CN104215101A - 板翅式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种板翅式换热器，包括顶板、底板以及堆叠设置于所述顶板和所述底板之间的板片，任意相邻两板片之间形成流体通道；还包括隔板，所述板片的流道被所述隔板分隔为两个相互隔绝的低温流体流道和高温流体流道，各流道的两端分别设有流体进口和流体出口；相邻两板片的低温流体流道位于隔板的不同侧，且其流体进口和流体出口分别连通，高温流体流道位于隔板的不同侧，且其流体进口和流体出口分别连通。本发明提供的板翅式换热器，利用了流道的边角部位，提高了流道的空间利用率，扩大了相邻两板片之间进行热交换的区域；由于板片的流道被分隔为两个分流道，两个分流道内的流体通过隔板也可以进行热交换，提高了板翅式换热器的换热效率。

Description

板翅式换热器

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，特别是涉及一种板翅式换热器。

背景技术

板翅式换热器是一种以翅片为传热元件的换热器，具有传热效率高、紧凑、轻巧和适应性强等特点，因此其被广泛应用于空分设备、石油化工、制冷及低温领域、汽车和航空工业等领域。

板翅式换热器通常包括隔板、翅片封条和导流片；相邻两隔板间放置翅片、导流片和封条形成一个夹层，为流体通道，将上述夹层根据实际需要以不同的方式叠置，钎焊为一个整体组成板束，再将板束和对应的封头、接管、支撑等零件装配，即形成板翅式换热器。

板翅式换热器的相邻两个流体通道内流过相互进行换热的两种流体，两种流体在换热器内逆向流动。现有技术中常见的板翅式换热器，流体在流体通道内流动的流向为沿该流体通道的对角线，相邻流体通道内的两种流体的流向即为相邻流体通道的相交的两对角线，换句话说，换热区主要集中在形成流体通道的相邻两隔板的中间部位，所以两种流体之间的有效接触换热面积较小，使得板翅式换热器的换热效果较差；此外，流体在流道空间内流动时，流过的有效空间较小，流体通道四角附近的空间均未被利用，为无效空间，降低了板翅式换热器的换热效率。

有鉴于此，如何改进板翅式换热器的结构，增大两种流体之间的有效接触换热面积，提高换热效率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种板翅式换热器，该板翅式换热器通过结构改进提高了换热器的整体换热能力。

为解决上述技术问题，本发明提供一种板翅式换热器，包括：

顶板、底板以及堆叠设置于所述顶板和所述底板之间的板片，任意相邻两板片之间形成流体通道；所述顶板和所述底板上设有低温流体总进口、低温流体总出口、高温流体总进口和高温流体总出口；

所述板片具有分别设有流体进、出口的低温流体流道和高温流体流道，还包括隔板，所述低温流体流道和所述高温流体流道通过所述隔板相互隔绝；

相邻两板片的低温流体流道的流体进口位于所述板片的同一端并连通，且与所述低温流体总进口连通；流体出口位于所述板片的同一端并连通，且与所述低温流体总出口连通；

相邻两板片的高温流体流道的流体进口位于所述板片的同一端并连通，且与所述高温流体总进口连通；流体出口位于所述板片的同一端并连通，且与所述高温流体总出口连通；

同一板片两侧的低温流体流道位于所述隔板的不同侧，高温流体流道位于所述隔板的不同侧。

优选地，同一板片内低温流体流道的流体进口和高温流体流道的流体出口位于该板片的一端，低温流体流道的流体出口和高温流体流道的流体进口位于该板片的另一端。

优选地，相邻两板片的低温流体流道的流体进、出口在垂直于所述板片的方向上位置分别对应，相邻两板片的高温流体流道的流体进、出口在垂直于所述板片的方向上位置分别对应。

优选地，同一板片内低温流体流道的流体进口和高温流体流道的流体出口沿所述隔板的长度方向并列设置，低温流体流道的流体出口和高温流体流道的流体进口沿所述隔板的长度方向并列设置。

优选地，同一板片内低温流体流道的流体进、出口的中心以及高温流体流道的流体进、出口的中心均位于所述板片的中轴线上。

优选地，同一板片内低温流体流道的流体进口和高温流体流道的流体进口位于该板片的一端，低温流体流道的流体出口和高温流体流道的流体出口位于该板片的另一端。

优选地，所述低温流体总进口和所述高温流体总进口均设于所述顶板上，所述低温流体总出口和所述高温流体总出口均设于所述底板上。

优选地，所述低温流体总进口和所述高温流体总出口均设于所述顶板上，所述低温流体总出口和所述高温流体总进口均设于所述底板上。

优选地，所述板片内设有翅片，所述翅片与所述隔板的高度相同。

优选地，所述板片、所述隔板和所述翅片钎焊为一体。

相对上述背景技术，本发明所提供的板翅式换热器通过结构改进实现了两种流体之间有效接触换热面积的增大，提高了换热效率。具体地，本方案中堆叠设置于顶板和底板之间的板片的流道被隔板分隔为低温流体流道和高温流体流道，各低温流体流道和各高温流体流道分别设置有流体进口和流体出口；同一板片两侧的低温流体流道位于所述隔板的不同侧，高温流体流道位于所述隔板的不同侧；相邻两板片的低温流体流道的流体进口位于所述板片的同一端并连通，流体出口位于所述板片的同一端并连通；相邻两板片的高温流体流道的流体进口位于所述板片的同一端并连通，流体出口位于所述板片的同一端并连通。本发明提供的板翅式换热器，流体在流道内的流向大致呈直线形，有效利用了流道的边角部位，使得流体在流道内的空间利用率更高，扩大了相邻两板片之间进行热交换的区域，提高了板翅式换热器的换热效率；相邻两板片位于同一侧的流道分别为低温流体流道和高温流体流道，所以相邻两板片同一侧的低温流体和高温流体可以进行热交换；又由于同一板片被分隔为低温流体流道和高温流体流道，所以同一板片内的低温流体和高温流体通过隔板也可以进行热交换，如此，进一步提高了板翅式换热器的换热效率。

在本发明的优选方案中，同一板片内低温流体流道的流体进口和高温流体流道的流体出口位于该板片的一端，低温流体流道的流体出口和高温流体流道的流体进口位于该板片的另一端。如此设置，同一板片内低温流体和高温流体的流向相反，且相邻两板片位于同一侧的两个流道内流体的流向相反，即换热器内流体的流向设置为逆流，可进一步增大流体之间的换热量，进一步提高板翅式换热器的换热效率。

附图说明

图1为本发明所提供板翅式换热器的结构示意图；

图2为图1中所示板翅式换热器另一角度的结构示意图；

图3为图1中所示板翅式换热器的第一板片的结构示意图；

图4为图3中A-A向的剖面示意图；

图5为图1中所示板翅式换热器的第二板片的结构示意图；

图6为图5中B-B向的剖面示意图；

图7为换热时第一板片的状态示意图；

图8为换热时第二板片的状态示意图；

图9为第一板片和第二板片叠加后的结构示意图。

图1-图9中：

顶板10，低温流体总进口11，高温流体总进口12；

底板20，低温流体总出口21，高温流体总出口22，安装孔23；

第一板片30，第一板体31，第一边板32，第一隔板33，第一低温流体流道34，第一低温流体进口341，第一低温流体出口342，第一高温流体流道35，第一高温流体进口351，第一高温流体出口352；

第二板片40，第二板体41，第二边板42，第二隔板43，第二低温流体流道44，第二低温流体进口441，第二低温流体出口442，第二高温流体流道45，第二高温流体进口451，第二高温流体出口452；

翅片50。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种板翅式换热器，该板翅式换热器通过结构改进提高了换热器的整体换热能力。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，图1为本发明所提供板翅式换热器的结构示意图；图2为图1中所示板翅式换热器另一角度的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的板翅式换热器包括顶板10，顶板10的两端设置有低温流体总进口11和高温流体总进口12。

需要指出的是，这里的低温流体和高温流体是换热的两种流体相比较而言，并非对流体温度的限定，同样低温流体进口和高温流体进口的描述只是为了表述技术方案的方便，并不限定本申请的保护范围；下文的相同表述与此类似，不再赘述。

板翅式换热器还包括底板20，底板20的两端设置有低温流体总出口21和高温流体总出口22，还设置有安装孔23。

顶板10和底板20之间设有多层堆叠的板片，板片包括第一板片30和第二板片40，第一板片30和第二板片40交替叠加，第一板片30和第二板片40之间形成可供流体流通的流体通道。

请一并参考图3和图4，图3为板翅式换热器的第一板片的结构示意图，图4为图3中A-A向的剖面示意图。

第一板片30包括第一板体31和沿第一板体31的边沿弯折的第一边板32，第一板体31和第一边板32包围形成第一板片30的流道，第一板片30的流道被第一隔板33分隔为两个相互隔绝的分流道，即第一低温流体流道34和第一高温流体流道35；第一低温流体流道34的两端分别设有第一低温流体进口341和第一低温流体出口342，第一高温流体流道35的两端分别设有第一高温流体进口351和第一高温流体出口352。

第二板片40与第一板片30的结构类似，可参考图5和图6，第二板片40包括第二板体41和第二边板42，第二板体41和第二边板42包围形成流道，第二板片40的流道被第二隔板43分隔为两个相互隔绝的分流道，即第二低温流体流道44和第二高温流体流道45；第二低温流体流道44的两端分别设有第二低温流体进口441和第二低温流体出口442，第二高温流体流道45的两端分别设有第二高温流体进口451和第二高温流体出口452。

其中，第一板片30的第一低温流体进口341、第一低温流体出口342与第二板片40的第二低温流体进口441、第二低温流体出口442在垂直于板片的方向上位置分别对应；第一板片30的第一高温流体进口351、第一高温流体出口352与第二板片40的第二高温流体进口451、第二高温流体出口452在垂直于板片的方向上位置分别对应。

请一并参考图7和图8，图7为换热时第一板片的状态示意图；图8为换热时第二板片的状态示意图。

如图7和图8所示，第一板片30的流道和第二板片40的流道内均装配有翅片50；翅片50与板体、隔板紧密接触，三者可以通过真空钎焊为一体，焊接过程中，在压力的作用下，板片、翅片50和隔板三者之间接触形成为一体，如此，隔板与第一板片30、第二板片40连接为一个整体，保证板片的两个分流道之间的密封性。

其中，第一板片30的第一低温流体流道34和第二板片40的第二低温流体流道44位于隔板的不同侧，第一板片30的第一高温流体流道35和第二板片40的第二高温流体流道45位于隔板的不同侧；也就是说，第一板片30的第一低温流体流道34和第二板片40的第二高温流体流道45位于隔板的同一侧；第一板片30的第一高温流体流道35和第二板片40的第二低温流体流道44位于隔板的同一侧。

第一板片30的第一低温流体进口341和第一高温流体出口352设置在第一板片30的一端，第一低温流体出口342和第一高温流体进口351设置在第一板片30的另一端；第二板片40的第二低温流体进口441和第二高温流体出口452设置在第二板片40的一端，第二低温流体出口442和第二高温流体进口451设置在第二板片40的另一端；且第一板片30的第一低温流体进口341和第二板片40的第二高温流体出口452位于同一端，第一板片30的第一低温流体出口342和第二板片40的第二高温流体进口451位于同一端。

如此设置，则使得第一板片30的两个分流道内的流体流向相反，第二板片40的两个分流道内的流体流向相反，同时，第一板片30和第二板片40位于隔板同一侧的分流道内的流体流向也相反；可以参考图7和图8，图中标示出各个分流道内流体的流向，其中单线箭头表示低温流体的流向，双线箭头表示高温流体的流向。

具体地，第一板片30的第一低温流体进口341和第一高温流体出口352沿第一隔板33的长度方向并列设置，第一低温流体出口342和第一高温流体进口351沿第一隔板33的长度方向并列设置，如图7所示，为了将第一低温流体进口341和第一高温流体出口352分隔在第一板片30的两个分流道内，第一隔板33在此处需要折弯成S形；同样地，为了将第一低温流体出口342和高温流体进口351分隔在第一板片30的两个分流道内，第一隔板33的另一端也需要折弯成S形；第一隔板33两端的具体折弯结构可参考图7。

类似地，第二板片40的第二隔板43的两端也需要折弯，第二隔板43两端的具体折弯结构可参考图8。

进一步地，为了保证流体换热的均匀性，第一板片30的第一低温流体流道34和第一高温流体流道35沿第一隔板33对称设置，即第一隔板33设于第一板片30的中轴线上，使得第一板片30的第一低温流体进口341、第一低温流体出口342、第一高温流体进口351以及第一高温流体出口352的中心均位于第一板片30的中轴线上；第二板片40的设置与第一板片30的设置类似，不再赘述。

请参考图9，图9为第一板片和第二板片叠加后的结构示意图。

同时结合图1和图2，第一板片30和第二板片40叠加后，第一板片30的第一低温流体进口341和第二板片40的第二低温流体进口441相通，并与顶板10的低温流体总进口11相通；第一板片30的第一低温流体出口342、第二板片40的第二低温流体出口442和底板20的低温流体总出口21相通；第一板片30的第一高温流体进口351、第二板片40的第二高温流体进口451和顶板10的高温流体总进口12相通；第一板片30的第一高温流体出口352、第二板片40的第二高温流体出口452和顶板10的高温流体总出口22相通。

如此，低温流体从低温流体总进口11流入板翅式换热器后，分别从第一低温流体进口341和第二低温流体进口441流入到第一板片30和第二板片40中，由于第一隔板33的分隔作用，该低温流体在第一板片30的第一低温流体流道34内沿着流道从下往上流动，然后通过第一低温流体出口342流向低温流体总出口21并流出板翅式换热器，可参考图7；由于第二隔板43的分隔作用，该低温在第二板片40的第二低温流体流道44内沿着流道从下往上流动，然后通过第二低温流体出口442流向低温流体总出口22并流出板翅式换热器，可参考图8。

高温流体从高温流体总进口12流入板翅式换热器后，分别从高温流体进口351和高温流体进口451流入到第一板片30和第二板片40中，由于第一隔板33的分隔作用，该高温流体在第一板片30的第一高温流体流道35内沿着流道从上往下流动，然后通过第一高温流体出口352流向高温流体总出口22并流出板翅式换热器，可参考图7；由于第二隔板43的分隔作用，该高温流体在第二板片40的第二高温流体流道45内沿着流道从上往下流动，然后通过第二高温流体出口452流向高温流体总出口22并流出板翅式换热器，可参考图8。

这里需要说明的是，上述方位词上和下是以图7和图8中板片位于图中的位置来定义的，只是为了表述技术方案的清楚及方便，应当理解，所述方位词的使用并不限制本申请请求的保护范围。

结合图7和图8可知，在同一板片的两个分流道内，流动着两种流体，即低温流体和高温流体，且两种流体的流动方向相反，亦即两种流体之间始终存在着温差，从而两种流体可以通过隔板进行热交换；在流体流动过程中，流体边界层不断被翅片50破坏，产生较强的空间扰动，增大了流体与翅片50之间的换热强度；根据传热学，在隔板与翅片50的结合处，换热效率要高于翅片50内部的换热效率，所以同一板片内的两种流体之间具有较好的换热效率和换热量。

在同一板片两侧位于隔板同一侧的两个分流道内，也流动着两种流体，且流动方向相反，亦即两种流体之间始终存在着温差，从而两种流体可以通过板体进行热交换，根据传热学，板体与翅片50的结合处，换热效率要高于翅片50内部的换热效率，所以同一板片两侧位于隔板同一侧的两分流道内的两种流体之间具有较好的换热效率和换热量。这里同一板片两侧是指该板片的上下两侧。

与现有技术相比，上述板翅式换热器的板片流道分隔为两个分流道，且流道大致呈直线形，有效地利用了流道的边角部位，增加了相邻两板片之间进行热交换的区域，提高了换热效率；而且在相邻两板片两种流体换热的基础上，同一板片内被隔板分隔的低温流体和高温流体也能够通过隔板进行热交换，进一步提高了板翅式换热器的整体换热能力。

这里需要指出的是，在上述实施方式中，低温流体总进口11和高温流体总进口12均设置在顶板10上，低温流体总出口21和高温流体总出口22均设置在底板20上；在实际设置时，将低温流体总进口11和高温流体总进口12设置在底板20上，低温流体总出口12和高温流体总出口22设置顶板10上也是可以的；当然，也可以在顶板10上设置低温流体总进口和高温流体总出口，在底板20上设置低温流体总出口和高温流体总进口；当然，在顶板10上设置高温流体总进口和低温流体总出口，在底板20上设置高温流体总出口和低温流体总进口也是可以的。

上述实施方式中，流道的设置为逆流形式，即低温流体和高温流体的流向相反，在实际设置中，也可以将流道设置为顺流形式。即将第一低温流体进口341和第一高温流体进口351设置在第一板片30的一端，第一低温流体出口342和第一高温流体出口352设置在第一板片30的另一端；第二低温流体进口441和第二高温流体进口451设置在第二板片40的一端，第二低温流体出口442和第二高温流体出口452设置在第二板片40的另一端；顶板10和底板20上的流体总进口和流体总出口的位置相应变化。

需要指出的是，由于各板片的各流体进口设置在同一端，各流体出口设置在同一端，所以流体进口可以沿板片的横向并排设置，流体出口也可以沿板片的横向并排设置，如此，隔板为直线形即可，两端无需折弯，可以减少隔板的加工步骤。

以上对本发明所提供的板翅式换热器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种板翅式换热器，包括：

顶板、底板以及堆叠设置于所述顶板和所述底板之间的板片，任意相邻两板片之间形成流体通道；所述顶板和所述底板上设有低温流体总进口、低温流体总出口、高温流体总进口和高温流体总出口；

其特征在于，所述板片具有分别设有流体进、出口的低温流体流道和高温流体流道，还包括隔板，所述低温流体流道和所述高温流体流道通过所述隔板相互隔绝；

相邻两板片的低温流体流道的流体进口位于所述板片的同一端并连通，且与所述低温流体总进口连通；流体出口位于所述板片的同一端并连通，且与所述低温流体总出口连通；

相邻两板片的高温流体流道的流体进口位于所述板片的同一端并连通，且与所述高温流体总进口连通；流体出口位于所述板片的同一端并连通，且与所述高温流体总出口连通；

同一板片两侧的低温流体流道位于所述隔板的不同侧，高温流体流道位于所述隔板的不同侧。

2.如权利要求1所述的板翅式换热器，其特征在于：

同一板片内低温流体流道的流体进口和高温流体流道的流体出口位于该板片的一端，低温流体流道的流体出口和高温流体流道的流体进口位于该板片的另一端。

3.如权利要求2所述的板翅式换热器，其特征在于：

相邻两板片的低温流体流道的流体进、出口在垂直于所述板片的方向上位置分别对应，相邻两板片的高温流体流道的流体进、出口在垂直于所述板片的方向上位置分别对应。

4.如权利要求3所述的板翅式换热器，其特征在于：

同一板片内低温流体流道的流体进口和高温流体流道的流体出口沿所述隔板的长度方向并列设置，低温流体流道的流体出口和高温流体流道的流体进口沿所述隔板的长度方向并列设置。

5.如权利要求4所述的板翅式换热器，其特征在于，同一板片内低温流体流道的流体进、出口的中心以及高温流体流道的流体进、出口的中心均位于所述板片的中轴线上。

6.如权利要求1所述的板翅式换热器，其特征在于：

同一板片内低温流体流道的流体进口和高温流体流道的流体进口位于该板片的一端，低温流体流道的流体出口和高温流体流道的流体出口位于该板片的另一端。

7.如权利要求1至6任一项所述的板翅式换热器，其特征在于，所述低温流体总进口和所述高温流体总进口均设于所述顶板上，所述低温流体总出口和所述高温流体总出口均设于所述底板上。

8.如权利要求1至6任一项所述的板翅式换热器，其特征在于，所述低温流体总进口和所述高温流体总出口均设于所述顶板上，所述低温流体总出口和所述高温流体总进口均设于所述底板上。

9.如权利要求1至6任一项所述的板翅式换热器，其特征在于，所述板片内设有翅片，所述翅片与所述隔板的高度相同。

10.如权利要求9所述的板翅式换热器，其特征在于，所述板片、所述隔板和所述翅片钎焊为一体。