CN104880106A - 一种带正弦流道的微通道板式换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带正弦流道的微通道板式换热器，包括通道板、隔层板、夹紧板、热流体进出口、冷流体进出口和集液孔通道；所述通道板两侧设有隔层板，通道板和隔层板交替层叠压紧形成冷热流体换热通道，所述通道板上设有“正弦”型流道，流道沿着通道板的对角方向设置；所述隔层板上开有流体分布通道，冷热流体换热通道与流体分布通道相连通，所述通道板的四个角上都设有集液孔通道；所述通道板和隔层板外侧设有夹紧板，夹紧板上设有热流体进出口和冷流体进出口。本发明采用了正弦通道，具有重量轻、结构紧凑、单位体积传热面积大、流体压降小、具有自清洁作用、使用寿命长等特点，换热效率提高。
Description
【技术领域】
本发明涉及微通道换热器的技术领域，特别是带正弦流道的微通道板式换热器的技术领域。
【背景技术】
微通道换热器广泛应用于高密度电子器件、飞机和宇宙飞船、精密仪器的冷却散热部件以及微电子机械系统等机构中，其具有结构紧凑、重量轻、换热效率高、运行安全、可靠性高等众多优点，能够满足空间狭小、结构紧凑的要求。
微通道换热器按外形尺寸可分为微型微通道换热器和大尺度微通道换热器。微通道换热器与传统换热器界限是根据流动通道的水力直径大小划分的，通常，流体通道的水力直径在0.1～1mm范围内的换热器称为微通道换热器。微型微通道换热器是为了满足电子工业发展的需要而设计的一类结构紧凑、轻巧、高效的换热器，其结构形式有平板错流式微型换热器、烧结网式多孔微型换热器；大尺度微通道换热器主要应用于传统的工业制冷、余热利用、汽车空调、家用空调、热泵、热水器等，其结构形式有平行流管式散热器和三维错流式散热器。本发明所述的微通道换热器属于前一种微型微通道换热器。由于微通道换热器具有很多常规换热器无法比拟的优点，近年来微通道换热器的研究和应用迅速发展。
现有的微通道换热器，往往通过对扁管挤压成型、钎焊等焊接方式，很多部件表面存在助焊剂；由于各部件之间采用钎焊连接，在连接部位会形成焊接热阻，从而降低了换热效率；且不规则焊缝还会导致流动阻力的升高，从而增加了能耗损失。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种带正弦流道的微通道板式换热器，由于该换热器采用了正弦通道，具有重量轻、结构紧凑、单位体积的传热面积大、流体压降小、自清洁、使用寿命长等特点。
为实现上述目的，本发明提出了一种带正弦流道的微通道板式换热器，包括通道板、隔层板、夹紧板、热流体进出口、冷流体进出口和集液孔通道；所述通道板两侧设有隔层板，通道板和隔层板交替层叠压紧形成冷热流体换热通道，所述通道板上设有“正弦”型流道，流道沿着通道板的对角方向设置；所述隔层板上开有流体分布通道，冷热流体换热通道与流体分布通道相连通，所述通道板的四个角上都设有集液孔通道；所述通道板和隔层板外侧设有夹紧板，夹紧板上设有热流体进出口和冷流体进出口，热流体进出口和冷流体进出口分别与集液孔通道相连接。
作为优选，所述集液孔通道包括热流体集液孔通道和冷流体集液孔通道，热流体集液孔通道与热流体进出口相连通，冷流体集液孔通道与冷流体进出口相连通。
作为优选，所述集液孔通道的形状为半圆型，隔层板也开有集液孔通道，集液孔通道位于隔层板的一对对角线上，流体分布通道位于隔层板的另一对角线上。
作为优选，所述冷热流体换热通道内部分隔有隔层板，相邻的两个通道板旋转度角放置，通道板内部设有流体通孔。
作为优选，所述通道板的厚度与流道的高度相对应，通道板的厚度比隔层板的厚度大。
作为优选，所述流道的高度为400～800μm，流道的宽度为500～3000μm，冷热流体换热通道的水力直径为0.1～0.9mm。
作为优选，所述热流体进出口包括热流体进口和热流体出口，冷流体进出口包括冷流体进口和冷流体出口，夹紧板的一侧设有热流体进口和冷流体进口，夹紧板的另一侧的设有热流体出口和冷流体出口，热流体进出口和冷流体进出口为对角反方向设置。
作为优选，所述通道板、隔层板和夹紧板上分别在四个角上设有定位孔。
作为优选，所述夹紧板四个角处装有夹紧装置，夹紧装置安装在定位孔内，夹紧装置为螺栓夹持装置。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
1、结合了微通道换热器和板式换热器两者的优点，一方面具有较高的换热效率；另一方面本发明设计的微通道换热器内部无焊接工艺，极大的简节约了加工成本，提高了生产效率。
2、每个换热板之间的密封是依靠在夹紧力的作用下，换热板上下表面之间的金属-金属密封，该类型的密封与耐压性能较好。
3、微型换热通道的水力直径设为0.1～0.9mm，所述微型换热通道的内径尺寸小，可进一步强化该换热器流体的换热性能。
4、采用的正弦型换热通道，使得换热通道的长度增加，从而扩大了单流道的换热面积，使得冷热流体的接触换热面积增大，换热时间增长，从而提高了换热效率。正弦通道使得流体可以进一步对通道进行一定的清洁，进而保障了通道不被阻塞，同时也减少了流道腐蚀的产生。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明一种带正弦流道的微通道板式换热器的立体示意图；
图2是本发明一种带正弦流道的微通道板式换热器的通道板示意图；
图3是本发明一种带正弦流道的微通道板式换热器的隔层板示意图；
图4是本发明一种带正弦流道的微通道板式换热器的夹紧板示意图；
图5是本发明一种带正弦流道的微通道板式换热器的通道板尺寸示意图；
图6是本发明一种带正弦流道的微通道板式换热器的隔层板尺寸示意图；
图7是本发明一种带正弦流道的微通道板式换热器的夹紧板尺寸示意图。
图中：1-通道板、2-隔层板、3-夹紧板、4-热流体进出口、5-冷流体进出口、6-定位孔、7-冷热流体换热通道、8-集液孔流道、9-流体分布通道。
【具体实施方式】
参阅图1～图7，本发明，包括通道板1、隔层板2、夹紧板3、热流体进出口4、冷流体进出口5和集液孔通道8；所述通道板1两侧设有隔层板2，通道板1和隔层板2交替层叠压紧形成冷热流体换热通道7，所述通道板1上设有“正弦”型流道，流道沿着通道板1的对角方向设置；所述隔层板2上开有流体分布通道9，冷热流体换热通道7与流体分布通道9相连通，所述通道板1的四个角上都设有集液孔通道8；所述通道板1和隔层板2外侧设有夹紧板3，夹紧板3上设有热流体进出口4和冷流体进出口5，热流体进出口4和冷流体进出口5分别与集液孔通道8相连接。微通道板式换热器的平板尺寸为100mm×100mm的正方形平板。
所述集液孔通道8包括热流体集液孔通道和冷流体集液孔通道，热流体集液孔通道与热流体进出口4相连通，冷流体集液孔通道与冷流体进出口5相连通。所述集液孔通道8的形状为半圆型，隔层板2也开有集液孔通道8，集液孔通道8位于隔层板2的一对对角线上，流体分布通道9位于隔层板2的另一对角线上。所述冷热流体换热通道7内部分隔有隔层板2，相邻的两个通道板1旋转90度角放置，通道板1内部设有流体通孔。所述通道板1所述流道的高度为400～800μm，流道的宽度为500～3000μm，冷热流体换热通道7的水力直径为0.1～0.9mm。的厚度与流道的高度相对应，通道板1的厚度比隔层板2的厚度大。所述热流体进出口4包括热流体进口和热流体出口，冷流体进出口5包括冷流体进口和冷流体出口，夹紧板3的一侧设有热流体进口和冷流体进口，夹紧板3的另一侧的设有热流体出口和冷流体出口，热流体进出口4和冷流体进出口5为对角反方向设置。所述通道板1、隔层板2和夹紧板3上分别在四个角上设有定位孔6。所述夹紧板3四个角处装有夹紧装置，夹紧装置安装在定位孔6内，夹紧装置为螺栓夹持装置。
本发明工作过程：
本发明一种带正弦流道的微通道板式换热器在工作过程中，冷热流体换热通道7的尺寸为：宽2.5mm，高0.5mm，所以其水力直径为0.83mm。
如图5所示，微型换热通道的水力直径设为0.1-0.9mm，所述的微换热通道的内径尺寸较小，可进一步提高换热器的换热系数。除功能结构外，还在四个角上冲压了定位孔6，以便于设备进行装配。定位孔6的直径为3mm，定位孔6的中心距通道板的两边距离S9、S10为15mm。在本实施案例中的通道板的优选尺寸为：通道宽度为2mm，间隔为4mm。
如图3所示，本实施案例的中的隔层板，其中的一对对角位置冲有流体集液孔流道8。另一对队长位置冲有流体分布通道9，用于将冷热流体分布到每个通道中去，进行热量交换。除了以上结构外，在隔层板的四个角上还设计了四个定位孔，以便于后续安装的高效顺利进行。
图4中，夹紧板3四个角上也分别冲有定位孔6，在同一块3夹紧板上有两个热流体进出口4或者冷流体进出口5，即流体从夹紧板3一侧进入，并从夹紧板3的同一侧另一出口流出。
如图5所示，通道两端的垂直距离S6为74mm。图6为隔层板2的尺寸示意图，集液孔流道8为半径15mm的半圆，流体分布通道9是在集液孔流道8的基础上进行扩边，R2的尺寸为45mm，对角位置的两个流体分布通道9的距离S3为69mm。
如图7所示，夹紧板3中所述的冷热流体进出口4、5的内径为10mm，外径为13mm，高度为20mm，冷热流体进出口4、5的中心分别距离夹紧板两边距离S7、S8为15mm。
本发明，由于该换热器采用了正弦通道，与传统的微通道换热器相比，具有重量轻、结构紧凑、单位体积的传热面积大、流体压降小、具有自清洁作用、使用寿命长等特点，单位体积换热面积较大，可以很大程度上减少换热设备的体积。换热原件是金属冷冲压板，冲孔作为冷热流体的流道，在该种换热器内部无焊接接头，解决了焊接带来的一系列热阻和流阻的问题，微通道的设计增大了换热器的换热面积，从而使其换热效率也得到提高。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种带正弦流道的微通道板式换热器，其特征在于：包括通道板(1)、隔层板(2)、夹紧板(3)、热流体进出口(4)、冷流体进出口(5)和集液孔通道(8)；所述通道板(1)两侧设有隔层板(2)，通道板(1)和隔层板(2)交替层叠压紧形成冷热流体换热通道(7)，所述通道板(1)上设有“正弦”型流道，流道沿着通道板(1)的对角方向设置；所述隔层板(2)上开有流体分布通道(9)，冷热流体换热通道(7)与流体分布通道(9)相连通，所述通道板(1)的四个角上都设有集液孔通道(8)；所述通道板(1)和隔层板(2)外侧设有夹紧板(3)，夹紧板(3)上设有热流体进出口(4)和冷流体进出口(5)，热流体进出口(4)和冷流体进出口(5)分别与集液孔通道(8)相连接。
2.如权利要求1所述的一种带正弦流道的微通道板式换热器，其特征在于：所述集液孔通道(8)包括热流体集液孔通道和冷流体集液孔通道，热流体集液孔通道与热流体进出口(4)相连通，冷流体集液孔通道与冷流体进出口(5)相连通。
3.如权利要求1所述的一种带正弦流道的微通道板式换热器，其特征在于：所述集液孔通道(8)的形状为半圆型，隔层板(2)也开有集液孔通道(8)，集液孔通道(8)位于隔层板(2)的一对对角线上，流体分布通道(9)位于隔层板(2)的另一对角线上。
4.如权利要求1所述的一种带正弦流道的微通道板式换热器，其特征在于：所述冷热流体换热通道(7)内部分隔有隔层板(2)，相邻的两个通道板(1)旋转90度角放置，通道板(1)内部设有流体通孔。
5.如权利要求1所述的一种带正弦流道的微通道板式换热器，其特征在于：所述通道板(1)的厚度与流道的高度相对应，通道板(1)的厚度比隔层板(2)的厚度大。
6.如权利要求1所述的一种带正弦流道的微通道板式换热器，其特征在于：所述流道的高度为400～800μm，流道的宽度为500～3000μm，冷热流体换热通道(7)的水力直径为0.1～0.9mm。
7.如权利要求1所述的一种带正弦流道的微通道板式换热器，其特征在于：所述热流体进出口(4)包括热流体进口和热流体出口，冷流体进出口(5)包括冷流体进口和冷流体出口，夹紧板(3)的一侧设有热流体进口和冷流体进口，夹紧板(3)的另一侧的设有热流体出口和冷流体出口，热流体进出口(4)和冷流体进出口(5)为对角反方向设置。
8.如权利要求1所述的一种带正弦流道的微通道板式换热器，其特征在于：所述通道板(1)、隔层板(2)和夹紧板(3)上分别在四个角上设有定位孔(6)。
9.如权利要求8所述的一种带正弦流道的微通道板式换热器，其特征在于：所述夹紧板(3)四个角处装有夹紧装置，夹紧装置安装在定位孔(6)内，夹紧装置为螺栓夹持装置。
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