CN103429982A - 具有泡沫翅片的换热器 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种采用由导热泡沫材料制成的翅片以增强传热的换热器。泡沫翅片能用于任何类型的换热器，包括但不限于板翅式换热器、板框式换热器或管壳式换热器。采用本文所述的泡沫翅片的换热器非常有效、建造便宜并且耐腐蚀。所述的换热器能用于各种应用，包括但不限于低热驱动力应用、发电应用以及非发电应用，诸如冷冻和低温学。翅片能有任何导热泡沫材料制成，包括但不限于石墨泡沫或金属泡沫。

Description

具有泡沫翅片的换热器

本申请要求2011年2月4日提交的美国临时申请序列号61/439562的权益，该美国临时申请的全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本公开一般涉及换热器，并且更具体地涉及采用由导热泡沫材料制成的翅片的换热器。

背景技术

换热器用于许多不同类型的用于在单相、双相或二相应用中在流体之间传递热的系统。许多不同类型的换热器是已知的，包括板翅式换热器、板框式换热器和管壳式换热器。在板翅式换热器中，第一流体或气体在板的一侧经过并且第二流体或气体在板的另一侧经过。第一流体和/或第二流体沿着安装在板的一侧上的翅片之间的通道流动，并且热能通过翅片和板在第一流体和第二流体之间传递。材料（诸如钛、高合金钢、铜和铝）通常用于板、框架和翅片。

发明内容

本说明书涉及采用由导热泡沫材料制成的翅片以增强传热的换热器。泡沫翅片能用于任何类型的换热器，包括但不限于板翅式换热器、板框式换热器或管壳式换热器。本文所述的采用泡沫翅片的换热器非常高效，建造便宜并且耐腐蚀。所述的换热器能用于多种用途，包括但不限于低热驱动力应用，发电应用以及非发电应用（诸如冷冻和低温学）。翅片能由任何导热泡沫材料制成，该泡沫材料包括但不限于石墨泡沫或金属泡沫。另外，翅片能是石墨泡沫翅片、金属泡沫翅片和/或金属（例如铝）翅片的组合。

在一个实施方式中，换热单元包括对置的第一板和第二板，对置的所述第一板和所述第二板相互面对，并且多个翅片设置在对置的所述第一板和所述第二板之间。每个翅片均具有连接至并且热接触所述第一板的表面的第一端以及连接至并且热接触所述第二板的表面的第二端。所述翅片限定多个大致从所述第二端延伸到所述第一端的流路，并且所述翅片包括石墨泡沫或金属泡沫。所述第一板和所述第二板由导热材料（例如金属）制成，并且所述翅片可以包括石墨泡沫或金属泡沫、基本上由石墨泡沫或金属泡沫构成或者可以由石墨泡沫或金属泡沫构成。

在另一实施方式中，换热单元包括多个设置在板的第一主表面上的翅片。每个翅片均具有连接至并且热接触所述第一主表面的第一端以及与所述第一主表面间隔开的第二端。所述翅片限定多个大致从所述第二端延伸到所述第一端的流路，并且所述翅片包括石墨泡沫或金属泡沫、基本上由石墨泡沫或金属泡沫构成或者由石墨泡沫或金属泡沫构成。

在另一实施方式中，板翅式换热器单元包括板或框架，所述板或所述框架包括对置的第一主表面和第二主表面以及对置的第一端和第二端，以及通过所述框架从所述第一端延伸到所述第二端的封闭的多个流体通道。所述封闭的流体通道不会延伸穿过对置的所述第一主表面和所述第二主表面。另外，所述板翅式换热单元包括设置在所述第一主表面上的多个翅片，每个翅片均具有连接至并且热接触所述第一主表面的第一端以及与所述第一主表面间隔开的第二端，所述翅片限定大致从所述第二端延伸到所述第一端的多个流路，并且所述翅片包括石墨泡沫或金属泡沫。所述框架可以由金属制成，并且所述翅片包括石墨泡沫或金属泡沫、基本上由石墨泡沫或金属泡沫构成或者由石墨泡沫或金属泡沫构成。

板翅式换热器的实施方式还可以包括外壳、用于第一流体的第一入口和第一出口、用于第二流体的第二入口和第二出口、以及设置在所述外壳内的所述板翅式换热单元。

附图说明

图1示出了本文所述的换热器的实施方式。

图2A示出了图1所示的换热器的管束的一端的放大图。

图2B示出了图2A中的管束的一端的侧视图。

图3示出了板翅式换热单元的另一实施方式。

图4示出了板翅式换热单元的又一实施方式。

图5示出了板翅式换热单元的又一实施方式。

图6示出能在图1的换热器中采用的板翅式管束的另一示例。

图7A示出了采用具有挡板的板翅式管束的管壳式换热器。

图7B示出了图7A中的圆7B中所包含的部分的放大图。

图7C是示出壳内的流路的图7A的换热器的侧视图。

图7D示出了具有用于管束通过的槽的半圆形挡板的示例。

图7E是类似于图7D的但是管束被移除的视图。

图8A示出了采用具有挡板的板翅式管束的管壳式换热器的另一示例。

图8B是在图8A中的圆8B中所包含的部分的放大图。

图8C是示出了壳内的流路的图8A的换热器的侧视图。

图8D示出了具有用于供管束通过的槽的圆形挡板的示例。

图8E是类似于图8D但是管束被移除的视图。

图9示出了壳内多个板翅式管束的示例性布置。

图10示出了板翅式换热单元的另一实施方式。

图11示出了换热单元的另一实施方式。

图12示出了堆叠的换热单元的实施方式。

图13示出了堆叠的换热单元的另一实施方式。

图14A-M示出了能与所述的换热单元一起使用的翅片装置的附加实施方式。

具体实施方式

下列说明书描述了采用由石墨泡沫制成的翅片以增强传热的换热器的示例。翅片能包括石墨泡沫或其他类型的便于换热的泡沫材料，基本上由石墨泡沫或其他类型的便于换热的泡沫材料构成，或者由石墨泡沫或其他类型的便于换热的泡沫材料构成。石墨泡沫翅片能用于任何类型换热器，包括但不限于板翅式换热器、板框式换热器或者管壳式换热器。

尽管说明书集中在石墨泡沫翅片，但是翅片能另选地由金属泡沫制成。在一些实施方式中，翅片能是金属翅片，诸如铝翅片。另外，在一些实施方式中，换热器和换热单元能包括石墨泡沫翅片、金属泡沫翅片和/或金属（诸如铝）翅片的组合。

本文的示例中所述的流体能是液体或蒸汽/气体，并且所述流体中的一种或两种能在传热（例如保持液体或蒸汽）或相变（例如液体变成蒸汽；蒸汽变成液体等）期间保持它们的相。

图1示出了管壳式换热器100的实施方式，其包括外壳102、用于第一流体108的第一入口104和第一出口106以及用于第二流体114的第二入口110和第二出口112。换热器100构造成在第一流体108和第二流体114流过换热器100时在两个流体之间换热。

换热器100包括设置在外壳102内部的板翅式管束116，该管束116由一个或多个板翅式换热单元118制成。换热单元118限定供第一流体108流过的流路120，以及限定供第二流体114流过并且与第一流体108间隔开的流道126。

每个换热单元118均由连接至并且热接触板124的多个翅片122构成。如下文更详细地描述的，每个板124均包括由侧板和中间板分开的一对对置板，这对板一起限定流道126。翅片122合适地安装在对置板中的一个板的外表面上。

翅片122能根据例如用途和传热要求采取多种构造。例如，在图1所示的实施方式中，翅片122能被分成多个区域123a、123b、123c。每个区域均能适合执行比热传递功能。例如，在蒸发器应用中，区域123a能被构造为用来预热其中一种流体的预热区；区域123b能被构造为用于液体-蒸汽转变的两相过渡区；并且区域123c能被构造为蒸汽区以在蒸汽从外壳流出之前使到蒸汽的转变最大化。不仅翅片122能被分成区域，而且每个区域中翅片的设计、构造和材料能改变以帮助执行由该区域要求的特定任务。尽管图1示出了三个区域，但是翅片能被分成较大或较小数量的区域。此外，翅片不需要被分成区域；而是，每个换热单元118能沿着板124的长度连续从而包括单个区域。

图1中，翅片122被示出具有对角线线性构造。翅片的其他构造也是可能的并且在下文将详细地描述。流路120由传热单元118的板124上的翅片122限定。翅片122和板124由导热材料制成。

如图1、2A和2B所示，管束116的板124的端部在一端固定至第一面板128并且在相反端固定至第二面板130。面板128、130被密封至外壳102使得第二流体114流入通道126并且流出出口端112且与在外壳102的内部空间内流动的流体108间隔开。入口104和出口106在外壳上定位在面板128、130之间，使得第一流体108在其流过流路120时被包含在面板128、130之间。

每个换热单元118的通道126均从位于第二入口110处第一面板128延伸并且通过该第一面板到达位于第二出口112处的第二面板130并且通过该第二面板。通道126构造成保持第二流体114与第一流体108流体隔离的以防止两种流体混合。然而，每个换热单元118均构造成在流体108、114之间换热。例如，如果第二流体114处于比第一流体108更高的温度，每个换热单元118均构造成将热从在通道126中流动的第二流体114通过板124和翅片122传递到在流路120中流动并且与翅片接触的第一流体108。同样，在其中第一流体处于比第二流体114更高的温度的情况下，热从第一流体经由翅片和板124被传递到第二流体中。如下文将参照图7A-E以及图8A-E进一步讨论的，挡板能在管束116上被采用以确保外壳102内的流体108的特殊流型。

图2A和图2B分别示出了管束116的在换热器100的第二入口侧处的端部132的放大俯视立体图和侧视图。每个板124在每一端均具有延伸部133，该延伸部分别限定通道126的入口和出口。位于连接至面板130的一端处的延伸部在图1中可见。板124的延伸部133附接至第一面板128以限定通向分离通道126的离散入口。同样地，延伸部以类似方式在其相反端附接至第二面板130以限定用于通道126的离散出口。

换热单元118的延伸部133可以通过粘结、钎焊、焊接和/或其他合适的附接方法附接至面板128、130。在一实施方式中，延伸部133和面板128、130通过搅拌摩擦焊接（FSW）附接。

FSW是用于接合相同材料的元件的已知方法。无限摩擦被提供给元件使得接合区域的紧邻区域被加热到熔点以下的温度。这软化了接合部分，但是因为材料保持在固态，因此保持原始材料特性。沿着焊接线的运动或搅拌迫使软化的材料从元件朝着后缘运动，从而导致相邻区熔化，由此形成焊接。FSW减小或消除了由每个端接头处不同类金属之间的接触引起的电化腐蚀。此外，所产生的焊接保持接合部分的材料的材料特性。此外与FSW有关的信息在2009年6月15日提交的美国专利申请公布号2009/0308582中被公开，该美国专利申请通过引用并入本文。

面板128、130由与换热单元118的板124相同的材料形成。适于用于形成板124和面板128、130的材料包括但不限于海洋级铝合金、铝合金、铝、钛、不锈钢、铜、青铜、塑料和导热聚合物。

本文所述的翅片能部分地或完全由泡沫材料制成。在一个示例中，翅片能基本上由泡沫材料构成，或由泡沫材料构成。泡沫材料可以具有闭室、开室、粗糙的多孔网状结构和/或其组合。在一实施方式中，泡沫能是金属泡沫材料。在一实施方式中，金属泡沫包括铝、铜、青铜或钛泡沫。在另一实施方式中，泡沫能是石墨泡沫。在一实施方式中，翅片不包括金属，例如铝、钛、铜或青铜。在一实施方式中，翅片仅由具有敞开多孔结构的石墨泡沫制成。另外，在一些实施方式中，换热器和换热单元能包括石墨泡沫翅片、金属泡沫翅片和/或金属（诸如铝）翅片的组合。

如图2B所示，由延伸部133形成的间隙134设置在翅片122和面板128之间。类似的间隙设置在相对端处。因此，在间隙134中，管束116被示出缺少翅片122。延伸部133穿过面板128以便于附接至面板128。

管束116由堆叠在一起的多个换热单元118形成。当换热单元被堆叠时，由板124限定的通道126形成用于流体114的流道的阵列以通过管束116从入口110流到出口112。而且，用于流体108的流路120被限定在翅片122和板124之间。如从图2B显而易见的，对于管束116中的换热单元118的中间换热单元，中间板124的翅片122的自由端附接至相邻板使得换热单元118的堆形成一体单元。然而，换热单元118不需要在管束中一体地附接在一起，这在换热单元因某些原因需要被更换的情况下将便于更换换热单元。

图1所示的换热单元118的翅片122具有对角线线性构造。图3至图6示出了能用于板翅式管束的板翅式换热单元。图3至图6中的换热单元类似于换热单元118，这是因为它们包括类似于板124的板150和泡沫翅片。然而，翅片的构造不同。图3至图6还示出了板150的附加细节。

在图3至图6中，多个翅片接合至板150以形成位于第一流体流和第二流体流之间的传热路径。翅片和板150可以利用例如粘结、焊接、钎焊、环氧树脂和/或机械附接接合。如果使用粘结，则粘合剂能是导热的。粘合剂的导热率通过结合高度导热的石墨泡沫的系带能被增大，其中系带和板的表面接触并且粘合剂形成围绕系带的基体以保持系带与板密切接触。系带通过增大对剪切、剥落和拉伸负荷的抵抗力也将增强粘结强度。

将参照图3描述板150，它被理解为图4至图6中的板150以相似的方式构造。参照图3，板150包括通过侧板156、158以及多个中间板160而彼此分开的第一板152和第二对置板154。板152、154，侧板156、158以及中间板160共同限定框架。第一板152和第二板154具有面向彼此的内部相对表面，侧板156、158以及中间板160固定至所述内部相对表面。板152、154，侧板156、158以及中间板160限定通过框架从第一端164延伸到第二端166的多个封闭的流体通道162。封闭的流体通道162不会延伸穿过板152、154或者其对置的第一主表面和第二主表面。板150可以通过挤压工艺形成，其中板150形成为单个材料的单个单元。因此，板150能形成为不具有原电池和/或电接头。

翅片170设置在板152的面向外的第一主表面172上，其中每个翅片170均具有第一端，该第一端连接至并且热接触板152的表面172。每个翅片170还具有与表面172间隔开的第二端。流路由翅片和大致从翅片的第二端延伸到翅片的第一端的表面172限定。

图3中，翅片170被示出为形状为长形、线性和矩形。翅片170还具有大体上平坦的顶部，该顶部用于在与其他换热单元堆叠时与另一换热单元的板或框架的表面堆叠以形成管束。翅片170大体上平行于经过翅片的流体的预定或主要流动方向延伸。然而，翅片170能相对于主流体流动方向以任何合适的角度的设置，所述角度例如距流动方向从0度到小于大约90度。

图4示出了类似于图3的换热单元的换热单元，其中板150上具有菱形翅片，翅片具有用于与另一换热单元的板或框架的表面堆叠的大体上平坦的顶面。

图5示出了类似于图3的换热单元的换热单元，其中翅片具有十字形起皱的菱形构造并且具有用于与另一换热单元的板或框架的表面堆叠的大体上平坦的顶面。

本文使用“X”度十字形起皱的菱形构造以意味着，当从俯视立体图观看时，其中翅片的第一直线部分和翅片的第二直线部分设置在十字形构造中从而形成大体上菱形的孔的构造。当从顶部观看翅片时，用于X的数值指示第一直线部分和第二直线部分的交叉点处的竖直角。用于X的值的范围在从大约零度到小于大约90度之间的任何数量。

翅片的其他布置如图14A-M中在下文讨论的是可能的。另外，翅片不限于仅从板150的一侧延伸。例如，预期到，两个相邻的面对板能具有朝着另一面对板延伸的相应的泡沫翅片。面对板上的翅片能像手指一样装配在一起，在它们之间具有小间隙。如必要，能设置固定的分离件以保持翅片分开。

图6示出了能设置在图1的诸如外壳102的壳体内的板翅式管束200的另选实施方式。管束200由在一起堆叠成期望的布置的多个换热单元形成。在所示的实施方式中，管束200包括换热单元，该换热单元包括限定单个流体通路204的板202以及位于该板的上表面上的多个泡沫翅片206。板202基本上形成限定流体通路204的非圆形管。管束200还包括中央换热单元，该中央换热单元包括限定多个流体通路204的中央板208，在该板208的相对面向外的表面上具有泡沫翅片210、212。管束200还包括下部换热单元，该下部换热单元包括限定单个流体通路204的板202中的另一个以及位于该板的下表面上的多个泡沫翅片206。使用中，换热单元在堆中固定在一起以形成管束，其中管束以与针对图1、2A和2B在上讨论的相似的方式在相对端处固定至面板。

管束200能独立地用于壳中或者与其他管束一起布置在壳中。而且，管束的其他构造是可能的。例如，图9示出了具有设置在壳224内的多个单独的板翅式管束222的管壳式换热器220。每个管束222均包括限定流体通道的多个板226，在板之间设置有泡沫翅片228。管束222彼此间隔开一水平节距P，该水平节距由一个管束222的一侧和下一个相邻的管束的一侧之间的距离限定。管束也能具有与水平节距相同或不同的竖直节距。如对于本领域技术人员显然的，管束的数量、每个管束的尺寸以及管束的节距能部分地根据具体应用的换热要求而变化。

图7A-C示出了采用具有挡板304的板翅式管束302的管壳式换热器300。在所示的实施方式中，管束302类似于图6中的管束200。然而，挡板304能与图1中的板翅式管束116、图9中的板翅式管束222一起使用，或者能与任何板翅式管束构造一起使用。

挡板304包括有助于借助壳来支撑管束302并且形成壳内流体的期望的流型的板。任何类型或构造的挡板均能用来获得任何期望的流型。挡板304能由适合完成该挡板304的任务的任何材料（例如铝）制成。

在所示实施方式中，挡板304大体上为半圆形并且包括外边缘306，该外边缘匹配壳的内表面以防止或最小化外边缘306和壳之间的流体流动。挡板304还包括槽308，这些槽允许管束的各个部分在安装期间插过槽。

图7A-C中，挡板在交替180度位置处设置在管束302上的间隔开的位置处。结果，如由图7C中的箭头所示，挡板304使流体沿交叉流动方向相对于管束302的轴线流动（即，从一侧向另一侧流动）。挡板304的具体位置、间隔和形状能部分地根据希望在壳内获得的流型的类型来大大改变。

图7D-E示出了具有用于使管束通过的槽的半圆形挡板，其中图7E中的箭头示出了通过挡板的流体的流路的近似流路。

图8A-C示出了连同挡板322一起采用图7A-C的板翅式管束302的管壳式换热器320的另一示例。挡板322包括具有切口部324和实心部326的大致圆形板。挡板以交替方式布置使得一个挡板的切口部与下一个相邻挡板的实心部分交替。结果是由图8C中的箭头所示的流型，其中流动大致平行于管束302的轴线，其中当流体流过一个挡板的切口部324并且流到下一个挡板的切口部324时流动方向具有微小变化（即，侧-顶-侧流动或回旋流）。

图8D-E示出了具有允许管束通过的切口的圆形挡板，其中图8E中的箭头示出了通过挡板的流体的流路的近似流路。

本文所述的泡沫翅片不限于固定至限定流动通道的板。图10示出了带有具有菱形构造的翅片352的板翅式换热单元350的实施方式。翅片352接合至板354以形成第一流体和第二流体之间的传热路径。翅片352和板354可以利用粘结、焊接、钎焊、环氧树脂和/或机械附接来接合。

菱形翅片352具有菱形端面356，当从俯视立体图观看时，其大体上是平坦的以用于堆叠并且用于与另一表面接触，所述另一表面例如是另一换热单元350的板的表面。翅片352设置在板354的主表面358上，每个翅片352均具有连接至并且热接触板354的表面358的第一端360。每个翅片352均具有与板354的表面358间隔开的第二端362，其中第二端362限定端面356。流体流路364由翅片352和板354限定。

如对于本领域技术人员显而易见的，翅片352的长宽比（即，端面356的较长尺寸与其较短尺寸的比）、高度、宽度、间隔和其他尺寸参数能部分地根据应用和期望的传热特性而变化。

图11示出了板翅式换热单元600的另一实施方式。换热单元600包括由多个翅片606分开的第一板602和第二板604。翅片606与第一板602和第二板604热接触。翅片606限定用于流体流动的多个流路。图11所示的换热单元600的实施方式还包括侧板608、610，使得第一板602、第二板604以及侧板608、610一起限定框架612，并且翅片606设置在框架612内。在另一实施方式中，翅片606设置在框架612的外部，并且连接至第一板602、第二板604或者连接至两者。在另一实施方式中，翅片606设置在框架612内部和外部两者。

图12示出了由图11所示的多个板翅式换热单元600构成的换热堆620。单元600相互堆叠，其中每一级相对于相邻级旋转90度。因此，堆限定沿一个方向的一个或多个流路634，以及沿相对于流路634呈大约90度的另一方向延伸的一个或多个流路636。在所示实施方式中，单元600布置成使得流路634、636以交叉流动型式彼此交替。第一流体能通过流路634被引导而第二流体能通过流路636被引导用于以交叉流动关系与第一流体换热。当被堆叠时，每个单元600能与相邻单元600分享板602、604，或者每个单元600能具有其自己的板602、604。

图13示出了换热堆640，其中单元600布置成使得由每个单元限定的流体流路644、646彼此平行。第一流体能通过流路644被引导而第二流体能通过流路646被引导以用于与第一流体换热。流路644、646中的流体能沿相同的方向流动（平行流动或并向流）或者，如由箭头648所示，它们能沿相反方向流动（逆向流）。

所示实施方式中的板是矩形或正方形板。然而，翅片能与任何形状的板一起使用，包括但不限于圆形、椭圆形、三角形、菱形或其任何组合，其中翅片设置在板上（类似于图3至图5或者图10）或者设置在板之间（类似于图11至图13），在壳内或者在没有壳的情况下被使用。例如，泡沫翅片能设置在美国专利7013963中所公开的类型的换热器中的设置在壳内的圆形板之间。

图14A-M示出了能与本文所述的换热单元一起使用的翅片装置的附加实施方式。在图14A-M中的翅片装置的所有实施方式中，翅片的各种尺寸参数（诸如长宽比、间隔、高度、宽度等）能部分地根据应用和期望的翅片和换热单元的换热特性而变化。

图14A示出了翅片400的俯视图，其中翅片400设置在阻挡偏移构造中。图14B示出了翅片402的另一实施方式的俯视图，其中翅片402设置在偏移构造中。当从顶部观看时，每个翅片402均可以具有但不限于正方形、矩形、圆形、椭圆形、三角形、菱形或其任何组合的形状。图14C示出了翅片404的另一实施方式的俯视图，其中翅片404设置在三角形波构造中。其他类型的波构造，诸如，方波、正弦波、锯齿波和/或其组合也是可能的。

图14D示出了翅片406的另一实施方式的俯视图，其中翅片406设置在偏移人字形构造中。图14E示出了翅片408的实施方式的俯视图，其中翅片408设置在矩形线性构造中。图14F示出了翅片410的实施方式的俯视图，其中翅片410设置在弯曲波构造中。弯曲波构造的示例是正弦波构造。

翅片的构造，当从顶部观看时，不必限定流体流动的方向。当观看图14A-F时，本领域技术人员将理解的是，经过翅片的流体流动的方向能从顶到底，从底到顶，从左到右，从右到左以及它们之间的任何方向。

图14G示出了具有沿垂直于由换热单元的板限定的平面的方向的矩形截面形状的翅片412。图14H示出了具有沿垂直于由换热单元的板限定的平面的方向的三角形截面形状的翅片414。

图14I示出了具有沿垂直于由换热单元的板限定的平面的方向的销状形状的翅片416。销状形状在这里用来指具有轴部和放大头部的形状，其中头部具有大于轴部的截面面积的截面面积。然而，销状形状也能包含只具有轴部而不具有放大的头部的形状。当从上方观看时，翅片416可以具有包括但不限于正方形、矩形、圆形、椭圆形、三角形、菱形或其任何组合的形状。翅片416能通过例如冲压泡沫以形成销状形状而形成。

图14J示出了具有偏移矩形翅片的翅片418。图14K示出了具有波动的波状形状的翅片420。图14L示出了具有百叶窗表面424的翅片422，该百叶窗表面允许流体在沿着翅片422的主方向限定的通道之间的交叉流动。图14M示出了具有穿孔428的翅片426，该穿孔允许流体在沿着翅片的主方向限定的通道之间的交叉流动。

本领域技术人员将理解的是，基于以下因素，例如换热器内的流态、面积和流路以及换热器的应用，本文所述的各种翅片构造可以彼此结合使用并且用于本文所述的换热单元中的任一个。

本文所述的换热器能用于许多应用中，包括但不限于低热驱动力应用（诸如海洋热能转换）、发电应用以及非发电应用（诸如冷冻和低温学）。

本文所述的所有换热器操作如下。第一流体流过并且与板的翅片侧上的翅片接触。同时地，第二流体存在于板的相反侧上。第二流体能沿与第一流体相同的方向，沿相对于第一流体的流动方向交叉的流动方向或者与第一流体成任何角度地主要与第一流体相反地流动。第一流体和第二流体处于不同温度并且因此在第一流体和第二流体之间交换热。根据应用，第一流体能处于比第二温度更高的温度，在该情况下热经由翅片和板从第一流体被传递到第二流体。另选地，第二流体能处于比第一流体更高的温度，在该情况下热经由板和翅片从第二流体被传递到第一流体。

本申请中所公开的示例在各个方面被认为是例示性的而不是限制性的。本发明的范围由所附的权利要求而不是由前述描述限制；并且在权利要求的等效的含意和范围内的所有改变旨在被包含在内。

Claims (25)

1.一种板翅式换热单元，该板翅式换热单元包括：

板，该板包括对置的第一主表面和第二主表面以及对置的第一端和第二端、穿过所述板从所述第一端延伸到所述第二端的至少一个封闭的流体通道，所述封闭的流体通道不会延伸穿过对置的所述第一主表面和所述第二主表面；以及

设置在所述第一主表面上的多个翅片，每个翅片均具有连接至并且热接触所述第一主表面的第一端和与该第一主表面间隔开的第二端，所述翅片限定大致从所述第二端延伸到所述第一端的多个流路，并且所述翅片由石墨泡沫或金属泡沫制成。

2.根据权利1所述的板翅式换热单元，其中，所述板由金属制成，并且所述翅片基本上由石墨泡沫构成。

3.根据权利1所述的板翅式换热单元，该板翅式换热单元还包括设置在所述第二主表面上的多个第二翅片，所述多个第二翅片中的每个翅片均具有连接至并且热接触所述第二主表面的第一端和与该第二主表面间隔开的第二端，所述多个第二翅片中的翅片限定大致从所述翅片的第二端延伸到所述翅片的第一端的多个流路，并且所述多个第二翅片中的翅片包括石墨泡沫或金属泡沫。

4.根据权利1所述的板翅式换热单元，其中，所述板包括穿过该板从所述第一端延伸到所述第二端的多个封闭的流体通道。

5.根据权利1所述的板翅式换热单元，其中，所述翅片在所述第一主表面上布置成多个翅片区域，在各翅片区域之间具有间隙。

6.根据权利1所述的板翅式换热单元，其中，每个翅片的所述第一端均借助导热粘合剂被粘合至所述第一主表面或被钎焊至所述第一主表面。

7.根据权利1所述的板翅式换热单元，其中，每个翅片的所述第一端均借助导热粘合剂和设置在该导热粘合剂内的传导系带而粘合至所述第一主表面，所述传导系带与所述板的所述第一主表面密切接触。

8.根据权利1所述的板翅式换热单元，其中，所述翅片由石墨泡沫制成，并且还包括由金属泡沫制成的翅片和/或由金属制成的翅片。

9.一种板翅式换热器，该板翅式换热器包括：

外壳；

用于第一流体的第一入口和第一出口；

用于第二流体的第二入口和第二出口；以及

设置在所述外壳内的板翅式换热单元，所述板翅式换热单元包括：

板，该板包括对置的第一主表面和第二主表面以及对置的第一端和第二端、通过所述板从所述第一端延伸到所述第二端的至少一个封闭的流体通道，所述封闭的流体通道不会延伸穿过对置的所述第一主表面和所述第二主表面，并且所述流体通道流体连接至所述第一入口和所述第一出口；以及设置在所述第一主表面上的多个翅片，每个翅片均具有连接至并且热接触所述第一主表面的第一端和与该第一主表面间隔开的第二端，所述翅片限定大致从所述第二端延伸到所述第一端的多个流路，并且所述翅片包括石墨泡沫或金属泡沫并且所述流路流体连接至所述第二入口和所述第二出口。

10.根据权利要求9所述的板翅式换热器，该板翅式换热器包括设置在所述外壳内的多个所述板翅式换热单元。

11.根据权利要求9所述的板翅式换热器，该板翅式换热器包括在所述外壳内堆叠在一起的多个所述板翅式换热单元。

12.根据权利要求9所述的板翅式换热器，其中，所述板包括穿过该板从所述第一端延伸到所述第二端的多个封闭的流体通道。

13.根据权利要求9所述的板翅式换热器，该板翅式换热器还包括第一面板和第二面板，每个面板均具有贯穿该面板的多个开口，并且所述板的所述第一端和所述第二端被分别搅拌摩擦焊接至所述第一面板和所述第二面板，使得所述流体通道穿过相应的面板与所述开口中的至少一个开口流体连通。

14.根据权利要求9所述的板翅式换热器，其中，所述板由金属制成，并且所述翅片基本上由石墨泡沫构成。

15.根据权利要求9所述的板翅式换热器，其中，所述翅片在所述第一主表面上布置成多个翅片区域，在各翅片区域之间具有间隙。

16.根据权利要求9所述的板翅式换热器，其中，每个翅片的所述第一端借助导热粘合剂被粘合至所述第一主表面或者被钎焊至所述第一主表面。

17.根据权利要求9所述的板翅式换热器，其中，每个翅片的所述第一端借助导热粘合剂以及设置在该导热粘合剂内的传导系带被粘合至所述第一主表面，所述传导系带与所述板的所述第一主表面密切接触。

18.根据权利要求9所述的板翅式换热器，该板翅式换热器还包括设置在所述第二主表面上的多个第二翅片，所述多个第二翅片中的每个翅片均具有连接至并且热接触所述第二主表面的第一端和与该第二主表面间隔开的第二端，所述多个第二翅片中的翅片限定大致从所述翅片的第二端延伸到所述翅片的第一端的多个流路，并且所述多个第二翅片中的所述翅片包括石墨泡沫或金属泡沫。

19.根据权利要求9所述的板翅式换热器，该板翅式换热器还包括位于所述外壳内的用于引导经过所述板翅式换热单元的所述翅片的流体流的阻挡部。

20.根据权利要求19所述的板翅式换热器，其中，所述阻挡部包括固定至所述板翅式换热单元并且沿着其长度间隔开的多个挡板。

21.根据权利要求9所述的板翅式换热器，其中，所述翅片由石墨泡沫制成，并且还包括由金属泡沫制成的翅片和/或由金属制成的翅片。

22.一种换热单元，该换热单元包括：

对置的第一板和第二板，这些板包括相互面对的表面；

设置在对置的所述第一板和所述第二板之间的多个翅片，每个翅片均具有连接至并且热接触所述第一板的所述表面的第一端和连接至并且热接触所述第二板的所述表面的第二端，所述翅片限定大致从所述第二端延伸到所述第一端的多个流路，并且所述翅片由石墨泡沫或金属泡沫制成。

23.根据权利要求22所述的换热单元，其中，所述第一板和所述第二板由金属制成，并且所述翅片基本上由石墨泡沫构成。

24.根据权利要求22所述的换热单元，其中，所述第一板和所述第二板是矩形的、正方形的、圆形的、椭圆形的、三角形的、菱形的或这些形状的组合。

25.根据权利要求22所述的换热单元，其中，所述翅片由石墨泡沫制成，并且还包括由金属泡沫制成的翅片和/或由金属制成的翅片。

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