CN105486129A - 一种微通道换热器 - Google Patents

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Abstract

一种微通道换热器，包括上盖板、下盖板、横向换热结构、纵向换热结构、中间隔板以及进/出工质单元，所述上盖板、中间隔板、下盖板依序相互平行设置，所述横向换热片单元设置于所述上盖板与中间隔板之间，所述纵向换热片单元设置于中间隔板与下盖板之间；所述横向换热片单元、纵向换热单元均分别设有进/出工质单元。所述横向换热结构至少包括一个横向换热单元，所述纵向换热结构至少包括一个纵向换热单元。其中每一条流道的流程可以设计为相同，涉及隔板的连接可采用扩散融合焊接结构。本发明能实现多层交叉流、均匀换热、流体扰动，进一步提高了换热器的换热效率、降低了运行成本。

Description

一种微通道换热器
技术领域
本发明属于热交换技术领域，涉及换热装置，尤其是微通道换热器。
背景技术
随着科学技术的日新月异，无论是在电子还是制冷设备，高集成与高密度化的趋势已越来越明显，与其相匹配的散热要求也越来越高。与传统换热器相比，微通道换热器具有较高换热效率以及更经济的工质用量，现已逐渐得到广泛的研究与应用。
现在的微通道换热器大多采用单层设计，这样流体在微通道中流动形式比较单一，流过通道的时间较短，单位体积流体吸收热量不充分，导致整个设备换热效率不高，工质所需填充量大。此外上述提到的微通道换热器，各通道大都采用相互隔开的设计，这就导致各通道流体之间没有相互作用，工质之间的扰动较小，换热强度不高。
申请号为201210104582.9的专利提供了一种微通道换热器及包括该微通道换热器的空调器，相互平行的直线型微通道被设置在上下两端集液管之间，工质从一集液管中流入通道并从另一集液管流出。此换热器设计有以下缺点：1、此换热器只包含单层微通道并且通道为直线型，工质在通道中停留时间较短，如果应用于竖直放置的工作状态，因重力作用，其在管中的停留时间将更短，工质无法充分换热，换热效率不高；2、各通道是相互隔开的，不同通道的流体在流经换热器的过程中无任何相互之间的扰动，流动形式单一，换热能力不强。
申请号为201310217088.8的专利提出了一种地铁列车空调专用微通道换热器，该换热器将微通道与集流管通过间接连接方式连接，提高了产品的抗震性，但其采用单层微通道的结构，各个微通道互相隔开的设计，工质在换热器内将较快的速度通过通道，单位体积的工质吸热量不大，为达到一定散热要求可能需要更多的制冷工质充注量，设备运行成本上升，并且各管道中的工质无任何相互作用，没有流体扰动产生，设备换热能力不高。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术中的上述缺点，通过提供一种多层交叉流换热装置，进一步提高换热器的效率。
为达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种微通道换热器，包括上盖板、下盖板、横向换热结构、纵向换热结构、中间隔板以及进/出工质单元，所述上盖板、中间隔板、下盖板依序相互平行设置，所述横向换热片单元设置于所述上盖板与中间隔板之间，所述纵向换热片单元设置于中间隔板与下盖板之间；所述横向换热片单元、纵向换热单元均分别设有进/出工质单元。
进一步，本发明包括若干换热单元，每个换热单元由至少两片横向通道或是两片纵向通道换热片相互层叠而成，换热片的形状为长方形，一个换热单元至少包括一对第一换热片与第二换热片，其中第一换热片包含第一隔板，隔板与隔板之间形成槽道，制冷工质通过槽道在散热片中流动，此外换热片还包括用于稳定隔板结构的筋板；第二换热片包括第二隔板与筋板，第一与第二散热片结构相同，但其采用反向层叠的布置，因此第一隔板与第二隔板相互交叉，形成可以使流体在两散热片之间穿梭的空腔。
本发明中的横向换热片与纵向换热片包括用于供制冷剂进出的通道，并且都与进质/出质单元相通。
本发明中的一个换热单元至少包括两片换热片，换热片数量可根据具体换热要求与条件进行增加，相邻散热片采用反向布置，使得相邻换热片的隔板之间保持交叉形状，形成可以使流体在不同换热片之间穿梭的空腔。
本发明中每片换热片都包括固定筋板，其贯穿于隔板机构并与之相连，这可以稳定散热片中的隔板结构，使其不易被流体冲变形，冲坏。此外，筋板的厚度小于散热片的厚度，这样设计既可以保证隔板机构稳定又不会使筋板截断流体在流道中流动路线。
本发明中的纵向/横向换热片包含在两个长方形长度方向上对称的通道，通道与进质/出质单元相通，使制冷剂进入换热片内。
本发明中的横向/纵向换热片包含两个在对角线上对称的通道，通道与进质/出质单元相通，供制冷剂进入换热片内。横向换热片还包括两个梯形空腔以连接通道，这样有利于流体在换热片的均匀分布。
本发明中的横向换热单元包括至少一对横向换热片，换热片数量可根据具体换热要求与条件进行增加，相邻换热片采用反向相叠，使得相邻换热片的隔板结构呈交叉相叠状，形成可以使流体在不同换热片之间穿梭的空腔。
本发明中的纵向换热单元包括至少一对纵向换热片，换热片数量可根据具体换热要求与条件进行增加，相邻换热片采用反向相叠，使得相邻换热片的隔板结构呈交叉相叠状，形成可以使流体在不同换热片之间穿梭的空腔。
本发明至少包含一个横向换热单元与一个纵向换热单元，两个单元由隔板隔开。冷热流体分别在其中一个单元中流动，两股流体的热量通过隔板进行传递。实际应用时，可根据情况增加换热单元，进行多股冷热流体的热交换。
本发明中相邻换热片的隔板呈交叉布置，形成交叉互通的槽道，使得流体可以在不同换热片中穿梭，这样的流动形式增加了流体在换热器中流程，优化了流动路径，换热更加充分。此外，这样的设计使得不同槽道中的流体可以进行相互汇合、对冲、牵引，流体与流体之间相互作用增加，换热效果得到增强。
本发明中相邻换热片的隔板呈交叉布置，交叉点为节点，流体流动到节点时会产生扰流，增大换热效率。
本发明中每一个流道的流程都是相同的，流体能完全地，充分地流过每一条流道。这样可以避免因流程不一样而导致的换热不均匀问题。
本发明中，换热片中的隔板以及隔板与换热单元与盖板之间连接均采用扩散融合焊接的技术进行焊接，扩散融合焊接技术加工为国内外较新的微加工技术，它是依靠材料间表面产生原子扩散而相互结合为和材料本身微细结构相似的整体，可以实现：1)结合部分没有接触热阻，以此焊接的微通道冷板密封性好，耐压高，可承受大压比；2)可以实现多层微通道架构，通道数目可以成百上千，布置及大小可根据需要进行调节。
由于采用了上述技术方案，本发明具有以下有益效果：能实现多层交叉流、均匀换热、流体扰动，进一步提高了换热器的换热效率、降低了运行成本。
附图说明
图1是本发明实例中换热装置的外观结构示意图；
图2是本发明实例中换热装置的爆炸视图；
图3是本发明实例中横向换热单元视图；
图4是本发明实例中纵向换热单元视图；
图5是本发明中的横向换热片视图；
图6是本发明中的纵向换热片视图；
图7是本发明实例中的两片相叠的纵向换热片视图；
图8是本发明实例中的两片相叠的横向换热片视图；
图9是图7、图8的局部视图。
图中的标号说明：
1—上盖板、2—下盖板、3—横向换热片、4—纵向换热片、5—中间隔板、6—进/出质单元、7—换热片隔板、8—筋板、9—横向换热片进/出液口、10—纵向换热片进/出液口、11—梯形空腔、12—第一隔板、13—第二隔板、14—空腔、15—扰流结点。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明外观结构示意图；图2本实例中散热装置的爆炸视图，由图2可以看到，本实例中的换热器包括上盖板1、下盖板2、横向换热片单元、纵向换热单元、中间隔板5以及进/出质单元6，上盖板1、中间隔板5、下盖板2依序相互平行设置，所述横向换热片单元设置于上盖板1与中间隔板5之间，所述纵向换热片单元设置于中间隔板5与下盖板2之间；所述横向换热片单元、纵向换热单元均分别设有进/出质单元6。
本实例中，横向换热单元与纵向换热单元各注入一种工质进行换热，两个单元中的工质热量通过中间隔板5进行传递，从而达到热交换的目的。本发明可根据实际情况，添加不同数量的换热单元，达到多股流体共同换热的目的。
图3为本实例中的横向换热单元的爆炸示意图。本发明的换热单元由至少一对换热片反向层叠而成。由图3可以看到，本实例中的横向换热单元包括由平行设置的两对横向换热片3、下盖板2、中间隔板5以及进/出质单元6组成；下盖板1、中间隔板5分别设置于两对横向换热片3的两侧，进/出质单元6与纵向换热片的进/出液口相连。
图4为本实例中的纵向换热单元的爆炸示意图。本发明的换热单元由至少一对纵向换热片反向层叠而成。由图4可以看到，本实例中的纵向换热单元包括平行设置的两对纵向换热片4、下盖板1、中间隔板5以及进/出质单元6组成；下盖板1、中间隔板5分别设置于两对纵向换热片4的两侧，进/出质单元6与纵向换热片的进/出液口相连。
图5为本发明横向换热片视图。
从图5可以看出，横向换热片3为一长方形薄片，换热片上刻有较细密的换热片隔板7，换热片隔板7在长方形宽度方向上呈对称设计，形成“人”字形状。在长方形长度方向上若干筋板8贯穿于隔板结构，筋板8的厚度可为换热片的一半，如此设计，既能加固横向换热片隔板结构，使之不容易产生变形与破坏，又不完全阻断在槽道之间流动的流体。横向换热片进/出液口9对称布置于换热片长方形两条宽边上，其与进/出质单元6想通，使得液体能注入换热片中。
图6为本发明纵向换热片视图。
从图6可以看出，纵向换热片4与横向换热片3相同，也都为长方形薄片，纵向换热片4上也有较细密的换热片隔板7，纵向换热片隔板7在长方形宽度方向上呈对称设计，形成“人”字形状，在长方形长度方向上若干筋板8贯穿于隔板结构，筋板8的厚度为换热片的一半。纵向换热片4的进/出液口10分别布置在换热片的两条长边上，呈对角布置。与纵向换热片进/出液口10连通的空腔11为梯形设计，使得流体在换热片中分布更加均匀。
图9为图7、图8所示换热片层叠的局部视图。
由图9可以看出其中包含若干第一隔板12与第二隔板13，流体从由第一隔板12构成的进质口进入换热片，流体沿着流道流动。由于换热片与换热片之间呈反向层叠布置，第一隔板12与第二隔板13互相交叉，形成平行四边形空腔14，流体在第一隔板12之间的流道中流动时可以通过平行四边形空腔14流入另一片换热片；同样在另一换热片中的流体可以再通过平行四边形空腔14穿梭至另一片换热片，这样就形成了流体在不同换热片中不断穿梭前进的流动形式。第一隔板与第二隔板相交的位置形成一个扰流节点15，流体经过节点15时会产生较强的流体扰动，散热器的传热系数将会提高；此外，扰流节点15的存在也同时更加提高了隔板结构稳定性，延长了其使用寿命。

Claims (12)

1.一种微通道换热器，其特征在于：包括上盖板、下盖板、横向换热结构、纵向换热结构、中间隔板以及进/出工质单元，所述上盖板、中间隔板、下盖板依序相互平行设置，所述横向换热片单元设置于所述上盖板与中间隔板之间，所述纵向换热片单元设置于中间隔板与下盖板之间；所述横向换热片单元、纵向换热单元均分别设有进/出工质单元。
2.根据权利要求1所述的微通道换热器，其特征在于：所述横向换热结构至少包括一个横向换热单元，所述纵向换热结构至少包括一个纵向换热单元。
3.根据权利要求2所述的微通道换热器，其特征在于：所述横向换热单元至少包括一对相叠的第一换热片与第二换热片；第一换热片包含若干第一类隔板，各第一类隔板之间形成槽道以供工质在其中流动，各第一类隔板上还设有用于稳定隔板结构的筋板；
第二换热片包含若干第二类隔板，各第二类隔板之间形成槽道以供工质在其中流动，各第二类隔板上还设有用于稳定隔板结构的筋板；
第一换热片与第二换热片之间形成可以使工质在两散热片之间穿梭的空腔。
4.根据权利要求3所述的微通道换热器，其特征在于：所述第一、第二换热片包含两个在长度方向上对称设置的通道，所述通道与进质/出质单元相通以使工质进入换热片内。
5.根据权利要求2所述的微通道换热器，其特征在于：所述纵向换热单元至少包括一对相叠的第一换热片与第二换热片；第一换热片包含若干第一类隔板，各第一类隔板之间形成槽道以供工质在其中流动，各第一类隔板上还设有用于稳定隔板结构的筋板；
第二换热片包含若干第二类隔板，各第二类隔板之间形成槽道以供工质在其中流动，各第二类隔板上还设有用于稳定隔板结构的筋板；
第一换热片与第二换热片之间形成可以使工质在两散热片之间穿梭的空腔。
6.根据权利要求3或5所述的微通道换热器，其特征在于：所述空腔是由第一类隔板与第二类隔板的设置方向相互交叉而形成的。
7.根据权利要求6所述的微通道换热器，其特征在于：第一类隔板与第二类隔板在长方形宽度方向上呈对称设计，形成“人”字形状。
8.根据权利要求5所述的微通道换热器，其特征在于：所述第一、第二换热片包含两个在对角线上对称的通道，所述通道与进质/出质单元相通以使工质进入换热片内。
9.根据权利要求5所述的微通道换热器，其特征在于：所述第一、第二换热片包含两个梯形空腔以连接通道利于工质在换热片的均匀分布。
10.根据权利要求3或5所述的微通道换热器，其特征在于：所述筋板的厚度小于散热片的厚度以使得隔板机构稳定又不会使筋板截断工质在流道中的流动路线。
11.根据权利要求1所述的微通道换热器，其特征在于：其中每一条流道的流程都是相同的以便工质能完全、充分地流过每一条流道，避免因流程不一样而导致的换热不均匀。
12.根据权利要求1、3、5及7中任一所述的微通道换热器，其特征在于：涉及所述中间隔板、第一类隔板及第二类隔板的连接均为扩散融合焊接结构，依靠材料间表面产生原子扩散而相互结合为和材料本身微细结构相似的整体。
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