CN100340834C - 板式换热器 - Google Patents

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Abstract

一种板式换热器，包括多个彼此叠垛的板(1)，每个所述板(1)有：密封部分(4)，该密封部分在板(1)的外周部分上，且换热流体的流入和流出口(2a、2b、2c、2d)与该密封部分的内部连通；以及传热表面元件(3)，该传热表面元件形成为沿板(1)的厚度方向的山峰形式，并用于形成密封部分(4)内的流动通道。该传热表面元件(3)成四边形棱锥形状，它有扁平的顶部(6)。该密封部分(4)有扁平部分(5)和山峰部分(7)，该扁平部分(5)在流动通道的外周部分上，以便确定底表面，该山峰部分(7)从该扁平部分竖直延伸，且该山峰部分的顶部形成扁平形状。

Description

板式换热器
技术领域
本发明涉及一种板式换热器，尤其是涉及一种用于制冷和空调的换热器，它适用于蒸汽压缩型制冷循环。
背景技术
通常，为了使板式换热器紧凑，并提高它的传热性能，已知形成具有沿着板厚度方向的峰和谷的传热表面元件，并在该元件的表面上形成微小的肋，该结构在国际申请WO00/16029中进行了介绍。
上述普通技术设计成用于蒸汽压缩型制冷循环，因此，它在使用以R410A和二氧化碳为代表的高压制冷剂时很难充分保证压力密封。还有，当它用作蒸发器例如冷却器单元时，恐怕当制冷循环侧的工作温度大幅度下降时冷水冰冻和密封件破裂，从而使水和制冷剂混合。
发明内容
本发明的目的是使换热器紧凑，并有良好的传热性能，且能够增加它的压力紧密性，以便能使用高压制冷剂。还有，本发明的目的是使换热器适用于蒸发器，例如低温冷却器单元等，同时即使在换热器中的冷水冰冻时也不可能使密封件破裂。
为了实现上述目的，本发明提供了一种板式换热器，该板式换热器包括多个彼此叠垛的板，每个板有：密封部分，该密封部分在板的外周部分上，且换热流体的流入和流出口与该密封部分的内部连通；以及传热表面元件，该传热表面元件形成为沿板的厚度方向的山峰形式，并用于形成在密封部分内的流动通道，其特征在于：该传热表面元件成四边形棱锥形状，它有扁平的顶部；该密封部分有扁平部分和山峰部分，该扁平部分在流动通道的外周部分上，以便确定底表面，该山峰部分从该扁平部分竖直延伸，且该山峰部分的顶部形成扁平形状。
优选是，在板式换热器中，垂直相邻的板的扁平部分和山峰部分相互叠垛而彼此交错。
优选是，一部分传热表面元件包括：扁平部分，该扁平部分确定了板的底表面；以及山峰部分，该山峰部分从该扁平部分竖直延伸，且该山峰部分的顶部形成扁平形状，且垂直相邻的扁平部分和山峰部分相互叠垛而彼此交错。
优选是，沿板的宽度方向布置在中心的一部分传热表面元件包括：扁平部分，该扁平部分确定了板的底表面；以及山峰部分，该山峰部分从该扁平部分竖直延伸，且该山峰部分的顶部形成扁平形状，且垂直相邻的扁平部分和山峰部分相互叠垛而彼此交错。
优选是，在密封部分上的扁平部分和山峰部分沿流动通道的流动方向交替布置，且板的扁平部分和山峰部分相互叠垛而彼此交错。
优选是，R410A流过由叠垛的板确定的一个流动通道，水流过另一流动通道。
优选是，二氧化碳流过由叠垛的板确定的一个流动通道，水流过另一流动通道。
优选是，非共沸混合物(zeotropic)制冷剂混合物流过由叠垛的板确定的至少一个流动通道，且流动方向与流过另一流动通道的流体相反。
通过下面结合附图对本发明实施例的说明，可以更清楚本发明的其它目的、特征和优点。
附图的简要说明
图1是表示本发明一个实施例的板的平面图；
图2是表示当本发明实施例的板彼此叠垛时的状态的平面图；以及
图3是表示本发明另一实施例的板的平面图。
优选实施方式
下面将参考图1至3介绍本发明的实施例。图1是表示构成板式换热器的板1的平面图，而图2是(当从图1的背面看时)表示当板1交替地上下翻转以便彼此叠垛时的状态的平面图。
板1通过对薄金属板的压力加工而形成，并有四个开口2a至2d。只有两个开口2a、2b确定了板1中的一个流动通道，且该流动通道由密封部分4分开。棱锥形传热表面元件3形成于板1上，该传热表面元件3确定了沿板的厚度方向的峰或谷，且该传热表面元件的上端部分6有平顶，也就是，该表面元件3成截头的四边形棱锥的形状。棱锥形传热表面元件3布置成之字形，并彼此基本等间距。因此，流动通道形成于传热表面元件3之间，以便构成网状，且宽度基本恒定。还有，对于图1中所示的结构，在限定了峰和谷倾斜表面的表面上提供有微小肋，其高度小于传热表面元件3，以便更加提高传热性能。
板1交替地上下翻转，并彼此叠垛，如图2所示。布置在下面的板1的上端部分6与布置在上面的板1的流动通道(传热表面元件3的底部)交叉接触。因此，通过在板1上形成的多个这样的接触点，可以获得高压强度。因此，对于通常用于冷却器单元的、相对低压的制冷剂例如R22、R404A等，实际上能获得充分的压力紧密性。而且，因为棱锥形传热表面元件3三维地布置在流动通道中，因此提高了流体的混合。还有，微小肋用于进一步提高流体的混合，但是没有提供该微小肋时，只要棱锥形传热表面元件3形成三维流动，就可以获得充分的性能。
当板用作冷却器单元的水制冷剂换热器时，考虑到换热性能和重力影响，当为蒸发器时，使制冷剂流入布置在下面的开口2a中，以便在板1上的传热表面元件3之间流过，然后从布置在上面的开口2b流出，并使水流入布置在上面的开口2d，以便在相邻的板1上的传热表面元件3之间流过，然后从布置在下面的开口2c流出。相反，当为冷凝器时，使制冷剂流入布置在上面的开口2b，以便在板1上的传热表面元件3之间流过，然后从布置在下面的开口2a流出，并使水流入布置在下面的开口2a，以便在相邻的板1上的传热表面元件3之间流过，然后从布置在上面的开口2d流出。因此，流动完全是逆流流动，这在将非共沸混合物(zeotropic)制冷剂混合物例如R407C等用作制冷剂时能够特别有效地提高制冷循环的效率。
根据工作条件，还害怕在水侧的流动通道冰冻，当发生冰冻时，包围的密封部分4可能由于体积膨胀而破裂，从而使制冷剂泄漏，并使制冷剂与水混合。因此，密封部分4的粘结强度增大，以便提高压力紧密性，这样，即使当板发生冰冻时，也不会引起破裂，或者可以用于热水器的二氧化碳以及用于室内空调的高压制冷剂例如R401A等。
在图1所述的实施例中，密封部分4构成为这样，即，使扁平部分5和山峰部分7沿流动方向交替形成，且在右侧和左侧的扁平部分5和山峰部分7的形成图形彼此交错1/2节距。山峰部分7有三角形形状的底表面，它通过将正方形基本分成两半而形成。因此，当板1交替地上下翻转以便彼此叠垛时，布置在下面的板1上的山峰部分7与布置在上面的板1上的扁平部分5进行较大面积地接触，如图2所示，这样，形成于板1的外周部分上的这些接触部分能够大大增强压力紧密性和密封性能。
图3表示了另一实施例，其中，与图1中所示的实施例相比，扁平部分5和山峰部分7形成于板的中心。这样，当板1交替地上下翻转以便彼此叠垛时，布置在下面的板1上的山峰部分7与布置在上面的板1上的扁平部分5进行较大面积地接触，这样，形成于板1的中心和外周部分上的这些接触部分能够大大增强压力紧密性和密封性能。
此外，因为不管流体从哪一个开口2a、2b流入都有基本相同的传热性能，因此，即使例如制冷剂是用于室内空调的R401A时，该板也可以用于冷凝器(工作压力为3至4MPa)。而且，即使当制冷剂是用于热水器的二氧化碳时，该板也完全可以用于蒸发器(工作压力为3至4MPa)，也可以用于冷凝器(工作压力为10至17MPa)。
根据本发明，可以获得板式换热器，该板式换热器紧凑，并有良好的换热性能，且提高了压力紧密性。
本领域技术人员还应当知道，尽管根据本发明实施例进行了前述说明，但是本发明并不局限于此，在不脱离本发明的精神和附加权利要求的范围的情况下，可以进行各种变化和改变。

Claims (11)

1.一种板式换热器，包括多个交替翻转且彼此叠垛的板(1)，所述板均面对叠垛方向，每个所述板(1)有：密封部分(4)，该密封部分在板(1)的外周部分上，且换热流体的流入和流出口(2a、2b、2c、2d)与该密封部分的内部连通；以及传热表面元件(3)，该传热表面元件形成为沿板(1)的厚度方向的山峰形式，并用于形成密封部分(4)内的流动通道，其中，该传热表面元件(3)成四边形棱锥形状，它有扁平的顶部(6)；该密封部分(4)有扁平部分(5)和山峰部分(7)，该扁平部分(5)在流动通道的外周部分上，以便确定底表面，该山峰部分(7)从该扁平部分竖直延伸，且该山峰部分的顶部形成扁平形状，并且其中，所述密封部上的所述扁平部分和山峰部分沿着流动通道的流动方向交替布置。
2.根据权利要求1所述的板式换热器中，其中：垂直相邻的板的密封部分(4)的扁平部分(5)和山峰部分(7)相互叠垛而彼此交错。
3.根据权利要求1所述的板式换热器中，其中，一部分传热表面元件(3)包括：扁平部分，该扁平部分确定了板(1)的底表面；以及山峰部分，该山峰部分从该扁平部分竖直延伸，且该山峰部分的顶部形成扁平形状，并且其中，传热表面元件的所述扁平部分叠垛且重叠在传热表面元件的所述垂直相邻的山峰部分上。
4.根据权利要求1所述的板式换热器中，其中，沿板(1)的宽度方向布置在中心的一部分传热表面元件(3)包括：扁平部分(5)，该扁平部分确定了板(1)的底表面；以及山峰部分(7)，该山峰部分从该扁平部分竖直延伸，且该山峰部分的顶部形成扁平形状，并且其中，所述一部分传热表面元件的所述扁平部分叠垛并且重叠在所述一部分传热表面元件的所述垂直相邻的山峰部分上。
5.根据权利要求1所述的板式换热器中，其中：所述扁平部分(5)叠垛且重叠在垂直相邻的山峰部分(7)上。
6.根据权利要求1所述的板式换热器中，其中：还包括R410A流过由叠垛的板(1)确定的一个流动通道，水流过另一流动通道。
7.根据权利要求1所述的板式换热器中，其中：还包括二氧化碳流过由叠垛的板(1)确定的一个流动通道，水流过另一流动通道。
8.根据权利要求1所述的板式换热器中，其中：还包括非共沸混合物制冷剂混合物流过由叠垛的板(1)确定的至少一个流动通道，且流动方向与流过另一流动通道的流体相反。
9.根据权利要求1所述的板式换热器，其中：所述山峰部分的底部具有三角形形状。
10.如权利要求1所述的板式换热器，其中：一个板的密封部分中的山峰部分的顶部与位于所述一个板之上的另一个板的密封部分中的扁平部分接触。
11.如权利要求1所述的板式换热器，其中：所述多个板全部相同且交替翻转，从而一个板的密封部分中的山峰部分的顶部与位于所述一个板之上的另一个板的密封部分中的扁平部分接触。
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