换热器组合件 500的示例性侧视图。除了使用螺杆机构650而非液压机构638来将板组合 件512的板513压缩在一起以外，图35中所示的实施例类似于图35所示 的实施例。图36示出了根据本发明的板组合件512的立体图，该板组合件 512具有第一端板或挡板612a和第二端板或挡板614a。可操作端板612a 和614a以使低压腔580和582与高压腔584和586密封。
图37示出了根据本发明的一个实施例、用来输送潜热的换热器组合件 500的俯视图和侧视图。换热器组合件500包括多张板513，这些板形成与 多个低压通道662相交替的多个高压通道660。俯视图示出了相对高压的流 体经过高压通道660的流动，如箭头664所示。侧视图示出了相对低压的 流体666经过低压通道662的流动。如俯视图中所示，许多挡板668位于 高压腔580和582中沿组合件500的长度的不同位置处。挡板668可与外 壳510的内表面和/或板组合件512的外部边缘相连，从而阻塞并重新引导 流经高压通道660的高压流体的流动。如在俯视图中所示，随着高压流体 从进口670运动到出口672，高压流的面积逐渐减小。这使流体流经换热器 通道662的速度保持相对恒定并将任何的不冷凝气体经出口672推出。在 只有数个换热器板513的较小的换热器组合件500的情况下，使用宽度改 变的间隔件、特别是在进口附近使用相对较宽的间隔件而在出口附近使用 相对较窄的间隔件，从而得到经过换热器通道662的相对恒定的速度。在 这个情况下，经过每个通道的蒸汽速度可相对恒定。
图38示出了根据本发明的另一个实施例、用来输送显热的换热器组合 件500的俯视图和侧视图。换热器组合件500包括多张板513，这些板形成 与多个低压通道662相交替的多个高压通道660。俯视图示出了第一流体经 过第一通道660的流动，如箭头664所示。侧视图示出了第二流体经过第 二通道662的流动，如箭头665所示。如俯视图中所示，许多挡板668位 于腔室580和582中沿组合件500的长度的不同位置处。如侧视图中所示， 许多挡板668位于腔室584和586中沿组合件500的长度的不同位置处。 在这个实施例中，诸挡板668等距间隔，这使通过换热器通道660和662 的流速恒定。
图39示出了根据本发明的另一个实施例、用来输送单个外壳510中的 潜热和显热的换热器组合件500的俯视图和侧视图。这样，图39中所示的 换热器组合件500基本上可为图37和38所示的换热器组合件500的组合。 在这个实施例中，换热器组合件500包括：第一部分700，该部分被构造成 传送显热；第二部分702，该部分被构造成传送潜热；以及第三部分704， 该部分被构造成传送显热。第一和第三部分700和704可具有与图38所示 以及以上所讨论的相类似的结构。第二部分702可具有与图37所示以及以 上所讨论的相类似的结构。
图40和41示出了根据本发明的另一个实施例、具有热虹吸效应的换 热器组合件500。如图40和41所示，换热器组合件500包括位于板组合件 512的相反两端上的第一端板612和第二端板614。每块端板612和614包 括在板组合件512两侧的挡板668，这些挡板阻挡高压流体流出板组合件 512的端部，如箭头710所示。然而，端板612和614在板组合件512的端 部或底部没有挡板，由此使低压流体712可流出板组合件512的端部并围 绕该端部，如箭头714所示。
图42示出了根据本发明的另一个示例性的换热器组合件500的横截面 图，该组合件包括外壳510以及位于外壳510中的板组合件512。这个实施 例可以与图27-28所示并在以上所讨论的相类似。然而，这个实施例会需 要将板组合件512组装在外壳510外侧并将板组合件512插入并安装在外 壳510中。
由于板组合件512会相对较大和/或较重，因此可用一个或多个插入机 构730将板组合件512导入外壳510中，从而用滑动、辊压或其它方法将 板组合件512放置在外壳510中。在图42所示的实施例中，这样的插入机 构730包括许多位于轨道734中的辊子732。可使用位于板组合件512的每 个角部并与之刚性连接的支架560将板组合件512辊压进外壳510的圆筒 形部分516中。附加的引导构件740可连接于外壳510，从而在将板组合件 512插入外壳510时进行引导和对准。诸如硅或焦油之类的密封剂738可插 在：(a)支架560和板组合件512的每个角部之间；以及/或者(b)支架560和 与外壳510相关的插入机构730和/或其它引导构件740之间。密封剂738 可消除或减少高压腔580、582和低压腔584、586之间的泄漏。
图43示出了根据本发明的再一个示例性的换热器组合件500的横截面 图，该组合件包括外壳510以及位于外壳510中的板组合件512。除了在支 架560和与外壳510相关的插入机构730和/或其它引导构件740之间使用 可膨胀垫圈744来替代密封剂738以外，这个实施例与图42所示并在以上 所讨论的实施例相类似。可膨胀垫圈744可为充有高压气体或液体的空心 垫圈，并且可由例如弹性体材料或其它可延展金属构成。在这个实施例中， 还可使用密封剂738以在支架560和板组合件512的每个角部之间设置密 封。
图44示出了根据本发明的再一个实施例的组装好用来插入外壳510的 板组合件512的立体图。在这个实施例中，板组合件512被构造成用来传 送潜热如以上参照图37所述的。这样，板组合件512包括适于控制流体经 过板组合件512以传送提供潜热的路径的挡板668。在这个实施例中，板组 合件512还包括位于板组合件512的相反两端的第一法兰750和第二法兰 752。第一和第二法兰750和752是用来将板组合件512安装到外壳502的 法兰602和604上的，如以下参照图46所述的。
图45示出了组装好的图43所示板组合件512的另一个立体图，该图 示出了密封位于倾斜的角部构件764和板组合件512的板513之间的垫圈 762的张紧杆760的位置。张紧杆760可与支架766互相作用，支架通过诸 如粘结、铜焊或焊接之类的方法刚性连接于角部构件764。
图46示出了根据本发明的一个实施例的组装好的换热器组合件500的 侧视图，该换热器组合件包括图44-45所示的板组合件512。第一法兰750 是板组合件512的第一端板612的延伸部分。第一法兰750与外壳510的 法兰602和604相匹配并通过紧固件606连接在这两片法兰之间。第二法 兰752是环形，它将板组合件512的第二端板614与壳体510相连。具体 来说，第二法兰750刚性连接于第二端板614，并且与外壳510的法兰602 和604相匹配并通过紧固件606连接在这两片法兰之间。
图47和48示出了分别沿根据本发明的一个实施例而在图46中示出的 线A-A、B-B、C-C、D-D、E-E、F-F和G-G得到的横截面图A、B、C、 D、E、F和G。如图47中所示，视图A示出了半球形盖子600，其中包 括法兰部分602。视图B示出了第一端板612和第一法兰750。如上所讨论 的，端板612的第一法兰750与盖子600的法兰部分602匹配并相连。第 一端板612可包括一个或多个孔616，可操作这些孔以使板组合件512的板 513的表面两侧的压力平衡。视图C和D示出了分别位于高压室582和580 中的挡板668a和668b。
如图48所示，视图E示出了第二端板614和外壳510的圆筒形部分 516，其中包括法兰部分604。同第一端板一样，第二端板614可包括一个 或多个孔616，可操作这些孔以使板组合件512的板513的表面两侧的压力 平衡。推板630可位于第二端板614的中心。推板630可压缩位于板组合 件内间隔件362中的密封体372(例如O形环或垫圈)，如以上参照图28-35 所述的那样。视图F示出了第二法兰752，该法兰包括将板组合件512的第 二端板614与外壳510的法兰部分602和604相连的环，如在图46中所示 并在以上所讨论的。第二法兰752可弯曲以适应热膨胀所引起的尺寸变化。 视图G示出了安装装置(或轨道)560，该装置连接于外壳510并用于将板组 合件512在外壳510中固定在位。每个安装轨道560c可以任何合适的方法 连接于外壳510，比如焊接或使用紧固件。一个或多个垫圈(或其它合适的 密封装置)634可位于每个安装轨道560的旁边，从而使板组合件512与那 个安装轨道560密封。
虽然已经详细描述了本发明的实施例和它们的优点，熟悉本领域技术 的人员可以进行各种改型、添加和省略而不会背离本发明的精神实质和范 围。
附图说明
为了更完整地理解本发明以及其它的特征和优点，现在结合附图参照以下 的描述，在这些附图中：
图1到8示出了根据本发明的各种实施例的蒸汽压缩蒸发系统的各种实施 例；以及
图9到48示出了根据本发明的各种实施例的换热系统的各种实施例，其 中：
图9为带凹座的换热器板的俯视图；
图10示出了压印换热板中的凹座；
图11示出了液压成形换热器中的凹座；
图12示出了脊柱换热器板；
图13示出了将脊柱部压入热器板的辊子；
图14示出了换热器板之间的间隔体；
图15为根据实施例1的间隔件的俯视图；
图16为根据实施例1的间隔件角部的立体图；
图17为根据实施例2的间隔件的俯视图；
图18为根据实施例2的间隔件的立体图；
图19为根据实施例3的间隔件的俯视图；
图20为根据实施例3的间隔件的立体图；
图21为根据实施例4的间隔件的俯视图；
图22为根据实施例4的间隔件的立体图；
图23示出了根据实施例1的正交栅格换热器堆叠；
图24为根据实施例1的正交栅格换热器分解图；
图25示出了根据实施例2的正交栅格换热器堆叠；
图26为根据实施例2的正交栅格换热器分解图；
图28示出了换热器组合件的侧视图(液压压缩)；
图29示出了切过换热器组合件(90°的角部)；
图30示出了切过换热器组合件(90°的角部)；
图31示出了切过换热器组合件(45°的角部)；
图32示出了切过换热器组合件(45°的角部)；
图33示出了切过换热器组合件(圆形角部)；
图34示出了切过换热器组合件(圆形角部)；
图35为换热器组合件的侧视图(螺杆压缩)；
图36为带有端部挡板的换热器板的立体图；
图37为示出了潜热换热器的挡板形式的俯视图和侧视图；
图38为示出了显热换热器的挡板形式的俯视图和侧视图；
图39为潜热和显热组合式换热器的挡板形式的俯视图和侧视图；
图40为带有热虹吸系统的潜换换热器的挡板形式的俯视图和侧视图；
图42为根据实施例1的内部压缩的潜热换热器的横截面图；
图43为根据实施例2的内部压缩的潜热换热器的横截面图；
图44为内部压缩的潜热换热器的立体图，其中示出了挡板装置；
图45为内部压缩的潜热换热器的立体图，其中示出了压缩杆；
图46为内部压缩潜热换热器的截面图，其中示出了挡板和端部密封装 置；
图47示出了切过内部压缩潜热换热器；以及
图48示出了切过内部压缩潜热换热器。