CN103940267A - 板式换热器及其流体分配器、板片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种板式换热器及其流体分配器，所述板式换热器层叠设有多层带人字形波纹且四角设有角孔的板片，所述板片上设有流体分配器，所述流体分配器包括层叠的多个层间流体分配器，所述层间流体分配器包括设在板片第一角孔周侧的流体分配结构，及与其层叠的相邻的另一板片第三角孔侧壁上的流体入口结构，所述流体分配结构和流体入口结构为同轴配合和上下配合，且任意两个相邻板片之间至少构成一个所述层间流体分配器。该流体分配器能有效降低流阻，使高压流体均匀雾化，使板间流道内流体流量分配更加均匀，提高板片利用率，有效提高换热器的换热效率。

Description

板式换热器及其流体分配器、板片

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，尤其涉及一种板式换热器及其流体分配器、板片。

背景技术

板式换热器以优越的换热性能，广泛应用于空调、供热、食品、化工、动力和机械等行业中。普通板式板式换热器在单相换热的工况下能够发挥其优势，但在两相换热工况中，如作为蒸发器使用时，由于气液两相流体的物性、流态等差别较大，难以实现流体均匀分配及在板间流道内流量均匀流动。专利号为CN201163159Y、CN103348210A、CN103148727A等发明，在普通板式换热器的基础上做了有效改进，有的侧重解决两相流体均匀分配，有的侧重解决流体在板间流道内均匀流动，但仍存在以下缺点。

第一，板式换热器其分配器大多采用直线喷射技术，当高压的液态制冷剂尤其是气液两相混合制冷剂由分配器孔喷出时，无法实现充分雾化，从而影响液态制冷剂的快速挥发，进而增加流阻，降低换热器的换热性能。

第二，在波纹均匀分布的板片组成的流道内，流体的流量分配不均匀，从进口到出口的直线附近区域的流速较大，越远离该区域其流速越小，流道内流量分配不均匀会导致流阻增加及换热器换热性能降低。

第三，气液两相混合制冷剂进入分配器以后，没有经过充分预混合便流入板间流道内，从而使得流阻较大，流量不能有效均匀分配及在板间流道内均匀流动，从而使得换热器压降较大、换热性能降低。

发明内容

本发明主要是解决背景技术中所述现有板式换热器所存在的技术问题，提供了一种板式换热器及其流体分配器。

本发明采用的技术方案是， 首先构建一种用于板式换热器的流体分配器，所述板式换热器层叠设有多层带人字形波纹的板片，其四角均设有一个角孔，所述板片上还设有流体分配器，所述流体分配器包括层叠的多个层间流体分配器，所述层间流体分配器包括设在板片第一角孔周侧的流体分配结构，及与其层叠相邻另一板片第三角孔侧壁上的流体入口结构，所述流体分配结构和流体入口结构为同轴配合和上下配合，且任意两个相邻板片之间至少构成一个所述层间流体分配器。

本发明还构建了一种用于板式换热器的板片，所述板片上设有上述流体分配器，所述板片包括A板和V板，所述A板上的A角孔周侧设有流体分配结构，与A板上流体分配结构位置对应的所述V板角的V角孔侧壁上设有流体入口结构。

作为优选，所述A板和V板上的人字形波纹排列方向呈180°反向。

作为优选，所述流体分配结构包括设置在所述第一角孔周侧的环形凹槽和与其外侧连通的多个流体分配孔，所述流体分配孔还与板片上的人字形波纹的凹部直接连通。

作为优选，所述流体分配孔关于第一和第三象限角平分线对称并呈螺旋离心形分布，且处于第一和第三象限角平分线左上方的流体分配孔与板片波纹的平行中轴线呈夹角。

作为优选，所述流体分配孔的横截面呈半圆形，其轴线与所述环形凹槽内圆面相切。

作为优选，所述流体入口结构包括设置于第三角孔侧壁上的流体入口孔，其与层叠相连的另一板片的第一角孔直接连通，其轮廓由多条平滑的圆弧线连接而成。

作为优选，所述流体入口孔个数为二个，关于第一和第三象限角平分线对称布置。

作为优选，所述板片人字形波纹的波纹横截面为梯形，其凹部构成板片间的流体流道。

本发明还构建了一种板式换热器，其包括设有上述流体分配器、板片所构成的换热器主体。

本发明所提供的板式换热器及其流体分配器，具有以下优点：

首先，螺旋离心式设计的流体分配器，可以使喷出的高压流体均匀雾化，提高蒸发汽化效率，进而提高换热效率；

其次，关于一、三象限角平分线对称且与波纹轴线呈特殊夹角布置的流体分配孔，既可以强迫流体沿着远离分配器另一侧的板片波纹开始流动，又可以使板间流道内流体流量分配更加均匀，从而提高板片利用率，进而提高板片换热效率；

再次，螺旋离心式流体分配器，可以使气液两相流体在进入板间流道之前充分预混合，并更大限度地使喷出的流体均匀进入板片内部各流体通道，从而降低流阻，提高换热效率；

最后，使用该螺旋离心式流体分配器的换热器，该流体分配器能有效降低流阻，使高压流体均匀雾化，使板间流道内流体流量分配更加均匀，提高板片利用率，有效提高换热器的换热效率。

附图说明

图1是本发明板式换热器的结构示意图。

图2是本发明板式换热器的剖视结构示意图。

图3是图1中本发明的板片1的结构图。

图4是本发明的层间流体分配器的层叠前预装配立体图。

图5是图4中流体分配结构的示意图。

图6是图4中流体入口结构的示意图。

图7是本发明提供的A板的结构图。

图8是本发明提供的V板的结构图。

图9是本发明提供的A板和V板的预装配立体图。

图中：1、板片，2、层间流体分配器，3、波纹，21、流体分配结构，22、流体入口结构，211、流体分配孔，212、环形凹槽，221、流体入口孔，4、第三角孔，5、第四角孔，6、第一角孔 ， 7、第二角孔，8、A板，9、V板，10、A角孔，11、V角孔 。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1

流体分配器具体结构及装配关系图1至图6所示。

如图1和图2所示，所述板式换热器层叠设有多层带人字形波纹3的板片1。

如图2和图3所示，所示板片1的四角均设有一个角孔。其中第二角孔7和第四角孔5仅仅作为流体的流通孔。

如图1至图4所示，所述板片1上还设有流体分配器，所述流体分配器包括层叠的多个层间流体分配器2，所述层间流体分配器2包括设在板片1第一角孔6周侧的流体分配结构21，及与其层叠相邻的另一板片1第三角孔4侧壁上的流体入口结构22，所述流体分配结构21和流体入口结构22为同轴配合和上下配合，且任意两个相邻板片之间至少构成一个所述层间流体分配器2。

图5和图6分别是流体分配结构21和流体入口结构22的结构图，其具体结构及实施方式见实施例2中。

实施例2 

流体分配器在具体实施时候时，所述流体分配结构21包括设置在所述第一角孔6周侧的环形凹槽212和与其外侧连通的多个流体分配孔211，所述流体分配孔211还与板片上的人字形波纹3的凹部直接连通。环形凹槽212使得节流后的气液两相流体充分预混合，气液两相流体在环形凹槽212中充分混合后，通过多个流体分配孔211将流体分散到不同的人字形波纹3的凹部。

所述流体分配孔211关于第一和第三象限角平分线对称并呈螺旋离心形分布，既可以强迫流体沿着远离流体分配器另一侧的板片波纹开始流动，又可以使板间流道内流体流量分配更加均匀，从而提高板片利用率，进而提高板片换热效率。

分别位于第一和第三象限角平分线两侧的流体分配孔211呈螺旋离心形分布，螺旋离心式流体分配孔促使流体均匀雾化。

处于第一和第三象限角平分线左上方的流体分配孔211与板片波纹3的平行中轴线呈夹角。此优选夹角或其他夹角的设置，能进一步促进流体在板间流道内均匀流动。

所述流体分配孔211的横截面呈半圆形，其轴线与所述环形凹槽212内圆面相切。半圆形流体分配孔211用于减小流阻，提高换热效率。

所述流体入口结构22包括设置于第三角孔4侧壁上的流体入口孔221，其与层叠相连的另一板片的第一角孔6直接连通，其轮廓由多条平滑的圆弧线连接而成。用于当高压流体经过入口孔时，实现流体节流降压的作用。

所述流体入口孔221个数为二个，关于第一和第三象限角平分线对称布置。用于节流降压。

所述板片人字形波纹的波纹横截面为梯形，其凹部构成板片间的流体流道。其凹部构成板片之间流体流道。其中，梯形结构设计，用于提高板片的刚度。

实施例3 

结合实施例1和实施例2中的流体分配器结构，本发明还构建了一种用于板式换热器的板片，所述板片上设有上述流体分配器，具体结构如图7和图8所示，所述板片包括A板8和V板9，所述A板8上的A角孔10周侧设有流体分配结构21，与A板上流体分配结构21位置对应的所述V板V角孔11侧壁上设有流体入口结构22。

具体实施时，所述多个A板8和V板9交替层叠，此时，层流分配器只在第三象限的A板8的A角孔和V板9的V角孔形成一个层间流体分配器。

同时，由于冷热流道间隔布置，流向相反，所以所述A板8和V板9上的人字形波纹排列方向呈180°反向。

实施例4

   本发明还提供了一种板式换热器，具体实施时，如图1-图9所示，所述板式换热器包括如实施例1和实施例2中的流体分配器，或者包括如实施例3中所述的板片。

应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于板式换热器的流体分配器，所述板式换热器层叠设有多层带人字形波纹（3）的板片（1），其四角均设有一个角孔，其特征在于，所述板片（1）上还设有流体分配器，所述流体分配器包括层叠的多个层间流体分配器（2），所述层间流体分配器（2）包括设在板片（1）第一角孔（6）周侧的流体分配结构(21)，及与其层叠相邻的另一板片（1）第三角孔（4）侧壁上的流体入口结构（22），所述流体分配结构（21）和流体入口结构（22）为同轴配合和上下配合，且任意两个相邻板片之间至少构成一个所述层间流体分配器（2）。

2.一种用于板式换热器的板片，其特征在于，所述板片上设有如权利要求1所述流体分配器，所述板片包括A板(8)和V板(9)，所述A板(8)上的A角孔(10)周侧设有流体分配结构(21)，与A板(8)上流体分配结构(21)位置对应的所述V板(9)V角孔(11)侧壁上设有流体入口结构（22）。

3.根据权利要求2所述的板片，其特征在于，所述A板(8)和V板(9)上的人字形波纹排列方向呈180°反向。

4.根据权利要求1所述的用于板式换热器的流体分配器，其特征在于，所述流体分配结构（21）包括设置在所述第一角孔（6）周侧的环形凹槽（212）和与其外侧连通的多个流体分配孔（211），所述流体分配孔（211）还与板片上的人字形波纹（3）的凹部直接连通。

5.根据权利要求4所述的用于板式换热器的流体分配器，其特征在于，所述流体分配孔（211）关于第一和第三象限角平分线对称并呈螺旋离心形分布，且处于第一和第三象限角平分线左上方的流体分配孔（211）与板片波纹（3）的平行中轴线呈夹角。

6.根据权利要求4所述的用于板式换热器的流体分配器，其特征在于，所述流体分配孔（211）的横截面呈半圆形，其轴线与所述环形凹槽（212）内圆面相切。

7.根据权利要求1所述的用于板式换热器的流体分配器，其特征在于，所述流体入口结构（22）包括设置于第三角孔（4）侧壁上的流体入口孔（221），其与层叠相连的另一板片的第一角孔（6）直接连通，其轮廓由多条平滑的圆弧线连接而成。

8.根据权利要求7所述的用于板式换热器的流体分配器，其特征在于，所述流体入口孔（221）个数为二个，关于第一和第三象限角平分线对称布置。

9.根据权利要求1所述的用于板式换热器的流体分配器，其特征在于，所述板片人字形波纹的波纹横截面为梯形，其凹部构成板片间的流体流道。

10.一种板式换热器，其特征在于，其包括设有如权利要求1-9任一项所述的流体分配器、板片所构成的换热器主体。