CN104344762A - 换热器的板片及其换热器 - Google Patents
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Abstract
一种换热器的板片，其包括第一底板及位于所述第一底板外围的第一框体，所述第一底板与所述第一框体形成用以供流体流通的第一流通空间，其特征在于：所述第一底板设有一个第一进口孔及两个出口孔，所述第一进口孔沿所述板片的长度方向位于所述板片的中部，所述两个出口孔包括第一出口孔及第二出口孔，所述第一出口孔及第二出口孔沿所述板片的长度方向分别位于所述第一进口孔的两边。如此设置，当流体从所述第一进口孔流入时，所述流体随后向两侧流动，然后分别从所述第一、第二出口孔流出，能够缩短流程，从而降低流阻。另外，本发明还涉及一种具有该板片的换热器。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种换热器的板片及其换热器，属于汽车空调系统领域。
【背景技术】
板翅式换热器是换热器的一种类型，其通常是由隔板、翅片、封条和导流片组成。在相邻两隔板间放置翅片、导流片和封条从而组成一个夹层，这就是流体的通道。将这样的夹层根据实际需要以不同的方式叠置起来，钎焊成为一个整体便组成了板束。将板束和对应的封头、接管、支撑等零件装配起来，就组成了板翅式换热器。
板翅式换热器被定义为由板片和翅片组成的传热元件，翅片是其核心部件，常见的翅片类型有：平直形、锯齿形、波纹形、多孔形和百叶窗形等。为了增强板翅式换热器的换热效果，人们对其翅片结构进行了不断的研发和改进。
相比于传统的换热器，板翅式换热器具有强化换热表面，结构十分紧凑；多用铝合金材料制造，十分轻巧；翅片对流体的扰动使流体的边界层不断破坏，同时由于隔板和翅片的高导热性，使得板翅式换热器具有很高的效率。因此，板翅式换热器的适应性很强，可以用于各种流体之间的换热以及发生集态变化的相变换热；通过流道的布置和组合能够适应逆流、错流、多股流和多层流等不同的换热工况；通过单元间串联、并联、串并联的组合基本上可以满足大型设备的换热需要。目前，板翅式换热器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。
现有的板翅式换热器通常包括由第一流体入口、第一换热板片及第一流体出口共同组成的第一换热通道；以及由第二流体入口、第二换热板片及第二流体出口共同组成的第二换热通道；所述第一流体入口、第二流体入口位于所述板翅式换热器顶部的两个角落，所述第一流体出口、第二流体出口位于所述板翅式换热器底部的另外两个角落。在这种设计下，流体都是沿着对角线方向进行流动的，流程比较长，流动阻力较大。
因此，有必要对现有的技术进行改进，以解决以上技术问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种流程较短、流动阻力较小的换热器的板片及其换热器。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种换热器的板片，其包括第一底板及位于所述第一底板外围的第一框体，所述第一底板与所述第一框体形成用以供流体流通的第一流通空间，所述第一底板设有一个第一进口孔及两个出口孔，所述第一进口孔沿所述板片的长度方向位于所述板片的中部，所述两个出口孔包括第一出口孔及第二出口孔，所述第一出口孔及第二出口孔沿所述板片的长度方向分别位于所述第一进口孔的两边。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一进口孔、所述第一出口孔及所述第二出口孔形成三角形，所述第一出口孔及第二出口孔沿所述板片的长度方向相互对齐，所述第一进口孔与所述第一、第二出口孔沿所述板片的宽度方向相互错开。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一进口孔与所述第一出口孔之间的距离等于所述第一进口孔与所述第二出口孔之间的距离。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一进口孔、所述第一出口孔及所述第二出口孔均为平面孔。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一底板设有第一凸面孔、第二凸面孔及第三凸面孔，其中所述第一凸面孔沿所述板片的长度方向位于所述第一出口孔及所述第二出口孔之间，所述第一出口孔、所述第一凸面孔及所述第二出口孔沿所述板片的长度方向相互对齐，所述第一进口孔及所述第一凸面孔沿所述板片的宽度方向相互对齐；所述第二凸面孔及所述第三凸面孔沿所述板片的长度方向分别位于所述第一进口孔的两边，所述第二凸面孔、所述第一进口孔及所述第三凸面孔沿所述板片的长度方向相互对齐，所述第二凸面孔与所述第一出口孔沿所述板片的宽度方向相互对齐，所述第三凸面孔与所述第二出口孔沿所述板片的宽度方向相互对齐。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述换热器的板片还包括安装于所述第一流通空间内的第一翅片，所述第一翅片设有分别对应于所述第一进口孔、所述第一出口孔、所述第二出口孔、所述第一凸面孔、所述第二凸面孔及所述第三凸面孔的开口。
为实现上述目的，本发明还提供了一种换热器，其包括相互堆叠的第一板片及第二板片，其中所述第一板片包括第一底板及位于所述第一底板外围的第一框体，所述第一底板与所述第一框体形成用以供第一流体流通的第一流通空间，所述第二板片包括第二底板及位于所述第二底板外围的第二框体，所述第二底板与所述第二框体形成用以供第二流体流通的第二流通空间，所述第一流通空间与所述第二流通空间相互隔开；
所述第一底板设有一个第一进口孔、两个出口孔以及三个凸面孔，所述第一进口孔沿所述第一板片的长度方向位于所述第一板片的中部，所述两个出口孔包括第一出口孔及第二出口孔，所述第一出口孔及第二出口孔沿所述第一板片的长度方向分别位于所述第一进口孔的两边，所述第一进口孔、所述第一出口孔及所述第二出口孔均为平面孔且共同形成三角形，所述三个凸面孔包括第一凸面孔、第二凸面孔及第三凸面孔，其中所述第一进口孔、第一出口孔、第二出口孔、第一凸面孔、第二凸面孔及第三凸面孔共同形成2*3的矩阵；
所述第二底板设有一个第二进口孔、两个出口孔以及三个凸面孔，所述第二进口孔沿所述第二板片的长度方向位于所述第二板片的中部，所述两个出口孔包括第三出口孔及第四出口孔，所述第三出口孔及第四出口孔沿所述第二板片的长度方向分别位于所述第二进口孔的两边，所述第二进口孔、所述第三出口孔及所述第四出口孔均为平面孔且共同形成三角形，所述三个凸面孔包括第四凸面孔、第五凸面孔及第六凸面孔，其中所述第二进口孔、第三出口孔、第四出口孔、第四凸面孔、第五凸面孔及第六凸面孔共同形成2*3的矩阵；所述第一底板的各个平面孔分别对应于所述第二底板的凸面孔，所述第一底板的各个凸面孔分别对应于所述第二底板的平面孔。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一出口孔及第二出口孔沿所述第一板片的长度方向相互对齐，所述第一进口孔与所述第一、第二出口孔沿所述第一板片的宽度方向相互错开；所述第三出口孔及第四出口孔沿所述第二板片的长度方向相互对齐，所述第二进口孔与所述第三、第四出口孔沿所述第二板片的宽度方向相互错开。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一进口孔与所述第一出口孔之间的距离等于所述第一进口孔与所述第二出口孔之间的距离；所述第二进口孔与所述第三出口孔之间的距离等于所述第二进口孔与所述第四出口孔之间的距离。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述换热器还包括位于上端的第一管路及第二管路、以及位于下端的第三管路及第四管路，所述第一管路与所述第三管路通过所述第一流通空间实现连通，所述第二管路与所述第四管路通过所述第二流通空间实现连通，其中所述第一管路及第二管路位于所述换热器长度方向的中部，所述第三管路及第四管路也位于所述换热器长度方向的中部。
与现有技术相比，本发明所述第一进口孔沿所述板片的长度方向位于所述板片的中部，所述第一出口孔及第二出口孔沿所述板片的长度方向分别位于所述第一进口孔的两边，因此当流体从所述第一进口孔流入时，所述流体随后向两侧流动，然后分别从所述第一、第二出口孔流出，能够缩短流程，从而降低流阻。
【附图说明】
图1是本发明换热器的立体图。
图2是本发明换热器的板片的立体图，并且标明了第一、第二流体的大致流动方向。
图3是本发明换热器中第一板片的立体图，其中未装入第一翅片。
图4是本发明换热器中第一板片的立体图，其中已装入第一翅片，并且标明了流体的流动方向。
图5是本发明换热器中第二板片的立体图，其中未装入第二翅片。
图6是本发明换热器中第二板片的立体图，其中已装入第二翅片，并且标明了流体的流动方向。
图7是本发明换热器中第三板片的立体图，其中未装入第三翅片。
图8是本发明换热器中第三板片的立体图，其中已装入第三翅片，并且标明了流体的流动方向。
图9是本发明换热器中第四板片的立体图，其中未装入第四翅片。
图10是本发明换热器中第四板片的立体图，其中已装入第四翅片，并且标明了流体的流动方向。
【具体实施方式】
请参图1、图2、图4、图6、图8及图10所示，本发明揭示了一种换热器100，其包括底板1、位于底板1上方的若干相互堆叠的板片、以及安装于最上端的顶板2。所述板片包括若干相互堆叠的第一板片3与第二板片4、位于最下方的第三板片5、以及位于最上方的第四板片6，其中所述第三板片5直接安装于所述底板1上，所述顶板2直接安装于所述第四板片6上。所述换热器100还包括位于上端的第一管路71及第二管路72、以及位于下端的第三管路73及第四管路74，所述第一管路71与所述第三管路73相互连通，所述第二管路72与所述第四管路74相互连通，其中所述第一管路71及第二管路72位于所述换热器100长度方向的中部，所述第三管路73及第四管路74也位于所述换热器100长度方向的中部。
请参图2所示，所述第一板片3与第二板片4相邻叠加在一起以形成一个换热单元。请参图3所示，所述第一板片3包括第一底板31及位于所述第一底板31外围的第一框体32，所述第一底板31与所述第一框体32形成用以供第一流体(在本实施方式中用单箭头表示)流通的第一流通空间33。所述第一底板31设有一个第一进口孔311、两个出口孔以及三个凸面孔。所述第一进口孔311沿所述第一板片3的长度方向位于所述第一板片3的中部。所述两个出口孔包括第一出口孔312及第二出口孔313，所述第一出口孔312及第二出口孔313沿所述第一板片3的长度方向分别位于所述第一进口孔311的两边。在本发明图示的实施方式中，所述第一进口孔311、所述第一出口孔312及所述第二出口孔313均为平面孔且共同形成三角形。所述第一进口孔311与所述第一、第二出口孔312、313沿所述第一板片3的宽度方向相互错开。所述三个凸面孔包括第一凸面孔314、第二凸面孔315及第三凸面孔316，其中所述第一进口孔311、第一出口孔312、第二出口孔313、第一凸面孔314、第二凸面孔315及第三凸面孔316共同形成2*3的矩阵。
具体地，所述第一凸面孔314沿所述第一板片3的长度方向位于所述第一出口孔312及所述第二出口孔313之间。所述第一出口孔312、所述第一凸面孔314及所述第二出口孔313沿所述第一板片3的长度方向相互对齐。所述第二凸面孔315及所述第三凸面孔316沿所述第一板片3的长度方向分别位于所述第一进口孔311的两边，且所述第二凸面孔315、所述第一进口孔311及所述第三凸面孔316沿所述第一板片3的长度方向相互对齐。另外，所述第一进口孔311及所述第一凸面孔314沿所述第一板片3的宽度方向相互对齐；所述第二凸面孔315与所述第一出口孔312沿所述第一板片3的宽度方向相互对齐；所述第三凸面孔316与所述第二出口孔313沿所述第一板片3的宽度方向相互对齐。
请参图4所示，所述第一板片3还包括安装于所述第一流通空间33内的第一翅片34，所述第一翅片34设有分别对应于所述第一进口孔311、所述第一出口孔312、所述第二出口孔313、所述第一凸面孔314、所述第二凸面孔315及所述第三凸面孔316的开口(未标号)。
当第一流体从所述第一进口孔311流入时，所述第一流体随后向两侧流动，穿过所述第一翅片34并分别从所述第一、第二出口孔312、313流出。由于所述第一进口孔311位于所述第一板片3长度方向的中部，因此相较于现有技术中的对角线流动，本发明的设计能够缩短流程，从而降低流阻。
优选地，所述第一进口孔311与所述第一出口孔312之间的距离等于所述第一进口孔311与所述第二出口孔313之间的距离。如此设置，能够使得第一流体往两个对称的方向流动，即能够使每一侧流量都减半，流过的面积减半，所以流动阻力在理论上能够减小到1/4。在同样的设计压力下，本发明的设计能够实现更强的换热性能。
请参图5及图6所示，所述第二板片4与所述第一板片3的结构类似，但是，第一板片3上的平面孔与凸面孔刚好与所述第二板片4上的平面孔与凸面孔相反。请参图5所示，所述第二板片4包括第二底板41及位于所述第二底板41外围的第二框体42，所述第二底板41与所述第二框体42形成用以供第二流体(在本实施方式中用双箭头表示)流通的第二流通空间43。所述第二底板41设有一个第二进口孔411、两个出口孔以及三个凸面孔。所述第二进口孔411沿所述第二板片4的长度方向位于所述第二板片4的中部。所述两个出口孔包括第三出口孔412及第四出口孔413，所述第三出口孔412及第四出口孔413沿所述第二板片4的长度方向分别位于所述第二进口孔411的两边。在本发明图示的实施方式中，所述第二进口孔411、所述第三出口孔412及所述第四出口孔413均为平面孔且共同形成三角形。所述第二进口孔411与所述第三、第四出口孔412、413沿所述第二板片4的宽度方向相互错开。所述三个凸面孔包括第四凸面孔414、第五凸面孔415及第六凸面孔416，其中所述第二进口孔411、第三出口孔412、第四出口孔413、第四凸面孔414、第五凸面孔415及第六凸面孔416共同形成2*3的矩阵(各平面孔与凸面孔之间的位置关系不再赘述)。
请参图6所示，所述第二板片4还包括安装于所述第二流通空间43内的第二翅片44，所述第二翅片44设有分别对应于所述第二进口孔411、所述第三出口孔412、所述第四出口孔413、所述第四凸面孔414、所述第五凸面孔415及所述第六凸面孔416的开口(未标号)。
当第二流体从所述第二进口孔411流入时，所述第二流体随后向两侧流动，穿过所述第二翅片44并分别从所述第三、第四出口孔412、413流出。由于所述第二进口孔411位于所述第二板片4长度方向的中部，因此相较于现有技术中的对角线流动，本发明的设计能够缩短流程，从而降低流阻。
优选地，所述第二进口孔411与所述第三出口孔412之间的距离等于所述第二进口孔411与所述第四出口孔413之间的距离。如此设置，能够使得第二流体往两个对称的方向流动，即能够使每一侧流量都减半，流过的面积减半，所以流动阻力在理论上能够减小到1/4。在同样的设计压力下，本发明的设计能够实现更强的换热性能。
组装时，所述第一板片3与所述第二板片4通过钎焊的方式焊接在一起。所述第一、第二、第三凸面孔314、315、316分别将所述第二进口孔411、第三、第四出口孔412、413的周围密封住，以将所述第一流通空间33与所述第二流通空间43相互隔开，从而防止第一、第二流体的混合。也就是说，第一、第二流体能够在各自的板片内流动以实现换热，但是不会发生混合。
请参图9及图10所示，所述第三板片5与所述第二板片4类似，但是没有设置所述第五凸面孔415及第六凸面孔416，取而代之的是完整的平面结构。所述第三板片5的功能是起到集中流体的作用，以便于流体流出。具体地，所述第三板片5设有两个入口孔51及一个出口孔52。
请参图7及图8所示，所述第四板片6与所述第一板片3类似，但是没有设置所述第二凸面孔315及第三凸面孔316，取而代之的是完整的平面结构。所述第四板片6的功能同样是起到集中流体的作用，以便于流体流出。具体地，所述第四板片6设有两个入口孔61及一个出口孔62。
请参图1、图2、图8及图10所示，在本发明图示的实施方式中，所述第一流体从所述第四管路74流入，从所述第二管路72流出；相反地，所述第二流体从所述第一管路71流入，从所述第三管路73流出。下面介绍第一、第二流体的具体流动过程：
第一流体从第四管路74流入，然后进入所述第一进口孔311，并在所述第一板片3内流动，然后从所述第一、第二出口孔312、313流出，经过若干第一板片3后，所述第一流体从第四板片6两个入口孔61汇集到所述出口孔62，并最终从所述第二管路72流出。
第二流体从第一管路71流入，然后进入所述第二进口孔411，并在所述第二板片4内流动，然后从所述第三、第四出口孔412、413流出，经过若干第二板片4后，所述第二流体从第三板片5两个入口孔51汇集到所述出口孔52，并最终从所述第三管路73流出。
需要说明的是：以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，例如对“长度方向”、“宽度方向”等方向性的界定，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种换热器的板片，其包括第一底板及位于所述第一底板外围的第一框体，所述第一底板与所述第一框体形成用以供流体流通的第一流通空间，其特征在于：所述第一底板设有一个第一进口孔及两个出口孔，所述第一进口孔沿所述板片的长度方向位于所述板片的中部，所述两个出口孔包括第一出口孔及第二出口孔，所述第一出口孔及第二出口孔沿所述板片的长度方向分别位于所述第一进口孔的两边。
2.如权利要求1所述的换热器的板片，其特征在于：所述第一进口孔、所述第一出口孔及所述第二出口孔形成三角形，所述第一出口孔及第二出口孔沿所述板片的长度方向相互对齐，所述第一进口孔与所述第一、第二出口孔沿所述板片的宽度方向相互错开。
3.如权利要求1所述的换热器的板片，其特征在于：所述第一进口孔与所述第一出口孔之间的距离等于所述第一进口孔与所述第二出口孔之间的距离。
4.如权利要求1所述的换热器的板片，其特征在于：所述第一进口孔、所述第一出口孔及所述第二出口孔均为平面孔。
5.如权利要求4所述的换热器的板片，其特征在于：所述第一底板设有第一凸面孔、第二凸面孔及第三凸面孔，其中所述第一凸面孔沿所述板片的长度方向位于所述第一出口孔及所述第二出口孔之间，所述第一出口孔、所述第一凸面孔及所述第二出口孔沿所述板片的长度方向相互对齐，所述第一进口孔及所述第一凸面孔沿所述板片的宽度方向相互对齐；所述第二凸面孔及所述第三凸面孔沿所述板片的长度方向分别位于所述第一进口孔的两边，所述第二凸面孔、所述第一进口孔及所述第三凸面孔沿所述板片的长度方向相互对齐，所述第二凸面孔与所述第一出口孔沿所述板片的宽度方向相互对齐，所述第三凸面孔与所述第二出口孔沿所述板片的宽度方向相互对齐。
6.如权利要求5所述的换热器的板片，其特征在于：所述换热器的板片还包括安装于所述第一流通空间内的第一翅片，所述第一翅片设有分别对应于所述第一进口孔、所述第一出口孔、所述第二出口孔、所述第一凸面孔、所述第二凸面孔及所述第三凸面孔的开口。
7.一种换热器，其包括相互堆叠的第一板片及第二板片，其中所述第一板片包括第一底板及位于所述第一底板外围的第一框体，所述第一底板与所述第一框体形成用以供第一流体流通的第一流通空间，所述第二板片包括第二底板及位于所述第二底板外围的第二框体，所述第二底板与所述第二框体形成用以供第二流体流通的第二流通空间，所述第一流通空间与所述第二流通空间相互隔开，其特征在于：
所述第一底板设有一个第一进口孔、两个出口孔以及三个凸面孔，所述第一进口孔沿所述第一板片的长度方向位于所述第一板片的中部，所述两个出口孔包括第一出口孔及第二出口孔，所述第一出口孔及第二出口孔沿所述第一板片的长度方向分别位于所述第一进口孔的两边，所述第一进口孔、所述第一出口孔及所述第二出口孔均为平面孔且共同形成三角形，所述三个凸面孔包括第一凸面孔、第二凸面孔及第三凸面孔，其中所述第一进口孔、第一出口孔、第二出口孔、第一凸面孔、第二凸面孔及第三凸面孔共同形成2*3的矩阵；
所述第二底板设有一个第二进口孔、两个出口孔以及三个凸面孔，所述第二进口孔沿所述第二板片的长度方向位于所述第二板片的中部，所述两个出口孔包括第三出口孔及第四出口孔，所述第三出口孔及第四出口孔沿所述第二板片的长度方向分别位于所述第二进口孔的两边，所述第二进口孔、所述第三出口孔及所述第四出口孔均为平面孔且共同形成三角形，所述三个凸面孔包括第四凸面孔、第五凸面孔及第六凸面孔，其中所述第二进口孔、第三出口孔、第四出口孔、第四凸面孔、第五凸面孔及第六凸面孔共同形成2*3的矩阵；所述第一底板的各个平面孔分别对应于所述第二底板的凸面孔，所述第一底板的各个凸面孔分别对应于所述第二底板的平面孔。
8.如权利要求7所述的换热器，其特征在于：所述第一出口孔及第二出口孔沿所述第一板片的长度方向相互对齐，所述第一进口孔与所述第一、第二出口孔沿所述第一板片的宽度方向相互错开；所述第三出口孔及第四出口孔沿所述第二板片的长度方向相互对齐，所述第二进口孔与所述第三、第四出口孔沿所述第二板片的宽度方向相互错开。
9.如权利要求7所述的换热器，其特征在于：所述第一进口孔与所述第一出口孔之间的距离等于所述第一进口孔与所述第二出口孔之间的距离；所述第二进口孔与所述第三出口孔之间的距离等于所述第二进口孔与所述第四出口孔之间的距离。
10.如权利要求7所述的换热器，其特征在于：所述换热器还包括位于上端的第一管路及第二管路、以及位于下端的第三管路及第四管路，所述第一管路与所述第三管路通过所述第一流通空间实现连通，所述第二管路与所述第四管路通过所述第二流通空间实现连通，其中所述第一管路及第二管路位于所述换热器长度方向的中部，所述第三管路及第四管路也位于所述换热器长度方向的中部。
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