具有防结污性质的块型板式热交换器

摘要

一种块型板，其具有传热板叠堆（30），传热板叠堆（30）包括第一传热板（51）和第二传热板（52）。第一传热板（51）和第二传热板（52）中的每一个的至少一部分包括涂层（701），其I)具有1至30μm的层厚度，ii)通过溶胶凝胶处理制备，iii)包括具有O/Si>1的原子比的氧化硅(SiOx)，并且iv)包括≥10原子百分比的碳（C）。

权利要求

1.一种板式热交换器，包括：顶部头部(15)，底部头部(16)和四个侧面板(11-14)，利用一组角梁(21-24)将所述顶部头部(15)、所述底部头部(16)和所述四个侧面板(11-14)栓接在一起以形成密封的封壳；以及传热板叠堆(30)，其布置在所述密封的封壳中，所述传热板叠堆(30)包括成对传热板(50,60)，所述成对传热板(50,60)叠堆成使得用于第一流体的流动路径(67)形成于所述叠堆的成对传热板(50,60)之间，其中，叠堆的成对传热板(50,60)中的一对(50)包括第一传热板(51)和第二传热板(52)，所述第一传热板(51)和所述第二传热板(52)接合成使得用于第二流体的流动路径(57)形成于所述第一传热板(51)与所述第二传热板(52)之间，其特征在于所述第一传热板(51)和所述第二传热板(52)包括涂层(701)，其具有1至30μm的层厚度，

通过溶胶凝胶处理制备，

包括具有O/Si>1的原子比的氧化硅(SiOx)，并且

包括≥5原子百分比的碳(C)。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述第一传热板(51)和所述第二传热板(52)中的每一个具有0.6至1.4mm的厚度(m1)。

3.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，所述第一传热板(51)和所述第二传热板(52)中的每一个具有0.8至1.2mm的厚度(m1)。

4.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述第一传热板(51)和所述第二传热板(52)中的每一个具有0.05至0.30m2或0.6至1.8m2的传热面积(m2)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述顶部头部(15)和所述底部头部(16)中的任一个具有45至145mm或190至250mm的厚度(m3)。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述四个侧面板(11-14)中的每一个具有35至85mm的厚度(m4)。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述四个侧面板(11-14)中的每一个具有65至175mm的厚度(m4)。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述角梁(21-24)中的每一个角梁具有35至85mm或110至190mm的横截面侧边(m5)。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述密封的封壳具有

0.02至0.40m3或0.7至5.0m3的体积。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述涂层的层厚度为

1.5至25μm。

11.根据权利要求10所述的热交换器，其特征在于，所述涂层的层厚度为2至20μm。

12.根据权利要求11所述的热交换器，其特征在于，所述涂层的层厚度为2至15μm。

13.根据权利要求12所述的热交换器，其特征在于，所述涂层的层厚度为2至10μm。

14.根据13所述的热交换器，其特征在于，所述涂层的层厚度为3至10μm。

15.根据权利要求1至4中任一项所述的热交换器，其特征在于，氧化硅SiOx具有O/Si=

1.5至3的原子比。

16.根据权利要求15所述的热交换器，其特征在于，氧化硅SiOx具有O/Si=2-2.5的原子比。

17.根据权利要求1至4中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述涂层具有20-60原子%的碳含量。

18.根据权利要求17所述的热交换器，其特征在于，所述涂层具30-40原子%的碳含量。

19.根据权利要求1至4中任一项所述的热交换器，其特征在于包括垫圈(131)，所述垫圈(131)至少部分地涂覆有所述涂层。

20.根据权利要求1至4中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述第一传热板(51)和所述第二传热板(52)由不锈钢制成。

说明书

具有防结污性质的块型板式热交换器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种块型板式热交换器，其包括顶部头部、底部头部和四个侧面板，利用一组角梁将顶部头部、底部头部和四个侧面板栓接在一起以形成密封的封壳。传热板叠堆布置在密封的封壳中。块型板式热交换器具有减少结垢和便于清洁热交换器的性质。

背景技术

[0002] 现今，若干不同类型的板式热交换器存在，并且取决于它们的类型用于各种应用中。一种特定类型的板式热交换器通过将顶部头部、底部头部和四个侧面板栓接于一组角梁以形成围绕传热板叠堆的箱状封壳而组装。该特定类型的板式热交换器被称作块型热交换器。市售块型热交换器的一个实例是由Alfa Laval AB以产品名称Compabloc 供应的热交换器。其它块型板式热交换器公开于专利文献EP165179和EP639258中。

[0003] 在块型板式热交换器中，用于两种热交换流体的流体路径形成于传热板叠堆中的传热板之间。在操作期间，传热板的结垢是所关心的，例如由于在传热板之间经过的流体引起的沉积物、微生物生长、灰尘等。结垢典型地降低传热能力并且增加热交换器的压降，这导致总体上降低的性能。典型地通过移除侧面板中的一个或更多个使得可接近传热板叠堆并且可清洁板来解决结垢的问题。

[0004] 对于其它类型的热交换器，已知涂覆易于结垢的热交换器的区域。涂覆技术的实例可在一定数量的专利文献中(诸如在US20090123730、US20060196644、WO2008119751和WO2009034359中)找到。

[0005] 即使这些涂层技术可减少结垢，明显的是，它们对于典型地用于侵蚀性高压应用中的块型板式热交换器而言并非最佳的，在该侵蚀性高压应用中，安全需求较高。例如，涂层将典型地在一些时间之后磨损其涂层表面。此外，块型板式热交换器的独特设计和结构需要不同的涂层，该不同的涂层关于块型板式热交换器的固有设计结构而优化。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于发现一种涂层，其减少了块型板式热交换器的结垢。另一目的在于发现块型板式热交换器的实施例，其确保了涂层留在涂覆的区域达热交换器的长操作时间。

[0007] 为了实现这些目的，提供一种块型板式热交换器。块型热交换器包括：顶部头部、底部头部和四个侧面板，利用一组角梁将该顶部头部、该底部头部和该四个侧面板栓接在一起以形成密封的封壳；以及传热板叠堆，其布置在密封的封壳中。传热板叠堆包括成对传热板，该成对传热板叠堆成使得用于第一流体的流动路径形成于叠堆的成对传热板之间，其中叠堆的成对传热板中的一对包括第一传热板和第二传热板，该第一传热板和该第二传热板接合成使得用于第二流体的流动路径形成于第一传热板与第二传热板之间。第一传热板和第二传热板中的每一个的至少一部分包括涂层，其i)具有1至30μm的层厚度，ii)通过溶胶凝胶处理制备，iii)包括具有O/Si>1的原子比的氧化硅(SiOx)，并且iv)包括≥5或≥10原子百分比的碳（C）。

[0008] 块型板式热交换器是有利的，因为传热板的结垢显著地减少。因此，无需清洁或需要较少的清洁。这减少了强清洁剂和/或可能研磨剂、机械清洁的使用，并且减少了板式热交换器的操作停机时间。此外，与现有技术涂层相比，涂层相当耐磨并且相对地抵抗涂层中的裂纹形成，该形成另外可由于作用于传热板上的扭矩和张力。一般而言，相应传热板的每一侧或每两侧可包括涂层。

[0009] 板式热交换器可具有用于其包括的一定数量的构件的预定的测量值。例如，第一传热板和第二传热板可具有0.6至1.4mm或0.8至1.2mm的厚度。第一传热板和第二传热板中的每一个可具有0.05至0.30m2或0.6至1.8m2的传热面积。顶部头部和底部头部中的任一个可具有45至145mm或190至250mm的厚度。四个侧面板中的每一个可具有35至85mm或65至175mm的厚度。角梁中的每一个可包括经测量为35至85mm或110至190mm的横截面侧边。最
3 3
后，密封的封壳可具有0.02至0.40m或0.7至5.0m的体积。

[0010] 经验测试和基于有限元的分析显示这些测量值中的每一个，单独地或一个或更多个组合地，提供特别适合于涂层的热交换器的结构。这一切的根本原因在于，测量值提供在热交换器操作时防止传热板的大量挠曲的传热板的结构。这是非常有利的，因为涂层接着保持在板上达长时间段（挠曲引起涂层更快掉落或磨损）。因此，涂层与预定测量值中的一个或更多个一起提供关于抵抗结垢达较长时间段优化的块型热交换器。

[0011] 涂层的层厚度可为1.5至25μm，或2至20μm，或2至15μm，或2至10μm，或3至10μm。氧化硅SiOx可具有O/Si=1.5至3的原子比，或者可具有O/Si=2至2.5的原子比。涂层可具有20至60原子%或30至40原子%的碳含量。热交换器可包括垫圈，其至少部分地涂覆有涂层。第一传热板和第二传热板可由不锈钢制成。

[0012] 从下列详细描述以及从附图，本发明的另外的特征、目的、方面和优点将显现。

附图说明

[0013] 现在将参考示意附图经由实例描述本发明的实施例，其中：

[0014] 图1为具有传热板叠堆的块型热交换器的分解图，

[0015] 图2为用于图1的传热板叠堆的成对传热板的俯视图，

[0016] 图3为沿着图2的截面A-A的截面图，

[0017] 图4为沿着图2的截面B-B的截面图，

[0018] 图5为图3的截面C的放大视图；以及

[0019] 图6为图1的传热板叠堆的部分的涂覆传热板的示意截面图。

具体实施方式

[0020] 参考图1，示出了块型板式热交换器2。板式热交换器2包括顶部头部15、底部头部16和四个侧面板11、12、13、14，利用一组（典型地四个）角梁21-24将顶部头部15、底部头部
16和四个侧面板11、12、13、14栓接在一起用于组装板式热交换器2。当组装时，板式热交换器2具有箱状或块状形状，并且由顶部头部15、底部头部16和侧面板11-14形成封壳。传热板叠堆30布置在封壳内并且包括（如将进一步详细描述的）一定数量的成对的传热板。传热板叠堆30也具有箱状或块状形状，该形状对应于由头部15、16和侧面板11-14所形成的封壳的形状。传热板叠堆30在其拐角处具有四个衬里31-34，四个衬里31-34被布置成面向角梁21-
24。

[0021] 板式热交换器2的组装典型地通过使用常规方法和螺栓（未图示）执行，螺栓经由类似孔35和36的螺栓孔将所提到的构件附接于彼此。简言之，组装板式热交换器2包括将传热板叠堆30布置在底部头部16上，使角梁21-24滑入到衬里31-34中并且将它们栓接于底部头部16。通道端板38布置在传热板叠堆30的顶部上，并且顶部头部15栓接于角梁21-24。之后，侧面板11-14栓接于角梁21-24和头部15、16。通常，板式热交换器2还具有基座17，基座17便于将板式热交换器2附接于地面。

[0022] 垫圈(诸如例如垫圈131)在面向角梁21-24和头部15、16的区段处布置在侧面板11-14上，使得由头部15、16和侧面板11-14形成的封壳被适当密封用于防止从板式热交换器2泄漏。

[0023] 侧面板11-14的第一侧面板11和第二侧面板12包括用于两种流体的入口和出口。详言之，第一侧面板11具有用于第一流体的入口41和出口42。第一面板11的入口41和出口
42与传热板叠堆30组合形成用于第一流体的流动路径，其中，流动路径在传热板叠堆30内从入口41延伸到出口42。该流动路径以虚线箭头示出，该虚线箭头在平行于方向D1的方向上延伸。常规挡板(诸如挡板39)连接于传热板叠堆30的侧部用于引导第一流体在叠堆30内的一定数量的通路（在所示出的图中四个通路）中流动。

[0024] 第二侧面板12具有用于第二流体的入口43和出口44。第二侧面板12的入口43和出口44与传热板叠堆30组合形成用于第二流体的流动路径，其中流动路径在传热板叠堆30内从入口43延伸到出口44。该流动路径以虚线箭头示出，该虚线箭头在平行于方向D2的方向上延伸。连接于传热板叠堆30的侧部的常规挡板引导第二流体在叠堆30内的一定数量的通路（此处，与第一流体相同的数量的通路）中流动。

[0025] 挡板的布置本身通过采用常规技术来实现。但是，用于第一流体的第一流动路径在叠堆30中成对的传热板之间，而用于第二流体的第二流动路径在叠堆30中的成对的传热板之间。一对传热板包括第一传热板和第二传热板，如将进一步描述的。这意味着第一流体的流动在不同成对的传热板中的传热板之间，而第二流体的流动在相同对的第一传热板与第二传热板之间，即在一对内。衬里31-34密封传热板叠堆30的拐角，这确保了分开两种不同的流体路径。

[0026] 参考图2、图3和图4，例示了第一对传热板50和第二对传热板60，其中图3为沿着图2的截面A-A的截面图，并且图4为沿着图2的截面B-B的截面图。成对的传热板50、60为图1所示的传热板叠堆30的部分。叠堆30包括类似于对50、60的一定数量的成对的传热板，诸如4-
200对或甚至更多。

[0027] 对于由图2、图3和图4所例示的成对的传热板50、60，第一对传热板50包括第一传热板51和第二传热板52。第二对传热板60典型地类似于第一对传热板50，这表示其也包括第一传热板61和第二传热板62。因此，第二对传热板60的第一传热板61典型地类似于第一对传热板50的第一传热板51，而第二对传热板60的第二传热板62可类似于第一对传热板50的第二传热板52。

[0028] 此外，第一对传热板50的第一传热板51和第二传热板52具有类似形状。

[0029] 如由第一对传热板50的第一传热板51所例示，每个传热板具有矩形形状，其具有第一细长侧部511、第二细长侧部512、第三细长侧部513和第四细长侧部514。当传热板叠堆30布置在板式热交换器2的封壳内时，第一细长侧部511面向第一侧面板11，而第三侧部513面向第三侧面板13。第一传热板51与第二传热板52经由在第一细长侧部511处的接合部78和在第三细长侧部513处的接合部79接合，如在图3中可看出的。

[0030] 第一传热板51包括布置在细长接合部72-76的相应侧部上的成组波纹101-106，细长接合部72-76接合第一传热板51和第二传热板52。也可以说，波纹101-106由细长接合部72-76分开。成组波纹101-106在平行于接合部72-76的方向上延伸，该方向在例示实施例中平行于方向D2。成组波纹101-106具有两个最外部的成组波纹101、106，并且另外的接合部
71、77可布置在外部成组波纹101、106与对应的最靠近的细长侧部513、511中间。如先前所指示，由于所有传热板可为类似的，故传热板叠堆30的传热板中的全部或一些，诸如板52、
61和62，可具有与板51相同的性质和结构形状。

[0031] 波纹101-106包括在方向D1上延伸的脊和凹槽，方向D1以45°至90°横向于方向D2，细长接合部71-77沿着方向D2延伸。方向D1、D2此处为与先前关于第一流体和第二流体的流动所讨论的相同的方向。第一传热板51上的波纹101、102和第二传热板52上的对应的波纹201、202均包括脊和凹槽，诸如第一传热板51的脊92和凹槽93以及第二传热板52的脊192和凹槽193。

[0032] 第一对传热板50包括细长接合凹槽，如由第一传热板51的接合凹槽81-87所例示，细长接合部71-77沿着该细长接合凹槽布置。成组波纹101-106中的每个波纹包括在方向D1上延伸的脊和凹槽，方向D1横向于方向D2，细长接合凹槽81-87沿着方向D2延伸。

[0033] 第一传热板51的脊可与第二传热板52的脊对齐，如在平行于第一对传热板50的法向方向N的方向上看到的。这是有利的，因为可实现流体的高效传热和流动。

[0034] 如所示，接合部71-77布置在相应接合凹槽81-87中。由于第二传热板52类似于第一传热板51，故其也包括细长接合凹槽，细长接合部71-77沿着该细长接合凹槽布置。

[0035] 参考图3和示出图3的放大截面C的图5，示出了例如第一传热板51的接合凹槽82抵接第二传热板52的对应的接合凹槽182。传热板51、52接着在接合凹槽82、182处依靠接合部72接合。在该情形下，第一传热板51的接合凹槽82的背侧表面515与第二传热板52的接合凹槽182的背侧表面525接触。

[0036] 接合部典型地通过焊接形成但还可通过钎焊或一些其它合适的接合手段形成。传热板51、52、61、62典型地由金属(诸如不锈钢)形成。当使用焊接来形成接合部时，即当接合部是焊接部时，可以使用激光焊接以及其它焊接技术，诸如电阻焊接。

[0037] 接合部71-77中的每一个可包括两个至少部分地重叠的接合区段，如由接合部72的第一区段721和第二区段722所例示。接合区段721、722可以以预定距离（诸如5-30mm）重叠。当通过焊接来形成接合部时，两个接合区段721、722或焊接区段可在接合凹槽的相应端区段处开始，如由接合凹槽82的两个端区段821、822所示。

[0038] 如指示的，在第一细长侧部511和第三细长侧部513处第一传热板51与第二传热板52的接合可通过第一组相对的细长侧接合部78、79实现，使得用于第二流体的流动路径57形成于第一组相对的细长侧接合部78、79之间，即在第一对传热板50内。接着，流动路径57平行于关于图1所讨论的方向D2。

[0039] 为了便于对50中的板的接合，第一传热板51和第二传热板52具有外围区段，如区段53、54，它们面向彼此折叠。外围区段53、54面向彼此折叠，因为第二传热板52布置为第一传热板51的倒置的镜像，考虑到板51、52是类似的。相关焊接部79施加于在折叠区段53、54之间形成的接触表面处。

[0040] 接合凹槽81-87可沿着流动路径57不间断地延伸，流动路径57形成于第一传热板51与第二传热板52之间。还因为第一传热板51和第二传热板52典型地由多个细长接合部
71-77接合，所以形成于第一传热板51与第二传热板52之间的用于第二流体的流动路径57包括多个平行流动通道571-576。

[0041] 为了形成传热板叠堆30，成对传热板，如第一对传热板50和第二对传热板60经由相对的细长侧接合部而接合。这些接合部由一组相对的细长侧接合部781、782例示，该组相对的细长侧接合部781、782布置在第一对传热板50与第二对传热板60之间。此类细长侧接合部781、782横向于第一组细长侧接合部78、79并且接合一对传热板（由对50例示）与相邻的一对传热板（由对60例示）。为了便于接合，板51、52、61、62具有相应外围区段，该相应外围区段面向属于另一对传热板的传热板折叠，诸如折叠区段56和65。相关焊接部781施加于在折叠区段56、65之间形成的接触表面处。

[0042] 当接合成对传热板50、60时，用于第一流体的流动路径67形成于成对传热板50、60之间。因为对50、60仅在第二组侧接合部781、782处接合，所以所谓的自由流动路径形成于接合部781、782之间，即，自由流动路径形成于成对传热板50、60之间。在该背景下，自由流动路径可限定为在侧接合部781、782中间无任何接触点的流动路径。一般而言，自由流动经观察是有利的，因为例如来自流体的沉积物的发生或者细菌的存在可减少，或实际上甚至被排除。

[0043] 为了形成整个传热板叠堆30，一定数量的成对传热板彼此相邻叠堆并且以类似第一对传热板50和第二对传热板60的接合的方式接合于彼此。对的接合可以通过使用与接合一对的板时相同的方法（焊接，钎焊等）来实现。

[0044] 为了将传热板高效地接合于衬里31-34，每个传热板在其拐角处具有四个突起，诸如第一传热板51的突起515-518。接着，通过例如焊接、钎焊或者通过一些其它合适的接合手段将突起接合于衬里31-34。当组装板式热交换器2时，衬里31-34部分地包围拐角梁组21-24，使得传热板叠堆30牢固地固定于封壳内，该封壳由头部15、16和侧面板11-14形成。

[0045] 传热板51、52、61、62本身可由钢板制成，利用压制工具压制该钢板，该钢板形成波纹和焊接凹槽。之后切割机沿着压制板的外围切割压制板，并且切割板的边缘以形成折叠外围区段的机器折叠。

[0046] 传热板叠堆30中的传热板包括涂层。涂层可被称作非粘涂层并且使得易于清洁板。与常规传热板相比，涂覆的板随着时间提供改进的传热，因为常规传热板更快速地结垢，这在较大程度上降低了传热性能。涂层还导致在板上的更加均匀的表面，这给予更好的流动特征。此外，与常规块型板式热交换器相比，随着时间减小了板式热交换器2的板上面的压降，因为减少了杂质、微生物和其它物质的累积。

[0047] 可通过使用利用水的高压清洗来容易地清洁涂覆的板。此外，无需大量的耗时的机械清洁或使用强酸、碱或清洁剂诸如NaOH和HNO3的清洁。

[0048] 叠堆30中的传热板在溶胶凝胶过程中涂覆有涂层，该涂层包括有机硅化合物。有机硅化合物为用于溶胶凝胶过程中的起始材料并且优选地为硅烷氧基化合物。在溶胶凝胶过程中，溶胶转变为凝胶以产生纳米材料。通过水解作用和缩合反应，在液体中产生层间分子的三维网络。接着使用热加工阶段来将凝胶进一步加工为纳米材料或纳米结构，这导致最终的涂层。包括所述纳米材料或纳米结构的涂层主要包括氧化硅，SiOx，具有O/Si > 1的原子比，替代地在O/Si = 1 .5-3的范围内或者替代地在O/Si = 2-2.5的范围内的原子比。“O/Si > 1的原子比”表示氧化硅(SiOx)的氧原子（O）的数量除以氧化硅（SiOx）的硅原子（Si）的数量大于一。对应地，替代地，氧原子（O）的数量除以硅原子的数量在1.5-3的范围内或者在2-2.5的范围内。

[0049] 优选氧化硅为二氧化硅，SiO2。氧化硅形成三维网络，其具有至板的极好附着力。可涂覆叠堆30的所有传热板，诸如第一传热板51和第二传热板52。典型地，在面向第一流体的流动路径和第二流体的流动路径中的一个或两者的侧部上涂覆板。

[0050] 涂层具有源自烃链的碳含量。烃链可具有官能基，诸如在烃链中发现的那些或者芳香基，例如C=O、C-O、C-O-C、C-N、N-C-O、N-C=O等。优选地，碳含量>10原子%,或者在20-60 原子%的范围内或者在30-40 原子%的范围内。碳赋予涂层柔性和弹性，如果板在操作期间由于施加在叠堆30中的板上的高压而挠曲，这是重要的。烃链为疏水且疏油的，这导致涂层的非粘性质。

[0051] 参考图6，示出了其中如上文所述地第一传热板51设有氧化硅溶胶凝胶涂层701的示意图。涂层也被称作氧化硅层701。最靠近板51，氧化硅层701形成在涂层硅氧烷与板51的金属氧化物膜之间的界面702。涂层701块为硅氧烷网络703，硅氧烷网络703具有有机链接体链和空隙，其赋予涂层701柔性。硅氧烷网络703在界面702的“顶部”。氧化硅层701形成呈具有疏水和疏油性质的功能表面704的形式的最外层，其减少结垢。在界面702与硅氧烷网络703之间和硅氧烷网络703与功能表面704之间不存在尖锐边界，而是逐渐过渡。

[0052] 被涂覆的叠堆30中的所有板可具有关于图6所描述的涂层。涂层是耐用且柔性的，并且提供用于块型板式热交换器的板，其具有极好的非粘性质和耐磨性及抗裂性。

[0053] 在一个实施例中，包括有机硅化合物的至少一种溶胶施加于被涂覆的传热板的表面。表面可以以任何合适方式湿润/涂覆。表面涂层可例如通过喷涂、浸渍或喷涌来施加。典型地，与可引起结垢的流体接触的传热板的所有表面被涂覆。此外，布置在侧面板11-14上的垫圈如垫圈131可被涂覆，典型地具有与用于传热板的涂层相同的类型。接着典型地，将涂层至少施加于与可引起结垢的流体接触的垫圈的表面上。

[0054] 涂覆叠堆30的传热板的方法包括预处理待涂覆的传热板上的至少表面。可借助于浸渍、喷涌或喷涂来执行该预处理。预处理用于清洁待涂覆的表面以便获得涂层的增加的附着力。预处理的实例为利用丙酮和/或碱性溶液例如苛性碱溶液的处理。

[0055] 涂覆传热板的方法可包括热加工阶段，例如，干燥操作可在预处理之后执行，并且在板的涂覆发生之后可使用干燥和/或固化操作。可通过使用常规加热设备诸如烘箱来使涂层经受热。

[0056] 如指示地包括SiOx的涂层施加于叠堆30的板。借助于溶胶凝胶处理来进行涂层的施加。涂层的厚度优选地在1μm至30μm之间。低于1μm的涂层厚度被认为不足以耐磨，因为板式热交换器2中的板在操作期间能够略微挠曲。板的挠曲引起涂层上的磨损，并且涂层随着时间磨掉。而且，涂层的厚度具有上限，因为在传热板上施加物质影响它们的传热能力和因此板式热交换器的总性能。涂层的厚度的上限优选地为30μm。因此，包含氧化硅溶胶的涂层的涂层厚度为1-30μm，并且在替代方案中，优选地为1.5-25μm，优选地2-20μm，优选地2-15μm，优选地2-10μm或优选地3-10μm。

[0057] 制成叠堆30中的传热板所用的材料可选自若干金属和金属合金。优选地，材料为不锈钢或钛。材料还可选自镍、铜、所提到的金属的任何合金和/或碳钢。

[0058] 为了发现更抗污垢的块型板式热交换器，在两者具有上文所描述的类型的涂层的两个低表面能玻璃陶瓷涂层上进行测试。测试的涂层被称作涂层1和涂层2。在下面呈现测试、分析和结果。涂层1为乙酸丁酯中的硅烷封端聚合物，而涂层2为溶剂石脑油/乙酸丁酯中的聚硅氧烷-尿烷树脂。在叠堆30中的涂覆传热板上执行测试。在下文中，被执行测试的板也被称作“底材”。

[0059] 测试示出了相对于H2O中的1.2% HNO3、H2O中的1%NaOH和原油的关于底材湿润、底材附着力、接触角、涂层厚度和稳定性的涂层的性质。结果在下文中在表1中总结。

[0060]

[0061] 表1

[0062] 当喷雾涂覆到不锈钢或钛底材上时，两个涂层显示出极好的润湿。

[0063] 附着力通过根据标准DIN EN ISO 2409的划格法/带测试来确定。额定值从0(极好)到5(极差)。0或1可接受，而2到5不可接受。第一数字指出划格法(1mm格)之后的额定值，而第二数字给出了在已经施加带并且又取下之后的额定值。

[0064] 为了获得涂层1和涂层2的适当附着力，底材经受预处理。为了获得涂层1在不锈钢上的适当附着力，通过将其浸入碱性清洁剂中达30分钟来对底材进行预处理。接下来，底材利用水和去离子水清洗并且在施加涂层1之前干燥（在半小时内施加以实现最佳附着力）。测试显示如果仅利用丙酮来执行底材清洁，则减少了附着力。预处理还用于涂覆有涂层2的不锈钢底材。不论碱性清洁剂还是丙酮用作预处理，该涂层都显示出未受影响的附着力。如果预处理步骤被忽略或未正确地进行，则将影响涂层附着力。

[0065] 两个涂层在酸性条件下显示良好的稳定性。涂层在75℃下稳定达1.5小时，并且在室温下稳定达超过24小时。

[0066] 在碱性条件下，涂层1示出比涂层2更好的结果。涂层1可耐受碱性条件在85℃下达3小时，并且涂层2在85℃下达2小时。在20℃的温度下经受原油达6个月之后，两个涂层并未显示分解或者疏油性质降级。

[0067] 叠堆30中的传热板接着涂覆有涂层1和涂层2。热交换器板在该测试中由钛制成，并且热交换器2用于原油应用中。所有涂覆的传热板经历预处理，其包括利用酸性或碱性溶液处理以移除结垢并且利用水对板进行高压清洗。在施加涂层之前使板干燥。

[0068] 在向板施加涂层1和涂层2之前完成预处理。当板在周围温度（近似包括20℃）下干燥时，一些板仍是湿润的。更确切地，三分之一的板涂覆有涂层1，并且三分之一的板涂覆有涂层2，而其余三分之一的板保持未涂覆。通过将相应涂层喷涂到由叠堆30中的板形成的流动路径57、67中来实现涂覆，使得面向流动路径的板的侧面被涂覆。涂层的厚度经测量为2-4μm。在烘箱中在200℃和160℃的升高温度下执行两个涂层的固化/干燥达1.5小时。

[0069] 具有涂覆的传热板的叠堆30接着布置在图1的热交换器中，并且在板式热交换器2操作大约7个月之后对涂覆的板执行评估。

[0070] 在7个月之后分析板。详言之，借助于XPS(X-射线光电子能谱法)也被称作ESCA (化学分析用电子能谱法)对三种不同氧化硅涂覆的传热板进行分析。XPS方法提供定量化学信息，包括对于表面的最外2-10nm以原子%表达的化学成分。

[0071] XPS方法的测量原理包括样品（即，涂覆有涂层1的传热板、涂覆有涂层2的传热板以及未涂覆的板）放置于高真空中，并且利用明确限定的X射线能量辐照，这导致光电子从样品发射。仅来自样品的最外表面的光电子到达检测器。通过分析光电子的动能，可计算它们的结合能，因此给出关于样品的化学元素（包括电子壳）的它们的来源。

[0072] XPS提供关于样品的化学元素（诸如不同的官能基，化学键结、氧化状态等）的元素成分和不同化学状态的定量数据。检测所有的除了氢和氦之外的化学元素，并且以原子%来表达所获得的样品的化学成分。

[0073] 使用Kratos AXIS UltraDLD X射线光电子光谱仪来记录XPS光谱。使用单色Al X射线源来分析样品。分析面积小于1mm2。在分析中，执行所谓的宽谱运行以检测存在于样品的表面中的化学元素。从每种化学元素的量化来获得相对表面成分。

[0074] 当分析本文所述的具有不同类型（关于C、O和Si的含量）的氧化硅涂层的传热板时，或者更确切地当分析涂层的化学元素时，可发现以原子%和原子比O/Si的相对表面成分。已经观察到可在涂层的最外表面上检测到主要为C、O和Si。C含量典型地为41.9至68.0原子%，O含量为19.5至34.3原子%，而Si含量为8.6至23.4原子%。原子比O/Si为1.46-2.30。注意，对于原子比O/Si，使用氧的总量。这表示还包括具有碳的官能基中的氧。另外，对于二氧化硅，预计2.0的理论比O/Si（即，呈SiO2形式的SiOx）。

[0075] 在四个月操作之后，执行通过热成像的预先检查。当热交换器操作时，获得热交换器2的中部区域的热成像。从图像，明显的是一些传热板与热交换器中的其它传热板相比显示增加的传热。

[0076] 检查显示涂覆的板处的升高温度。未涂覆的板显示较低操作温度。温度差异是不同结垢的结果，其中涂覆的板具有升高温度。

[0077] 视觉检查揭示具有指定为涂层1的涂层的板在面向原油的板侧上覆盖有至少量的结垢。此外，涂层2与裸露的钛表面相比在面向原油的板侧上具有减少量的结垢，但以比涂层1更小的程度。裸露的钛板完全覆盖于使板“结垢”的原油厚层中。用语“结垢”在此处用于描述在操作期间形成于传热板上的沉积物。结垢为由原油形成的残留物和沉积物，并且包括蜡状有机部分和矿物质/无机部分。

[0078] 通过从单独结垢的板的记录的重量减去清洁板的平均重量，计算每种表面类型的平均结垢量（表2）。涂层的重量不被补偿，并且因此实际结垢减少略微更高。对于用于测试中的传热板，传热表面为0.85m2，因此对于在两侧具有8.4μm厚涂层的板，涂层材料的总体积为大约6.8cm3。如果涂层估计为纯SiO（2 密度2.6 g/cm3），则每个板的涂层量为大约20g。

[0079]表面 平均结垢（g） 结垢减轻（%）
钛 585 -
涂层1 203 65
涂层2 427 27

[0080] 表2

[0081] 对于涂层1和涂层2两者，与在裸露钛板上的结垢相比，板的结垢更易于移除，见表3。清洁要求的差异通过以纸巾人工地擦拭板和通过高压水清洁来测试。仅用纸巾擦拭板示出了结垢非常容易从涂覆的板移除，与未涂覆的板相反。通过使用高压水清洗，除一个或两个小碎片之外的所有结垢可从涂层1涂覆的表面移除。在涂层2涂覆的表面上，在水射流清洁之后存在再多一些的结垢。该结垢具有略微燃烧的油的形式。涂层处于良好的状态。原油穿过热交换器2的第一流动路径，而海水穿过第二流动路径。在面向海水的板表面上，两个涂层变差。

[0082]

[0083] 表3

[0084] 将板浸入具有-196℃的温度的液氮中来测试涂层对冷条件的抵抗。接下来，由高压水清洗板，这移除几乎全部结垢。对于涂层1或涂层2，并未观察到涂层失效。

[0085] 返回至图1、图2和图4，对于板式热交换器2包括的一定数量的构件，板式热交换器2具有预定的测量值。例如，第一传热板和第二传热板可具有0.6至1.4mm或0.8至1.2mm的厚度m1。第一传热板和第二传热板中的每一个可具有0.05至0.30m2或0.6至1.8m2的传热面积m2。顶部头部和底部头部中的任一个可具有45至145mm或190至250mm的厚度m3。四个侧面板中的每一个可具有35至85mm或65至175mm的厚度m4。角梁中每一个可包括经测量为35至
85mm或110至190mm的横截面侧边m5。最终，密封的封壳可具有最大0.02至0.40m3或0.7至
5.0m3的体积。如解释的，这些测量值单独地或组合地提供叠堆30中的传热板较少挠曲的条件，其允许涂层保持在传热板上达较长的时间段。而且，构件尺寸过大并非是不必要的，而是测量值关于允许涂层保持达较长的时间段同时仍确保合理量的材料用于热交换器2被优化。

[0086] 详言之，测量值m1至m5可关于彼此被优化。例如，在一个实施例中，第一传热板和2
第二传热板具有0.7至0.9mm的厚度和0.02至0.35m的传热面积，而顶部头部和底部头部中的任一个具有35至45mm的厚度，四个侧面板中的每一个可具有35至45的厚度，角梁中的每一个包括经测量为35至45mm的横截面侧边，并且密封的封壳具有0.005至0.020m3的体积。

[0087] 在另一个实施例中，第一传热板和第二传热板具有0.7至0.9mm的厚度和0.05至2
0.07m的传热面积，而顶部头部和底部头部中的任一个具有45至55mm的厚度，四个侧面板中的每一个可具有35至65mm的厚度，角梁中的每一个包括经测量为45至55mm的横截面侧边，并且密封的封壳具有0.02至0.06m3的体积。

[0088] 在另一个实施例中，第一传热板和第二传热板具有0.7至0.9mm的厚度和0.09至0.11m2的传热面积，而顶部头部和底部头部中的任一个具有45至55mm的厚度，四个侧面板中的每一个可具有35至65mm的厚度，角梁中的每一个包括经测量为45至55mm的横截面侧边，并且密封的封壳具有0.04至0.22m3的体积。

[0089] 在另一个实施例中，第一传热板和第二传热板具有0.9至1.1mm的厚度和0.13至0.19m2的传热面积，而顶部头部和底部头部中的任一个具有60至80mm的厚度，四个侧面板中的每一个可具有45至85mm的厚度，角梁中的每一个包括经测量为55至65mm的横截面侧边，并且密封的封壳具有0.12至0.26m3的体积。

[0090] 在另一个实施例中，第一传热板和第二传热板具有0.9至1.1mm的厚度和0.24至0.30m2的传热面积，而顶部头部和底部头部中的任一个具有120至160mm的厚度，四个侧面板中的每一个可具有45至85mm的厚度，角梁中的每一个包括经测量为65至105mm的横截面侧边，并且密封的封壳具有0.2至0.6m3的体积。

[0091] 在另一个实施例中，第一传热板和第二传热板具有0.9至1.1mm的厚度和0.50至0.80m2的传热面积，而顶部头部和底部头部中的任一个具有170至230 mm的厚度，四个侧面板中的每一个可具有90至160 mm的厚度，角梁中的每一个包括经测量为100至140 mm的横截面侧边，并且密封的封壳具有1.0至2.4 m3的体积。

[0092] 在另一个实施例中，第一传热板和第二传热板具有1.1至1.3mm的厚度和1.4至2.0 m2的传热面积，而顶部头部和底部头部中的任一个具有120至400 mm的厚度，四个侧面板中的每一个可具有110至250 mm的厚度，角梁中的每一个包括经测量为120至240 mm的横截面侧边，并且密封的封壳具有2.4至5.9 m3的体积。

[0093] 从以上描述得出，尽管已经描述和显示了本发明的各种实施例，但本发明不限于此，而是还可以以由以下权利要求限定的主题的范围内的其它方式实施。例如，优化计算可显示热交换器的构件的其它测量值可提供允许涂层保持在涂覆的表面上达长时间段的结构。此外，传热板可具有与显示的一个不同的另一波纹图案。在其它实施例中，细长接合部和传热板上的它们的相关联的接合凹槽可被省略使得例如波纹覆盖板的传热区域。