CN104132576A - 换热板及板式换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种换热板。所述换热板包括：主体；凹坑和/或突点，以预定的图案布置在所述主体的表面上；多个调节部，其中，每一个凹坑和/或突点的周边处设置有成四边形的四个调节部，由此每一凹坑和/或突点与其周边上的调节部构成一个基本传热单元，每一基本传热单元中的调节部，在换热板上的流体的主流动方向上设置成具有较大的间隙而在换热板上的流体的副流动方向上设置成具有较小的间隙。另外，本发明还提供了一种使用上述的换热板的板式换热器。

Description

换热板及板式换热器
技术领域
本发明公开涉及空调及制冷技术领域，尤其涉及用于上述领域的换热板及板式换热器。 
背景技术
在板式换热器中，其的性能和成本始终是两个重要的因素。对于当前的板式换热器，在其的换热板表面上的流体分配不均对热传递性能产生了显著大的影响，且随着换热板宽度的增大而不断变差。 
鉴于上述，确有必要提供一种新型的换热板和板式换热器。 
发明内容
本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。 
在本发明的一个方面中，提供了一种换热板，所述换热板包括： 
主体； 
凹坑和/或突点，以预定的图案布置在所述主体的表面上； 
多个调节部，其中每一个凹坑和/或突点的周边处设置有成四边形的四个调节部，由此每一凹坑和/或突点与其周边上的调节部构成一个基本传热单元， 
每一基本传热单元中的调节部，在换热板上的流体的主流动方向上设置成具有较大的间隙而在换热板上的流体的副流动方向上设置成具有较小的间隙。 
在一个实施例中，通过改变大体平行于主流动方向上的相邻的两个调节部之间的间隙、调节部的大小、每一调节部相对于主流动方向的角度，来调整流动截面的大小，从而达到控制不同截面的流量/流速分布。 
在一个实施例中，所述调节部被设置成大体S、 或形。 
在一个实施例中，在每一所述基本传热单元中，调节部都设置成细长形，其中所述调节部具有相同的形状或不同的形状。 
在一个实施例中，在每一所述基本传热单元中，四个调节部布置成大致平行四边形。 
在一个实施例中，凹坑和/或突点在主流动方向上具有比在副流动方向更大的尺寸。 
在一个实施例中，所述调节部被以大体“I”形、“V”形、“W”形、V+W形、W+W形、或V+A形的布局布置在换热板上。 
在一个实施例中，V形的角度在90-150°之间。 
在一个实施例中，至少在所述基本传热单元中的至少一个基本传热单元中，至少一个所述调节部设置成用于使流体的流动光滑平整过渡的连接过渡部。 
在一个实施例中，所述连接过渡部设置在主流动方向发生改变的位置处，并且设置成大体形和/或形的异形调节部。 
在一个实施例中，在换热板的主体表面上设置有凹坑的情况下，所述调节部从所述主体表面向外凸起；或 
在换热板的主体表面上设置有突点的情况下，所述调节部从所述主体表面向里凹陷。 
在本发明的另一个方面中，提供了一种板式换热器，包括至少一个如前述权利要求中任一项所述的换热板。 
本发明是一种对于解决上述的可靠性和流体分配不均两个问题的好的解决方案。其为在不损失可靠性的情况下使用更加薄的材料提供了可能，其也对降低成本做出了贡献。 
本发明所提出的新的凹坑和/突点的轮廓可以容易地向侧边引导流体，使得流体沿着换热板表面的分配更好。同时，诸如S形的调节部可以导致流体的涡流并增强热传递。所述新型的凹坑和/或突点的布局可以减少流体的旁流，其也可以改善热传递效率，而不增加压降。 
凹坑和/或突点的图案具有好的强度，其导致了为了降低成本而使用 较薄的厚度提供了可能。但是，在这种情况下，其中的流体分配不是很好，这导致了相应的性能问题。 
由此，本发明的换热板或板式换热器可以提供好的分配，且具有好的性能和可靠性。 
本发明的主要构思在于： 
1)迫使流体散布到侧边； 
2)在蒸发时减少来回流动； 
3)为了高的热传递效率在诸如S形调节部的情况下增加湍流和涡流； 
4)减少或消除旁流； 
5)在制冷剂侧和水侧的换热板上实现了灵活的不对称设计； 
6)用大的焊点增加高压侧的应力和强度。 
附图说明
现在参照随附的示意性附图，仅以举例的方式，描述本发明的实施例，其中，在附图中相应的附图标记表示相应的部件。 
图1A示出了根据本发明的一个实施例的具有调节部的换热板的结构示意图，其中所述调节部成V形布置； 
图1B示出了根据本发明的另一个实施例的具有调节部的换热板的结构的示意图，其中所述调节部成W形布置； 
图2A示出了根据本发明的一个实施例的具有四个调节部的基本传热单元的示意图； 
图2B示出了在实际的换热板上的具有四个调节部的基本传热单元的视图； 
图2C示出了根据本发明的另一个实施例的基本传热单元的示意图； 
图2D示出了根据本发明的又一实施例的多个基本传热单元的示意图； 
图2E示出了根据本发明的基本传热单元的原理视图； 
图2F示出了在有流体流过时的基本传热单元的流动分布视图； 
图2G示出了调节部布置成I形的换热板的部分视图； 
图2H示出了调节部布置成V形的换热板的部分视图；和 
图2I示出了调节部布置成W形的换热板的部分视图。 
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图1A-2I，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。 
在本发明的一个实施例中，提供了一种换热板。所述换热板包括主体、凹坑和/或突点、和多个调节部。所述凹坑和/或突点以预定的图案布置在所述主体的表面上。每一个凹坑和/或突点的周边处设置有成四边形的四个调节部，由此每一凹坑和/或突点与其周边上的调节部构成一个基本传热单元。每一基本传热单元中的调节部，在换热板上的流体的主流动方向上设置成具有较大的间隙而在换热板上的流体的副流动方向上设置成具有较小的间隙。 
如图1A和1B所示，示出了调节部1、2布置成大体V形和W形的换热板10的实施例。换热板10的主体表面上设有多个调节部1、2。凹坑和/或突点3与在其周边处的调节部1、2与构成一个基本传热单元。 
如本领域技术人员所能够理解的，换热板10的主体表面上还可以设置有针对于不同工质流体的进出孔(如图示的四个圆圈所示)。凹坑和/或突点3可以根据实际需要进行选择。在本示例中，图示的换热板10的表面上设置有布置成预定图案的多个凹坑3，该预定图案可以根据实际需要进行选择。 
在每一凹坑3的周边处设置有成四边形(如图2B所示)的四个调节部1，这样，每个凹坑3和相应的调节部1构成了一个基板传热单元4。 
为了实现较好的传热效果，如图2A和2B所示，每一基本传热单元中的调节部在换热板10的流体的主流动方向D1上设置成具有较大的间隙，而在换热板的流体的副流动方向D2上设置成具有较小的间隙。 
在本发明中，调节部1、2都设置成细长形。当然，在换热板的同一表面上的调节部1、2可以具有相同或不同的形状。在本发明的多个实施 例中，调节部1、2的形状可以是大体S、 或形。在本示例中，示出了S形状和形状的多个调节部1、2。 
显然，可以通过改变大体平行于主流动方向D1上的相邻的两个调节部1、2之间的间隙、调节部1、2的大小、每一调节部1、2相对于主流动方向D1的角度，来调整流动截面的大小，从而达到控制不同截面的流量/流速分布，如2C和2D所示。 
在本发明中，通过在换热板10的两相侧设置所述调节部1、2，而在诸如水的流体侧进行灵活的设计(例如与两相侧成不对称设计或者说在水的流体侧不设置调节部)。在此处，具有S形或其他形状的调节部1、2的凹坑和/或突点3可以以低的压力损失引导流体流穿过所述主流动方向，同时产生用于增强热传递的涡流，如图2E和2F。 
如图2E的原理示意图所示，在每一基本传热单元中，四个调节部1布置成大体平行四边形。当然，凹坑和/或突点3可以设置成在主流动方向D1上具有比在副流动方向D2更大的尺寸。当然，调节部1的形状不受限制，可以根据需要进行设置。 
对于非常宽的板，一个方向的流动不足以很好地将所述流体流推动到两侧。对于这些情形，S形调整部的布局可以布置成V形或W形，用于实现好的流体分布。因此，本发明的所述的关于调节部的设计是非常灵活的。 
在图2G、2H和2I中显示了I形、V形或W形的调节部1、2的轮廓的布局。 
虽然如在图2H和2I中所示，示出了调节部1、2设置成大体V形和W形布局，但是可以理解除此之外，调节部1、2还可以被以大体“V”形、V+W形、W+W形、或V+A形的布局布置在换热板10上。 
在一个实施例中，所述V形布局中V形的角度在90-150°之间。 
可以理解，至少在所述基本传热单元中的至少一个基本传热单元中，至少一个调节部(例如调节部2)设置成用于使流体的流动光滑平整过渡的连接过渡部。所述连接过渡部2设置在主流动方向发生改变的位置处，并且设置成大体形和/或形的异形调节部。 
在本发明的实施例中，在换热板10的主体表面上设置有凹坑3的情况下，所述调节部1、2从所述主体表面向外凸起；或 
在换热板10的主体表面上设置有突点的情况下，所述调节部1、2从所述主体表面向里凹陷。 
如上述，包括诸如S形调节的凹坑和/或突点的布局可以以灵活的方式布置，以实现期望的有效的横截面变化。 
图2B显示了在板表面上的图案的一部分的示意图。沿着主流动方向D1设置大的间隙，其导致了在该主流动方向D1上低的压降，并且将推动更多的流体流通过所述通道。 
沿着副流动方向D2设置小的间隙，与主流动方向D1相比其导致了在该副流动方向D2上的较高的压降和阻力。 
在换热板上布置成如图2C和2D所显示的凹坑和/或突点。因此，所述流体首先沿着横向方向流动和散布，之后向上沿着纵向方向流过副流动通道。 
主流动方向和副流动方向之间的角度可以被调整和优化，以控制在板表面上的流体散布速度。 
通常，在纵向方向(主流动方向)上的凹坑和/或突点的尺寸应当比横向方向(副流动方向)上的尺寸更大，其显示成如下图2C所示。当然，不是所有情形都必须是这样，即不必一定将凹坑和/或突点的形状构造成在主流动方向和副流动方向上具有不同的横截面面积。在本示例中，示出了S形的调整部。特殊的S形状调整部的轮廓应当布置成增强热传递和引导所述流。在图2F中示出了一种基本的流动和热传递单元。 
对于可靠性，本发明的凹坑和/突点的尺寸和焊点的数量与鱼骨状图案相比是更大的。使得本发明所述的图案可以用较薄的板材料与一般的凹坑和/或突点图案相比可以实现高的压力。 
另外，本发明的另一实施例还提供了一种板式换热器，包括以相互重叠的状态相接合的如前所述的任一实施例的多个换热板，并且在它们之间的空间中形成用于换热流体流动的通道。 
具体地，所述多个换热板通过钎焊、半焊或全焊的方式接合在一起。 
另外，所述多个换热板可以以可拆卸的方式接合在一起。 
本发明的多个实施例中所述的换热板和/或板式换热器至少能够以下下述的优点中的至少一个： 
1、具有与现有技术中的凹坑/突点图案相同的优点，包括但不限于： 
-用较大的焊点尺寸和更多的焊点数量增加了焊接面积，以改善强度； 
-较低的原料消耗和降低了成本； 
2、与鱼骨图案的换热板相同或相等同的流分布； 
3、通过增强在“回旋(boomerang)”形状下的湍流和涡流，实现了高的热传递效率； 
4、改善了蒸发过程的稳定性，以减小流体的遗留； 
5、与普通的凹坑和/或突点图案相同的设计灵活性，比鱼骨图案更加大的灵活性。 
虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。 

Claims (12)

1.一种换热板，所述换热板包括：
主体；
凹坑和/或突点，以预定的图案布置在所述主体的表面上；
多个调节部，其中每一个凹坑和/或突点的周边处设置有成四边形的四个调节部，由此每一凹坑和/或突点与其周边上的调节部构成一个基本传热单元，
每一基本传热单元中的调节部，在换热板上的流体的主流动方向上设置成具有较大的间隙而在换热板上的流体的副流动方向上设置成具有较小的间隙。
2.根据权利要求1所述的换热板，其中
通过改变大体平行于主流动方向上的相邻的两个调节部之间的间隙、调节部的大小、每一调节部相对于主流动方向的角度，来调整流动截面的大小，从而达到控制不同截面的流量/流速分布。
3.根据权利要求1或2所述的换热板，其中
所述调节部被设置成大体S、 或形。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的换热板，其中
在每一所述基本传热单元中，调节部都设置成细长形，其中所述调节部具有相同的形状或不同的形状。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的换热板，其中
在每一所述基本传热单元中，四个调节部布置成大致平行四边形。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的换热板，其中
凹坑和/或突点在主流动方向上具有比在副流动方向更大的尺寸。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的换热板，其中
所述调节部被以大体“I”形、“V”形、“W”形、V+W形、W+W形、或V+A形的布局布置在换热板上。
8.根据权利要求7所述的换热板，其中
V形的角度在90-150°之间。
9.根据权利要求7或8所述的换热板，其中
至少在所述基本传热单元中的至少一个基本传热单元中，至少一个所述调节部设置成用于使流体的流动光滑平整过渡的连接过渡部。
10.根据权利要求9所述的换热板，其中
所述连接过渡部设置在主流动方向发生改变的位置处，并且设置成大体形和/或形的异形调节部。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的换热板，其中
在换热板的主体表面上设置有凹坑的情况下，所述调节部从所述主体表面向外凸起；或
在换热板的主体表面上设置有突点的情况下，所述调节部从所述主体表面向里凹陷。
12.一种板式换热器，包括至少一个如前述权利要求中任一项所述的换热板。
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