CN1044163A - 制造热交换器的方法及采用该方法制造的热交换器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制造热交换器的方法及按照该方法制造的热交换器，该方法包括将基本相同的波纹传热板相互堆叠并使板间空间的边缘处与热传递介质的入口和出口管(5，6，7，8)相通，每隔一层的板间空间用于通过放热介质，另外的每隔一层的板间空间用于通过吸热介质，不同板的槽按所选择的角度交叉，可以采用基本上是圆形的传热板(1)或规则多边形传热板，槽的方向可以选择性地至少以两种不同的角度相互交叉。

Description

本发明涉及一种制造热交换器的方法，该方法中将基本相同的波纹式传热板相互堆叠并将板间的空间的边缘处与进口和出口管道相通，以便使热交换介质通过，这样，放热介质流通过每隔一层的板间空间，而吸热介质流通过另外的每隔一层的板间空间。

当需要在两种流动介质之间进行热交换时，采用由一个堆叠在另一个之上的板组成的板式热交换器是极为有效的。这种类型的热交换器用于例如热传递介质是水的区域供热系统中。介质为水的这种热交换器，在中等压力损失情况下热传递系数可以达到约2500-3500W/mk的范围。

已有的板式热交换器，它的板是相互堆叠的矩形波纹板，波纹板之间的波纹和槽的方向与矩形的两个相对的边的方向相同，在这种结构中，板是一个堆叠在另一个之上的，所以使相邻两板内的槽彼此成90°角。

在制造热交换器时，为了取得所需的最佳换热效果，选择流动介质的压力损失和它们的传热系数是最重要的。这些参数可以靠选择各传热板之间的距离、板的表面积和板的波状来调节。但是，已有的热交换器在各个板的大小已选定，同时选定了流量的大小之后热传递参数便确定了，这样，这些参数就不能再改变。在这种情况下，如果要改变热交换器的传热特性，就必须根据新的需求重新选择板的尺寸。因此，对于每种不同的热交换器，在制造热交换板时就需要专门的深拉工具。由于这种工具十分昂贵，这就限制了制造各种不同的热交换器的可能性。

本发明的目的是要解决在热交换器制造中存在的上述问题。按照本发明制造热交换器的方法的特点在于，传热板是一个一个地互相堆叠的，这样便使不同板的槽之间处于所选择的角度。所述的角度确定了流动介质的压力损失及热传递系数。为此目的的方法主要采用圆形传热板或规则多边形传热板，其中槽的方向是这样的，即互相堆叠的板内的槽可以选择性地彼此之间以至少两种不同的角度交叉。

本发明的基本要点在于，传热板的合理设计可以使不同板内的槽相互堆叠成两种或更多种不同的角度。这就意味着利用一种或同种工具就可将相同的板制成不同的热交换器，这种热交换器槽与槽之间的不同的角度就给出了不同的热传递特性。因此，这就大大增加了在不增加太多生产成本的情况下制造各种不同的热交换器的可能性。

本发明最适于采用圆形传热板，这样就可以在0-90°的连续范围内，选择不同板内的槽之间的角度。然而，本发明的基本思想也适合于采用规则的多边形传热板，尽管在这种情况下槽间不同角度的选择是受到限制的。

在按照本发明的方法制造热交换器时，互相堆叠的传热板内的槽之间的角度决定了热交换器的传热特性。可以将互相堆叠的板的边缘彼此焊接在一起，形成一个固定的热交换器整体，此后，热交换器的参数不能再改变。

热交换器装配有空腔体，它们与板间每隔一层的空间相通，堆叠板的两个侧面都可以构成上述空间，这样热传递介质就可以从两个入口管道经过各自的空腔体进入板间的空间，然后再经过各自的空腔体到达出口管道。板的堆叠体上部和下部可以安装端板，这些端板可以利用拉杆将它们相互固定。

利用变换上述空腔体的相互位置，就有可能制造出各种性能的热交换器。一般情况下可以考虑将放热介质的入口和出口空腔体设置在斜对角位置上，而吸热介质的入口和出口空腔体也设置在与吸热介质空腔体成90°角的斜对角位置处。也可以改变上述位置，即任意采用其它角度来代替90°角。此外也可以让空腔体不处于斜对角的位置，也就是说让吸热和放热介质的入口和出口腔体处于任意某一角度，而不是相互处于180°的直线位置上。利用这种改变可以使叉流热交换变成逆流式热交换，从而可以更充分利用放热循环和吸热循环之间的温差。

本发明也包括按照上述方法制造的热交换器。按照本发明的热交换器包括一些过去已有的部件，即互相堆叠的、基本相同的波纹形传热板和输送热传递介质的入口和出口管道，所述的管道与板的堆叠体侧部相通，这样每隔一层的板间空间可以通过放热介质流，而另一每隔一层的板间空间可以通过吸热介质流。对于热交换器来说，重要的是传热板可以是基本圆形的，并且在互相堆叠时，使板内的槽彼此交叉;也可以是规则多边形的，并且堆叠成具有平侧面的堆叠体，使堆叠板内的槽彼此构成大于0°但小于90°的角。

下面参照附图，借助于实施例来对本发明进行更详细的描述。

图1表示本发明热交换器的侧视和局部剖视图;

图2表示图1的热交换器沿图1中Ⅱ-Ⅱ的剖视图（图2沿水平方向旋转了45°角）;

图3和图4示意地表示本发明的两个热交换器，其中传热板上的槽互相处于不同的角度，而其它方面与图1和图2表示的热交换器相一致;

图5和图6示意地表示本发明的两个热交换器，其中传热板的形状为规则八边形，它们的槽具有两种不同的角度;

图7示意地表示本发明的一个热交换器，其中放热介质和吸热介质的入口空腔体和出口空腔体设置在彼此成45°角的地方，而其它方面与图1和图2中表示的热交换器相一致。

图1和图2表示一种热交换器，其中最基本的部件是相互堆叠的圆形传热板1。板1利用普通波纹板切割而成并且全部做成相同形状。正如图1中所示，板1以这样的方式相互堆叠：使每一块波纹板的波纹和槽与它上下相邻的板的波纹和槽相交成90°角。

如图所示，柱状曲面板2构成热交换器外壳的一部分，传热板相互堆叠并将它们的边缘用例如焊接的方法固定到柱状曲面板2上。外壳的另外部分由突起的柱状板3构成，板3位于前面提到的柱状板2之间，并且有比较小的半径，板3构成热交换器四个基本是半圆柱状空腔体的外壁。空腔体4与用于输送放热介质的入口和出口管道5和6以及用于输送吸热介质的入口和出口管道7和8相通。在每一空腔体4的内部，互相堆叠的传热板每隔一层的板间空间是开口的，为的是使流体能从空腔体流向这些空间，或者从这些空间流向空腔体。板间的另外那组每隔一层的板间空间则是封闭的，为的是防止介质流进入这些空间。因此，对放热介质流开放的空间，对吸热介质流来说则是封闭的。同样，对吸热介质流开放的空间，对放热介质流来说则是封闭的。这样的安排使吸热介质和放热介质流经过不同的每隔一层的板间空间通过该热交换器，这就使它们彼此不相混合。此外，板的堆叠体由端板9包住其上部和下部，再利用拉杆10将它们相互固定在板的堆叠体的上下两侧。

图2中，传热板1的槽的方向彼此成90°角，分别用连续直线11和虚线12来表示这两种方向的槽。但是在制造热交换器时，这些槽的方向及它们之间的角度可以自由选择，如图3和4中就显示了两种类型的热交换器，其中相互堆叠的传热板1的槽11和12的方向就与图2中所显示的方向不同。在其它方面这些热交换器与图1和图2中的热交换器是相似的，并且都是用完全相同的圆形波纹传热板制成的。

在图5和图6中表示出本发明的两种热交换器，它们是用规则多边形传热板制造的，这两种传热板的形状为正八边形，在这方面它们是相似的，但图5中的热交换器，在堆叠板时，使板的槽11和12彼此成90°角，而图6中的热交换器，在堆叠板时，使板的槽11和12彼此成45°角。

在图2的热交换器中，放热介质的入口和出口管道5、6与跟这些管道相通的空腔体4设置在斜对角两侧的位置;同样，吸热介质的入口和出口管道7、8与跟这些管道相通的空腔体4设置在斜对角两侧的位置，并与上述的管道5、6所处位置成90°角。但是，管道和空腔体的位置是可以变化的，如在图7中所示的本发明的实施例，两种介质的入口和出口管道保持在斜对角线的位置，但吸热介质的管道7、8和空腔体4与放热介质的管道5、6和空腔体4之间变成45°角。至于图7中所用的圆形传热板和它们堆叠的热交换器与图1和图2中所示的热交换器相一致。

对于所属领域的技术人员都会理解，本发明的各种不同实施例不仅限于上述所描述的，而是可以在权利要求的范围内进行变换。因此，传热板的形状可以不只是圆形的或八边形的，例如也可以将五边形的传热板相互堆叠，使板的槽彼此成36°或72°角。另外，靠切割多边形传热板也可以增加变换的可能性，这样使槽的方向不同于板的边缘的方向，然后每隔一层颠倒地叠放板，将它们堆叠成堆叠体。

Claims (10)

1、一种制造热交换器的方法，该方法主要是将相似的波纹状传热板(1)互相堆叠起来，板间的空间从边缘处与热传递介质的入口和出口管道(5、6、7、8)相通，这样在每隔一层的板间空间通过放热介质流，在另外的每隔一层的板间空间通过吸热介质流，其特征在于，传热板(1)相互堆叠时，使不同板的槽(11，12)之间交叉成任意选择的角度，所述的角度确定了流动介质的压力损失及传热系数，为此该方法采用了基本上是圆形的传热板或者是规则多边形的传热板，其中槽的方向是这样的：彼此相互堆叠的板的槽至少可以选择以两种不同的角度互相交叉。

2、按照权利要求1的方法，其特征在于，热交换器用圆形传热板（1）来制造，这样使不同板的槽（11，12）之间的角度可以在0-90°的连续范围内选择。

3、按照权利要求1或2的方法，其特征在于，将互相堆叠的传热板（1）的边缘处焊接在一起，使它们构成单一的固定部件。

4、按照前面的任意一项权利要求的方法，其特征在于堆叠板的侧面有成对空腔体（4），它们与每隔一层的板间空间相通，以使热交换介质从入口管道（5，7）通过各自的空腔体进入板间空间，然后再通过它们各自的空腔体流到出口管道（6，8）。

5、按照前面的任何一项权利要求的方法，其特征在于，在板的堆叠体的上部和下部装有端板（9），利用拉杆（10）将所述的端板相互固定。

6、按照前面任何一项权利要求所制造的热交换器，主要包括互相堆叠的相似的波纹状传热板（1）和热交换介质的入口和出口管道（5、6、7、8），所述管道与板的堆叠体的侧面相通，以使放热介质流能通过每隔一层的板间空间，使吸热介质流能通过另外的每隔一层的板间空间，其特征在于，传热板（1）基本上是圆形的并以这样的方法将它们堆叠起来：使相互堆叠板的槽（11、12）彼此交叉。

7、按照权利要求1-5中的任何一项权利要求制造的热交换器，主要包括互相堆叠的相似的波纹状传热板（1）和热交换介质的入口和出口管道（5、6、7、8），所述管道与板的堆叠体的侧面相通，以使放热介质流能通过每隔一层的板间空间，使吸热介质流能通过另外的每隔一层的板间空间，其特征在于，传热板（1）的形状为规则多边形并以这样的方法将它们堆叠起来：使相互堆叠的板的槽（11、12）彼此构成大于0°但小于90°的角。

8、按照权利要求6或7的热交换器，其特征在于，将传热板（1）的边缘处互相联接，使热交换器构成一个单一的固定整体。

9、按照权利要求6-8中任何一项权利要求的热交换器，其特征在于，在板的堆叠体侧部互相对置的位置上有成对的空腔体（4），并且该空腔体（4）是为输送放热介质和吸热介质设置的，每一空腔体都与每隔一层的板间空间相通，以使各介质流从入口（5、7）处流到板间空间，然后再通过它们各自的空腔体流到出口（6、8）。

10、按照权利要求6-8中任何一项权利要求的热交换器，其特征在于，在板的堆叠体上部和下部均设置有端板（9），所述的端板由位于所述板的堆叠体侧部的拉杆（10）将它们相互固定。

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