CN103471429A - 新型表面式微通道错流换热器 - Google Patents

Abstract

一种新型表面式微通道错流换热器，其特点是：包括由第一、第二护板和呈90°交替排布在两护板之间的数层微通道扁管钎焊固连构成的换热主体；包括与换热主体的四个侧边顺次钎焊固连的封边A、B、C和D，四个封边分别与换热主体的对应侧面之间形成存储腔A、B、C和D；封边A上设有高温介质进口，封边A或C上设有高温介质出口；封边B上设有低温介质进口，封边B或D上设有低温介质出口；存储腔A、C及设置在该两存储腔之间的对应方向的微通道扁管形成贯通高温介质进、出口的通路；存储腔B、D及设置在两存储腔之间的对应方向的微通道扁管形成贯通低温介质进、出口的通路。本换热器换热效率高、耐压耐温、密封性好、泄露率低、流阻小，且适用于多种换热介质。

Description

新型表面式微通道错流换热器

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，特别涉及一种新型表面式微通道错流换热器。

背景技术

表面式换热器是指温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，实现两种流体换热的设备。常用的表面式换热器有板式换热器、管壳式换热器等。

板式换热器是由许多波纹形的传热板片按一定的间隔通过橡胶垫片压紧组成或钎焊组成的换热设备。板式换热器的换热系数为60-70，其在使用时存在以下几方面不足：

1、密封性差，在相邻传热板片的结合部位易出现漏泄，需经常更换起密封作用的橡胶垫片；

2、由于板式换热器内部设有肋片支撑，其使用压力受一定限制，一般不超过1MPa；

3、使用温度受垫片材料耐温性能的限制；

4、流道小，不适宜于气一气换热或蒸汽冷凝；

5、板式换热器内部结构凹凸不平，容易造成悬浮物滞留现象，因此易堵塞，不适用于含悬浮物的流体。

6、由于流道曲折，流阻大。

管壳式换热器又称列管式换热器。其是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料制造，能在高温、高压下使用。但其换热效率较低，换热系数仅为35左右。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种换热效率高、耐压耐温、密封性好、泄露率低、流阻小，且适用于多种换热介质的新型表面式微通道换热器。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种新型表面式微通道错流换热器，其特征在于：包括换热主体，所述换热主体整体呈方形结构，其包括第一护板、第二护板和呈90°交替排布在两护板之间的的数层微通道扁管，数层微通道扁管、第一护板和第二护板通过钎焊固连为一体；包括沿周向与换热主体的四个侧边顺次钎焊固连的封边A、封边B、封边C和封边D，封边A、封边B、封边C、封边D分别与换热主体的对应侧面之间形成存储腔A、存储腔B、存储腔C和存储腔D；所述封边A上设有高温介质进口，所述封边A或封边C上设有高温介质出口；所述封边B上设有低温介质进口，所述封边B或封边D上设有低温介质出口；所述存储腔A、存储腔C及设置在该两存储腔之间的对应方向的微通道扁管形成贯通高温介质进口和高温介质出口的通路；所述存储腔B、存储腔D及设置在该两存储腔之间的对应方向的微通道扁管形成贯通低温介质进口和低温介质出口的通路。

本发明还可以采取的技术方案为：

所述高温介质进口和高温介质出口设在封边A上靠近两端的位置；所述存储腔A内至少设有一个隔板，沿着封边A的边长方向隔板将存储腔A分割为数个分腔；当隔板的数量不少于两个时，存储腔C内设有一个或多个隔板，沿着封边A的边长方向存储腔A内的隔板与存储腔C内的隔板交错布置。

所述低温介质进口和低温介质出口设在封边B上靠近两端的位置；所述存储腔B内至少设有一个隔板，沿着封边B的边长方向隔板将存储腔B分割为数个分腔；当隔板的数量不少于两个时，存储腔D内设有一个或多个隔板，沿着封边B的边长方向存储腔B内的隔板与存储腔D内的隔板交错布置。

所述高温介质进口设在封边A上靠近一端的位置，所述高温介质出口设在封边C上靠近另一端的位置；所述存储腔A内和存储腔C内均至少设有一个隔板，沿着封边A的边长方向两存储腔内的隔板交错布置。

所述低温介质进口设在封边B上靠近一端的位置，所述低温介质出口设在封边D上靠近另一端的位置；所述存储腔B内和存储腔D内均至少设有一个隔板，沿着封边B的边长方向两存储腔内的隔板交错布置。

所述换热主体还包括设在每层微通道扁管两侧的加固板。

所述换热主体和四个封边均由铝材制成。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、流道采用微通道设计，增大了流体流速，增强了换热效果，换热效率明显提高，换热系数达到100左右；

2、由于整个换热器为金属组焊结构，避免了在零件的结合部位设置密封圈或密封垫，因此大幅度提高了其耐压性能和耐温性能，耐压达到14Mpa，温度适用范围为-20℃-150℃；

3、换热主体采用微通道扁管结构，流体在流道内的流动为直线或直线往复运动。其相比于现有的板式换热器的曲折流道结构，大幅度降低了流阻和堵塞，适用于含悬浮物的流体，另外，该种换热器适用于液-液、气-液、气-气等换热，也适用于蒸汽冷凝。

附图说明

图1是本发明第一至第四实施方式的结构示意图；

图2是第一实施方式的分体结构示意图1

图3是第一实施方式的分体结构示意图2；

图4是第二实施方式的分体结构示意图1；

图5是第二实施方式的分体结构示意图2；

图6是第三实施方式的分体结构示意图1；

图7是第三实施方式的分体结构示意图2；

图8是第四实施方式的分体结构示意图1

图9是第四实施方式的分体结构示意图2；

图10是第五实施方式的结构示意图；

图11是第五实施方式的分体结构示意图1；

图12是第五实施方式的分体结构示意图2；

图13是第六和第七实施方式的结构示意图；

图14是第六实施方式的分体结构示意图1；

图15是第六实施方式的分体结构示意图2；

图16是第七实施方式的分体结构示意图1；

图17是第七实施方式的分体结构示意图2；

图18是第八和第九实施方式的结构示意图；

图19是第八实施方式的分体结构示意图1；

图20是第八实施方式的分体结构示意图2；

图21是第九实施方式的分体结构示意图1；

图22是第九实施方式的分体结构示意图2。

图23是本发明的换热主体部分的结构示意图；

图24是图23中A处局部放大图。

图中：1、换热主体；101、第一护板；102、第二护板；103、微通道扁管；104、焊片；105、加固板；2、封边A；3、封边B；4、封边C；5、封边D；6、存储腔A；7、存储腔B；8、存储腔C；9、存储腔D；10、高温介质进口；11、高温介质出口；12、低温介质进口；13、低温介质出口；14、隔板。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

实施例1：

请参见图1-3、23、24，一种新型表面式微通道错流换热器，包括换热主体1，所述换热主体整体呈方形结构，其包括第一护板101、第二护板102和呈90°交替排布在两护板之间的的数层微通道扁管103。相邻两层微通道扁管呈90°排布是指两层微通道扁管上的微通道孔呈90°交错。根据实际需要，每层微通道扁管可由单块构成，也可由多块对齐构成。数层微通道扁管、第一护板和第二护板通过钎焊固连为一体。具体的，换热主体的制造过程包括堆码和钎焊两步。为保证在钎焊时，数层微通道扁管及两护板固连为一体结构，采取如下两种措施：一、可在每层微通道扁管的两侧面上设置钎焊层，数层微通道扁管、第一护板和第二护板堆码后，置于钎焊炉中加热，钎焊层熔化，使数层微通道扁管、第一护板和第二护板焊接为一体结构。另外，在堆码时，可在每两层微通道扁管之间、第一护板与相邻的微通道扁管层之间及第二护板与相邻的微通道扁管层之间均设置单独的焊片104，当堆码后置于钎焊炉中加热时，焊片熔化，同样也能使数层微通道扁管、第一护板和第二护板焊接为一体结构。本微通道错流换热器还包括沿周向与换热主体的四个侧边顺次钎焊固连的封边A2、封边B3、封边C4和封边D5。封边A、封边B、封边C、封边D分别与换热主体的对应侧面之间形成存储腔A6、存储腔B7、存储腔C8和存储腔D9。所述封边A上靠近两端的位置设有高温介质进口10和高温介质出口11。所述封边B上靠近两端的位置设有低温介质进口12和低温介质出口13。在存储腔A与存储腔B内均设有一个隔板14，将对应的存储腔分割为两个分腔。存储腔A、存储腔C及设置在该两存储腔之间的对应方向的微通道扁管形成贯通高温介质进口和高温介质出口的通路。存储腔B、存储腔D及设置在该两存储腔之间的对应方向的微通道扁管形成贯通低温介质进口和低温介质出口的通路。

上述结构中，所述换热主体还进一步包括设在每层微通道扁管两侧的加固板105。在钎焊时，加固板与两侧的微通道扁管焊接为一体，其提高了换热主体的结构强度。

本换热器可采用一般的金属材质焊接成型，在本发明中，整个换热器均采用铝材。铝材具有质量轻、成本低和导热性好的优点。

实施例2：

请参见图1、4、5、23、24，本实施方式与实施例1的区别为：设在存储腔B内隔板的数量不少于两个，同时在存储腔D内设有隔板，其中存储腔D内的隔板的数量比存储腔B内隔板的数量少一块，且存储腔D内的隔板与存储腔B内的隔板的布置方式为：沿着封边B的边长方向两存储腔内的隔板依次交错布置。每个存储腔通过设在其内的隔板分割为数个分腔。本实施例的其他特征与实施例1相同，在此不再累述。

实施例3：

请参阅图1、6、7、23、24，本实施方式与实施例1的区别为：设在存储腔A内隔板的数量不少于两个，同时在存储腔C内设有隔板，其中存储腔C内的隔板的数量比存储腔A内隔板的数量少一块，且存储腔C内的隔板与存储腔A内的隔板的布置方式为：沿着封边A的边长方向两存储腔内的隔板依次交错布置。每个存储腔通过设在其内的隔板分割为数个分腔。本实施例的其他特征与实施例1相同，在此不再累述。

实施例4：

请参阅图1、8、9、23、24，本实施方式与实施例1的区别为：设在存储腔A内和存储腔B内的隔板的数量均不少于两个，同时在存储腔C内及存储腔D内均设有隔板。其中存储腔C内的隔板的数量比存储腔A内隔板的数量少一块，且存储腔C内的隔板与存储腔A内的隔板的布置方式为：沿着封边A的边长方向两存储腔内的隔板依次交错布置。存储腔D内的隔板的数量比存储腔B内隔板的数量少一块，且存储腔D内的隔板与存储腔B内的隔板的布置方式为：沿着封边B的边长方向两存储腔内的隔板依次交错布置。每个存储腔通过设在其内的隔板分割为数个分腔。本实施例的其他特征与实施例1相同，在此不再累述。

实施例5：

请参阅图10-12、23、24，本实施方式与实施例1的区别为：高温介质进口设在封边A上，高温介质出口设在封边C上，低温介质进口设在封边B上，低温介质出口设在封边D上。在存储腔A内和存储腔B内均不设置隔板。本实施例的其他特征与实施例1相同，在此不再累述。

实施例6：

请参见图13-15、23、24，本实施方式与实施例1的区别为：高温介质进口设在封边A上，高温介质出口设在封边C上。在存储腔A内不设置隔板。本实施例的其他特征与实施例1相同，在此不再累述。

实施例7：

请参阅图13、16、17、23、24，本实施方式与实施例6的区别为：设在存储腔B内隔板的数量不少于两个，同时在存储腔D内设有隔板，其中存储腔D内的隔板的数量比存储腔B内隔板的数量少一块，且存储腔D内的隔板与存储腔B内的隔板的布置方式为：沿着封边B的边长方向两存储腔内的隔板依次交错布置。每个存储腔通过设在其内的隔板分割为数个分腔。本实施例的其他特征与实施例6相同，在此不再累述。

实施例8：

请参阅图18-20、23、24，本实施方式与实施例1的区别为：低温介质进口和低温介质出口分别设在封边B上和封边D上。在存储腔B内不设置隔板。本实施例的其他特征与实施例1相同，在此不再累述。

实施例9：

请参阅图18、21、22、23、24，本实施方式与实施例8的区别为：设在存储腔A内隔板的数量不少于两个，同时在存储腔C内设有隔板，其中存储腔C内的隔板的数量比存储腔A内隔板的数量少一块，且存储腔C内的隔板与存储腔A内的隔板的布置方式为：沿着换热主体对应侧边的边长方向两存储腔内的隔板依次交错布置。每个存储腔通过设在其内的隔板分割为数个分腔。本实施例的其他特征与实施例8相同，在此不再累述。

本发明的工作原理：

使用上述换热器进行换热时，高温流体通过高温介质进口进入到换热器内，然后在存储腔A、存储腔C及连通两存储腔的微通道扁管内按照一定方式流动，然后从高温介质出口排出；同时，低温流体通过低温介质进口进入到换热器内，然后在存储腔B、存储腔B及连通两存储腔的微通道扁管内按照一定方式流动，然后从低温介质出口排出。高温流体和低温流体在呈90°交错的微通道扁管内流动的过程中完成了热量交换。上述实施例1-9中，高温流体和低温流体在换热器内采用了不同的流动方式进行换热，具体为：

实施例1：高温流体和低温流体在换热器内的流动方式均为双流程方式。即均由一个去程和一个相平行的回程构成。具体的，高温流体通过设在封边A上的高温介质进口进入存储腔A的一个分腔内，然后通过对应于该分腔的微通道扁管的通道孔流入到存储腔C内，然后反向通过与上述通道孔平行的另一部分通道孔流回到存储腔A的另一个分腔内，最后从设在封边A上的高温介质出口排除。同理，低温流体通过设在封边B上的低温介质进口进入存储腔B的一个分腔内，然后通过对应于该分腔的微通道扁管的通道孔流入到存储腔D内，然后反向通过与上述通道孔平行的另一部分通道孔流回到存储腔B的另一个分腔内，最后设在封边B上的低温介质出口排除。

实施例2：高温流体在换热器内的流动方式为双流程方式，参见实施例1相同。低温流体在换热器你的流动方式为多流程方式，即由多个交替往复的去程和相平行的回程构成。

实施例3：高温流体在换热器内的流动方式为多流程方式，参见实施例2相同。低温流体在换热器你的流动方式为双流程方式，参见实施例1相同。

实施例4：高温流体和低温流体在换热器内的流动方式均为多流程方式，参见实施例2。

实施例5：高温流体和低温流体在换热器内的流动方式均为单流程方式，即均由一个去程构成。具体的，高温流体通过设在封边A上的高温介质进口进入存储腔A内，然后通过对应方向的微通扁管的通道孔流入到存储腔C内，最后通过设在封边C上的高温介质出口排除。同理，低温流体通过低温介质进口进入存储腔B内，然后通过对应方向的微通扁管的通道孔流入到存储腔D内，最后通过设在封边D上的低温介质出口排除。

实施例6：高温流体在换热器内的流动方式均为单流程方式，参见实施例5。低温流体在换热器内的流动方式均为双流程方式，参见实施例1。

实施例7：高温流体在换热器内的流动方式均为单流程方式，参见实施例5。低温流体在换热器内的流动方式均为多流程方式，参见实施例2。

实施例8：高温流体在换热器内的流动方式均为双流程方式，参见实施例1。低温流体在换热器内的流动方式均为单流程方式，参见实施例5。

实施例9：高温流体在换热器内的流动方式均为多流程方式，参见实施例2。低温流体在换热器内的流动方式均为单流程方式，参见实施例5。

以上所述仅为本发明的较佳施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所做的等效变化与修饰，例如：一、在实施例6所述结构的基础上，在存储腔A内和存储腔C内设置沿封边A的边长方向交错布置的隔板，或在存储腔B内和存储腔D内设置沿封边B的边长方向交错布置的隔板，或采用上述两组合结构；二、在实施例8或9的基础上，在存储腔B内和存储腔D内设置交错布置的数个隔板等，均落入本发明的技术范围。

Claims (7)

1.一种新型表面式微通道错流换热器，其特征在于：包括换热主体，所述换热主体整体呈方形结构，其包括第一护板、第二护板和呈90°交替排布在两护板之间的的数层微通道扁管，数层微通道扁管、第一护板和第二护板通过钎焊固连为一体；包括沿周向与换热主体的四个侧边顺次钎焊固连的封边A、封边B、封边C和封边D，封边A、封边B、封边C、封边D分别与换热主体的对应侧面之间形成存储腔A、存储腔B、存储腔C和存储腔D；所述封边A上设有高温介质进口，所述封边A或封边C上设有高温介质出口；所述封边B上设有低温介质进口，所述封边B或封边D上设有低温介质出口；所述存储腔A、存储腔C及设置在该两存储腔之间的对应方向的微通道扁管形成贯通高温介质进口和高温介质出口的通路；所述存储腔B、存储腔D及设置在该两存储腔之间的对应方向的微通道扁管形成贯通低温介质进口和低温介质出口的通路。

2.根据权利要求1所述的新型表面式微通道错流换热器，其特征在于：所述高温介质进口和高温介质出口设在封边A上靠近两端的位置；所述存储腔A内至少设有一个隔板，沿着封边A的边长方向隔板将存储腔A分割为数个分腔；当隔板的数量不少于两个时，存储腔C内设有一个或多个隔板，沿着封边A的边长方向存储腔A内的隔板与存储腔C内的隔板交错布置。

3.根据权利要求1或2所述的新型表面式微通道错流换热器，其特征在于：所述低温介质进口和低温介质出口设在封边B上靠近两端的位置；所述存储腔B内至少设有一个隔板，沿着封边B的边长方向隔板将存储腔B分割为数个分腔；当隔板的数量不少于两个时，存储腔D内设有一个或多个隔板，沿着封边B的边长方向存储腔B内的隔板与存储腔D内的隔板交错布置。

4.根据权利要求1所述的新型表面式微通道错流换热器，其特征在于：所述高温介质进口设在封边A上靠近一端的位置，所述高温介质出口设在封边C上靠近另一端的位置；所述存储腔A内和存储腔C内均至少设有一个隔板，沿着封边A的边长方向两存储腔内的隔板交错布置。

5.根据权利要求1或4所述的新型表面式微通道错流换热器，其特征在于：所述低温介质进口设在封边B上靠近一端的位置，所述低温介质出口设在封边D上靠近另一端的位置；所述存储腔B内和存储腔D内均至少设有一个隔板，沿着封边B的边长方向两存储腔内的隔板交错布置。

6.根据权利要求1所述的新型表面式微通道错流换热器，其特征在于：所述换热主体还包括设在每层微通道扁管两侧的加固板。

7.根据权利要求1所述的新型表面式微通道错流换热器，其特征在于：所述换热主体和四个封边均由铝材制成。

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