CN101069058A - 板式换热器 - Google Patents

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Abstract

一种板式换热器包括分离的流动路径用于两个流体的液流，在等质量流量下具有不同压力降的所述路径可以根据本发明通过将两个设置有冲压图案的板(4、5)构成的对堆叠起来而经济地设计出来，在对(4、5)中至少板(4)中的一个设置有至少两个不同的冲压深度(D1、D2)，较小的冲压深度(D2)至少是较大冲压深度(D1)的40％。

Description

板式换热器
技术领域
本发明涉及板式换热器，其包括至少两个分离的流动路径，用于第一和第二流体交换热量，所述两个流动路径基本上由永久相互连接的换热器板限定，所述换热板设置有鱼骨形图案的脊和凹陷并且在两种流体的等质量流量下提供不同的压力降。
背景技术
许多上述类型的换热器被用于通过热水加热自来水，也用于加热居住房屋。加热用水的入口温度可以是例如75℃，其出口温度可以是大约60℃。自来水入口温度可以是大约10℃而其出口温度可以是55℃。这就意味着加热用水的质量流量必须是自来水质量流量的2.5倍。因此，使加热用水的流动路径的横截面比自来水的横截面宽是经济的，例如通过使鱼骨形图案的顶部变平坦-因而更宽-而底部不变就可获得这样的效果。
虽然这种使得换热器“不对称”的做法是一种改进，但进一步提高换热器的效率-增强热交换流体间的热传输而不增加板式换热器的重量仍然是目标。
1999年7月2日公开的日本专利申请No.11173771A公开了在等质量流量的情况下流动路径中具有不同压降的板式换热器。
这是通过增大节距-即鱼骨形图案中相邻脊的接触部分之间的距离实现的。这种已知的装置适于在水和冷却流体间交换热量，水流过流动路径具有较小的压降。通过在板的某些部分中做出小凹陷形成水通道就能使水的冻结不会对板式换热器造成损坏。然而，板之间的接触区域将会因此而相当大，因而有损于流体间的热交换。引导水流的通道中的小凹陷将会在用于冷却流体的流动路径中导致相对应的很狭窄的流动通道。为了增加板式换热器的弹性，相邻板间的接触区域不是刚性互连的，但是换热器的机械强度将会相当低，使得换热器不适合于高压流体。
日本专利申请No.11281283A也公开了一种换热器，其中两种热交换流体的压降在等质量流的情况下是不同的。根据所述公开文本的图5中的实施例，形成鱼骨形图案的流动路径包括通道，该通道具有更大横截面的流动面积，在较大横截面的通道中设置有两个小的第二凹陷。这就需要具有相当高总压降的流动路径要包括有引起很大不同压力降的部分。这是在用于换热的交换器中是使用材料的不经济方法。此外-由于节距将随着第二凹陷数量的增加而增大-换热器的机械强度将因为接触点的数量较少而会降低，在所述接触点上板可以刚性连接。
发明内容
本发明的目的是设计“不对称”板式换热器，其中板的原材料被以更经济的方式使用，因此其中效率得以提高同时保持了交换器的高机械强度。
依据本发明，获得这种结果是凭借在至少某些限定具有较低压力降的流动路径的成对的板中的凹限至少部分交替地具有两种不同的冲压深度，该冲压深度是从换热器板的鱼骨形图案的脊顶部限定出的平面测量的，较小的冲压深度位于鱼骨形图案的两个顶部之间，并且至少是较大冲压深度的40％，并且由此，与相邻板的顶部相接合以限定具有高压力降的流动通道的脊的顶部沿交叉线限定的点基本上相互接触。
附图说明
将参考附图对本发明进行详细说明，其中附图为：
图1是一个已知类型板式换热器中的板的平面图。
图2示意性示出了相互叠放的依据图1的两个板的交叉图案-在它们中的一个在其平面中已经被翻转。
图3是沿图1中A-A线的截面。
图4是沿图2中B-B线的截面，依据图1的四个板处于堆叠状态。
图5是与图4相对应的截面，但是通过已知“不对称的”板式换热器。
图6是与图4和5相对应的截面，但是通过依据日本专利申请No.11173771A的板式换热器。
图7是与图6相对应的截面，但是通过依据日本专利申请No.11281283A的板式换热器。
图8示出了与图4-7中所示出的那些相对应的截面，通过依据本发明换热器的两个相邻的板-所述板是分开的。
图9是通过依据本发明换热器中的四个板的截面。
图10-12示出了本发明的可替代实施例。
具体实施方式
图1是已知的并广泛使用的板式换热器的板1的平面图，该换热器设置有鱼骨形图案的脊2和凹陷3。在将堆叠中的板在其平面中相互翻转后，在换热器中形成这种类型的板叠。图2示出了脊和凹陷然后将如何相互交叉。
图3-是沿图1中A-A线的截面-示出了节距P和冲压深度D，这两个值对表征板式换热器都具有重要作用。
图4是沿图2中B-B线的截面，该截面通过依据图1-3的换热器中的四个板。由板限制的热交换流体的两种流用不同的影线示出。可以明白，两个流动路径在等质量流下提供相等的压力降。
通过增加节距P并使脊的顶部2变平，流体之一的流动路径将会获得比另一个流体的流动路径更大的横截面。
然而，如图5所示，换热器板之间的接触区域将会大很多。这些区域不能用于所述两种流体流之间的热交换。
图6示出了依据日本专利申请No.11173771的现有技术的板式换热器，该图示出了“不对称”型板式换热器，其中限制流动路径具有更大横截面积的板对的设置有较小深度D2的凹陷，该深度D2小于鱼骨形图案的脊顶部的冲压深度D1。这样做是为了使板式换热器更能抵抗由冰形成而造成的损害。板之间的并且不用于热交换的平面接触区域仍然存在于此实施例中。
制造“不对称的”板式换热器的另一建议已经在日本专利申请No.11281283A中进行了说明。在这里，交换器的板之间的接触区域已经通过用包含小凹陷的区域代替平面接触区域而建立。这已经在图7中示出，并且可以明白，具有较大压力降的流动路径将包括大横截面的和至少双倍数量的更小的横截面的通道。这种设计对狭窄通道中的热传输是有害的，因为流速比在具有更宽横截面的流动通道中低得多。
图8示出了与图4-7中所示相对应的截面，该截面通过依据本发明的两个换热器板。第一冲压深度-即由脊的顶部限定的平面与由脊的底部限定的最低平面之间的距离-已被表示为D1。第二冲压深度已由D2标明，该第二冲压深度被限定为鱼骨形图案的脊顶部的平面与小凹陷的底部的平面之间的距离。鱼骨形图案的节距已被表示为P。
图8中所示的两个板4和5的鱼骨形图案互为镜像，因此两种工具被用于板的冲压。此外，板要在其平面内相对于所述堆叠中相邻的板相互翻转180度，以便获得交叉的鱼骨形图案。图9是通过图8中所示类型的四个板4、5、6和7并与图4-7中所示截面C-C相对应的截面。为所述流交换热量而形成的三个通道用两种不同的影线示出。从图9可以明白，对板5和6限定的所述流的阻力大于板4和5或6和7限定的用于所述流的阻力。然而，板之间的接触区域被保持为最小，但是接触部分的数量是很重要的并且将赋予换热器机械强度，板在所述接触部分通过软焊相互连接。保持流体的充裕的质量流通过由图9中的8表示的横截面是必要的。通过区域8的质量流与其横截面积近似成比例，并且这又取决于冲压深度D2的大小。小的冲压深度D2-例如如图7所示-将使区域8变小并且可能几乎阻塞流体的通路。小的第二冲压深度会具有与图5中所示鱼骨形图案的脊之间的大接触区域几乎相同的效果。
已经发现，第二冲压深度D2应该是冲压深度D1的至少百分之四十-优选是其大约百分之五十。
图10是与图9的截面相对应的截面，但其中只有在一对板4、5中的板4具有两个不同的冲压深度。所述板对中的另一个板-用5表示-是具有仅一个冲压深度的传统的形状。依据图10的两个板4、5不具有互为镜像的图案，而且可被设计成将不需要板的翻转以获得接触脊的交叉。
依据图11的实施例，板5的第二冲压深度D2大于板6的第二冲压深度D3。
在图12示出的实施例中，板4具有两个不同的第二冲压深度。冲压深度D2被用于板的一个区域并且冲压深度D4被用于板的另一区域。
可以明白，依据本发明的换热器可包括上述那些以外的其它的板对的组合。在等质量流的情况下，例如有些板对可以是图4中所示的已知类型，在用于热交换介质的流动通道中提供相等的压力降。

Claims (5)

1.一种板式换热器，其包括至少两个分离的流动路径用于第一和第二流体来交换热量，所述两个流动路径主要由永久相互连通的换热器板(4-7)限定，并在两种流体的等质量流下提供不同的压力降，所述换热器板(4-7)设置有具有脊和凹陷(2，3)的鱼骨形图案，其特征在于，在至少某些限定具有较低压力降的流动路径的成对的板中的凹限至少部分交替地具有两种不同的冲压深度(D1，D2)，该冲压深度是从换热器板的鱼骨形图案的脊顶部限定出的平面测量的，较小的冲压深度(D2)位于鱼骨形图案的两个顶部之间，并且至少是较大冲压深度(D1)的40％，并且籍此，与相邻板的顶部相接合以限定具有高压降的流动通道的脊的顶部沿交叉线限定的点基本上相互接触。
2.如权利要求1所述的板式换热器，
其特征在于，较小的冲压深度(D2)大约是较大冲压深度(D1)的50％。
3.如权利要求1和2中的一项所述的板式换热器，包括一对板，其中只有其中一个板具有两个不同的冲压深度。(图10)。
4.如前述权利要求中任一项所述的板式换热器，包括一对板，其中，两个板具有不同的第二冲压深度。(图11)。
5.如前述权利要求中任一项所述的板式换热器，包括一对板，其中，一个板具有两个不同的第二冲压深度。(图12)。
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