CN104236347B - 蒸发器热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蒸发器热交换器。所述蒸发器热交换器包括底板、顶板，和介于所述底板与所述顶板之间的至少一个主板。所述至少一个主板包括：第一表面，其具有用于使第一流体沿着所述第一表面流动的一个或多个通道；和第二表面，其与所述第一表面相对、具有使第二流体沿着所述第二表面流动的一个或多个通道；其中热量通过所述主板在所述第一流体与所述第二流体之间交换。彼此相邻的主板界定用于流体流动的封闭通道。

Description

蒸发器热交换器
发明背景
本公开涉及热交换器，且更具体来说，涉及用于航天应用的蒸发器热交换器。
使用热交换器来冷却流体，诸如用在发动机中的流体。一种类型的热交换器是包括彼此分开的多个板的板式热交换器。板式热交换器一般用于加热、通风和空调应用。板包括用于热量转移的流体流动通路。航空环境对板式热交换器的设计提供了许多挑战。
发明概要
根据本公开的一个实施方案，蒸发器热交换器包括：底板、顶板和介于底板与顶板之间的主板，其中主板包括：第一表面，其具有用于使第一流体沿着第一表面流动的一个或多个通道；和第二表面，其与第一表面相对具有用于使第二流体沿着第二表面流动的一个或多个通道，其中热量通过主板在第一流体与第二流体之间交换。
根据另一实施方案，蒸发器热交换器的主板包括：第一表面，其具有用于使第一流体沿着第一表面流动的一个或多个通道；和第二表面，其与第一表面相对具有用于使用第二流体沿着第二表面流动的一个或多个通道，其中热量通过主板在第一流体与第二流体之间交换。
根据另一实施方案，蒸发器热交换器包括：第一主板，其包括第一表面，所述第一表面具有用于界定用于使流体沿着第一表面流动的第一容积的脊部和凹槽；和第二主板，其包括第二表面，所述第二表面具有界定用于使用流体沿着第二表面流动的第二容积的脊部和凹槽；其中第一主板和第二主板被放置为彼此相邻以界定用于来自第一容积和第二容积的流体流动的封闭通道。
通过本公开的技术实现额外特征和优点。本公开的其它实施方案和方面在本文中进行详细描述且被视为所要求的公开的一部分。为了更好地了解具有优点和特征的本公开，请参考描述和图示。
附图简述
在本说明书的总结处的权利要求书中特别指出并明确要求被视为本公开的主旨。本公开的前述特征和其它特征以及优点从下文结合附图进行的详细描述中显而易见，其中：
图1是根据一个实施方案的板式热交换器100的分解图；
图2示出示例性实施方案中热交换器的主板的脊状区域的横截面；
图3示出替代实施方案中蒸发器热交换器的主板的脊状区域的横截面；和
图4和图5示出相邻表面放置在一起的主板。
具体实施方式
图1是根据一个实施方案的板式热交换器100的分解图。板式热交换器100包括主板110，主板110在其一个或多个表面上具有脊状区域111和对应于流体的入口和出口的开口112。脊状区域111可以包括在主板110的表面中形成用于流体流动的通道的脊部和凹槽。通道可以被定向来形成人字形或V形图案来增大主板110上流体所接触的表面积并且在流体中产生涡流。主板的一个表面上的人字形图案的方向可以类似于主板的相对表面上的人字形图案的方向。替代地，主板的一个表面上的人字形图案的方向可以与主板的相对表面上的人字形图案的方向倒置。
主板的开口112可以交替具有围绕开口112的突出部或凹部以交替进入主板之间的孔穴的流体。例如，第一流体可以进入主板之间的第一、第三和第五孔穴，且第二流体可以进入第二、第四和第六孔穴。流体被维持为彼此分开且当其流过孔穴时通过主板110经由热传导交换热量。
板式热交换器100包括第一端板120，本文中也称为顶部端板120。板式热交换器100还包括第二端板130，其在本文中还被称为底部端板130。顶部端板120和底部端板130被定位在多个主板110的相对侧上。所示顶部端板120包括开口122以接收流体配件151、152、153和154。第一流体可以经由流体配件151输入到板式热交换器100且经由流体配件152从热交换器输出。第二流体可以经由流体配件153输入到板式热交换器100且经由流体配件154从板式热交换器100输出。焊接螺柱155、156、157和158也可以设置在流体配件151、152、153和154的宽部分与顶部端板120之间。
图1还示出底部端板130，其包括面朝内的表面131。面朝内的表面131包括脊和凹槽形成人字形图案的脊状区域，其与相邻主板110的脊状区域111类似。顶部端板120还包括其面朝内的表面上的脊状区域（未示出）。顶部端板120的脊状区域还包括脊部和凹槽形成人字形图案的脊状区域，其类似于相邻主板110的脊状区域。主板110可以彼此抵靠放置（脊部与主板110的所述凹槽对齐）形成封闭通道，流体流过所述封闭通道。此外，底部端板130可抵靠主板110放置使得底部端板130的脊部与主板的脊部对齐来形成封闭通道，且顶部端板120可以抵靠主板110放置使得顶部端板120的脊部与主板110的脊部对齐以形成封闭通道。
图2示出热交换器100的主板110的示例性脊状区域的示例性横截面200。示例性横截面200示出具有一系列脊部201a-n和凹槽202a-n的主板110的第一表面202。横截面200还示出与第一表面202相对的主板110的第二表面204。第二表面204还包括一系列脊部211a-n和凹槽212a-n。在示例性实施方案中，脊部201a-n和凹槽202a-n形成正弦曲线且脊部211a-n和凹槽212a-n形成正弦曲线。在示例性实施方案中，第一表面202的脊部201a-n与第二表面204的脊部211a-n相对，且第一表面202的凹槽202a-n与第二表面204的凹槽212a-n相对。在替代实施方案中，第一表面202的脊部可以偏移使得第一表面202的脊部201a-n与第二表面204的凹槽212a-n相对，且第一表面202的凹槽202a-n与第二表面204的脊部211a-n相对。主板110在主板最厚部分处具有等于约0.05英寸的厚度t1（即，外厚度），诸如所述最厚部分介于相对脊部（诸如脊部201n与211n）之间。主板110在主板的最薄部分处（即，最内厚度）具有等于约0.008的厚度t2，诸如所述最薄部分处介于相对凹槽（诸如凹槽201n与211n）之间。因此，脊部高出凹槽的高度d是约0.042英寸。凹槽的宽度w可以是约0.1英寸。
在替代实施方案中，脊部和凹槽可以形成非正弦曲线或图案，诸如示于图3中。图3示出主板110，其包括沿着第一表面302的一系列脊部301a-n和凹槽302a-n以及沿着第二表面304的一系列脊部311a-n和凹槽312a-n。脊部301a-n和311a-n与图2的脊部201a-n与211a-n相比宽度减小。而且，凹槽302a-n和312a-n与图2的凹槽202a-n和212a-n的底部区域相比，具有长度延伸的底部区域。图3的主板在相对脊部（诸如脊部301n与311n）之间具有等于约0.05英寸的厚度t1且在相对凹槽（诸如凹槽301n与311n）之间具有等于0.008英寸的厚度t2。因此，脊部高出凹槽的高度d是约0.042英寸。凹槽的宽度w可以是约0.1英寸。
图4和图5示出相邻表面放置在一起的主板。图4示出图2所示的类型彼此相邻放置的两个主板401和402。图5示出彼此相邻放置的图3所示类型的两个主板501和502。相邻表面的脊部彼此对齐以形成封闭通道405和505。因此，封闭通道高是约0.084英寸且宽是约0.1英寸。尽管图4和图5示出相邻主板，但是应了解所述主板之一可以由顶部端板120和底部端板130之一替代以形成封闭通道405和505。
本文所使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的且不意在限制本公开。如本文所使用，单数形式 “一个（a、an）”、“所述”也意在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还应了解术语“包括（comprises和/或comprising）”用在本说明书中时指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个以上其它特征、整数、步骤、操作、元素组件和/或其组的存在或添加。
下文权利要求书中的所有方式或步骤附加功能元件的相应结构、材料、动作以及等效物意在包括用于结合如具体要求的其它所要求元件执行功能的任何结构、材料或动作。本公开的描述已经出于阐释和描述的目的而提出，但是不意在详尽或限于呈所公开形式的公开。本领域一般技术人员应明白可以作出许多修改和变更而不脱离本公开的范畴和精神。选择并描述了实施方案以最佳地说明本公开的原理以及实际应用，且使本领域其它技术人员能够了解具有如适于所设想的特定用途的各自修改的各个实施方案的公开。
尽管已经描述了本公开的示例性实施方案，但是应了解本领域技术人员，无论现在还是将来，都可以作出落在上文权利要求书的范畴内的各种改进和增强。这些权利要求应被解释为维持对首先描述的公开的适当保护。

Claims (6)

1.一种蒸发器热交换器，其包括：
底板，其具有在所述底板的表面上形成的脊部；
顶板，其具有在所述顶板的表面上形成的脊部；和
介于所述底板与所述顶板之间的主板，其中所述主板包括：第一表面，其具有在其中形成的脊部；和第二表面，其与所述第一表面相对、具有在其中形成的脊部；其中所述主板放置在所述底板和所述顶板之间，使得所述底板的脊部与所述主板的第一表面的脊部相对，从而形成封闭通道以用于第一流体的流动，并且所述主板的第二表面的脊部与所述顶板的脊部对齐，从而形成封闭通道以用于第二流体的流动，并且热量通过所述主板在所述第一流体与所述第二流体之间交换，其中第一表面的脊部与第二表面的脊部相对地延伸，在所述主板的相对表面上的脊部之间的厚度是0.05英寸，在所述主板的相对表面上的凹槽之间测量的厚度是0.008英寸，并且所述主板的相同表面上的相邻脊部之间的距离是0.1英寸。
2.根据权利要求1所述的蒸发器热交换器，其中所述第一表面上的脊部和所述第二表面上的脊部中的至少一个形成人字形图案。
3.根据权利要求1所述的蒸发器热交换器，其中在所述主板的相对表面上的脊部之间测量的所述主板的厚度是0.05英寸。
4.根据权利要求1所述的蒸发器热交换器，其中在所述主板的相对表面上的凹槽之间测量的所述主板的厚度是0.008英寸。
5.根据权利要求1所述的蒸发器热交换器，其中以下中的至少一个：所述第一表面的凹槽与所述第二表面的脊部重合；和（ii）所述第一表面的所述凹槽与所述第二表面的凹槽重合。
6.根据权利要求2所述的蒸发器热交换器，其中所述第一表面上的人字形图案与所述第二表面上的人字形图案倒置。
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