CN105637313B - 用于热交换器的板及热交换器 - Google Patents

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Abstract

用于在第一介质和第二介质之间进行热交换的热交换器的板(1)，其构造有用于第一介质的输入孔口和输出孔口(2a和2b)以及用于第二介质的输入孔口和输出孔口(3a和3b)，并且构造有用于第一介质的第一热传递表面(A)和用于第二介质的第二热传递表面(B)。第一热传递表面(A)构造有至少一个障碍物(5)，其形成在第一介质在其输入孔口和输出孔口(2a和2b)之间通过时用于第一介质的流动的引导件的一部分，并且板(1)构造有分别用于第一介质和第二介质的输入孔口和输出孔口(2a、2b和3a、3b)，并且构造有障碍物，所述障碍物彼此相对地定位在第一热传递表面上，使得它们允许形成用于第一介质的U形或正弦曲线形的流通管路，所述流通管路将允许第一介质在所述第一介质在用于所述第一介质的所述输入孔口和输出孔口(2a、2b)之间通过期间围绕用于第二介质的输入孔口(3a)或两个孔口(3a和3b)流动通过。一种热交换器包括上述板的堆叠件。一种空气冷却器包括上述热交换器。

Description

用于热交换器的板及热交换器
技术领域
本发明涉及一种用于在第一介质和第二介质之间进行热交换的热交换器的板。所述板构造有用于第一介质的输入孔口和输出孔口以及用于第二介质的输入孔口和输出孔口。所述板还构造有用于第一介质的第一热传递表面和相对的用于第二介质的第二热传递表面。
本发明还涉及一种用于在第一介质和第二介质之间进行热交换的热交换器。所述热交换器包括上述板的堆叠件。
最后，本发明涉及一种空气冷却器，所述空气冷却器包括上述热交换器，所述热交换器则包括上述板的堆叠件。
背景技术
热交换器应用在许多不同的领域中，例如食品加工工业、用于加热和制冷系统中的建造、汽轮机、锅炉以及许多其它领域。改进热交换器的热交换性能的尝试总是令人感兴趣的，即使是小的改进也被高度关注。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于改善用于热交换的介质的引导的用于热交换器的板和热交换器，以便由此改善所述介质中的一者的冷却并且因此改善热交换性能。
上述及其它目标通过下述板得以实现：其中，所述板的第一热传递表面构造有至少一个障碍物，所述至少一个障碍物形成当第一介质在用于所述第一介质的输入孔口和输出孔口之间通过时用于所述第一介质的流动的引导件的一部分，并且其中所述板构造有分别用于第一介质和第二介质的输入孔口和输出孔口，并且构造有形成用于第一介质的流动的引导件的一部分的所述障碍物，所述障碍物彼此相对地定位在所述板的第一热传递表面上，使得它们允许形成用于第一介质的大体U形或正弦曲线形的流通管路，该流通管路将允许第一介质在所述第一介质在用于所述第一介质的输入孔口和输出孔口之间通过期间围绕用于第二介质的所述输入孔口或者所述输入孔口和输出孔口流动通过。
因此，在第一介质是冷却介质并且第二介质是待冷却介质的情况下，所述板构造成使得第一介质能够改善直接在用于所述第二介质的输入孔口处的第二介质的冷却并改善与之的热交换。借助于形成用于第一介质的流动的引导件的至少一个障碍物，所述板还构造成使得第一介质能够与第二介质延长地接触，以便冷却所述第二介质。最后，所述板可以构造成使得第一介质还能够冷却在用于所述第二介质的输出孔口处的第二介质。通过将板构造成使得用于第二介质的孔口位于第一介质的流动的中间(其能够通过形成用于所述第一介质的引导件的一部分的至少一个障碍物的位置来进行控制)，实现了第二介质的最佳冷却，以便降低板中的热张力。这样，所述板将可以在用于热气体的热交换器中使用。
通过将板构造成在板的第一热传递表面上具有围绕用于第二介质的输入孔口和输出孔口的凹坑，第一介质(特别是在逆流类型的热交换器中)将能够进一步改善对在用于第二介质的孔口处的第二介质的冷却，所述凹坑定位成彼此之间的距离在孔口的圆周的彼此面对的那些部分上以及在所述孔口的圆周的与用于第一介质的输入孔口和输出孔口背离的那些部分上比在所述孔口的圆周的彼此背离的那些部分上大。这得以实现是因为：由于凹坑，第一介质的流动在用于第二介质的输出孔口的圆周的与用于第一介质的输入孔口面对的那些部分处将经受更大的阻力，并且第一介质的比其他部分更大的部分将由此被迫使进一步围绕用于第二介质的所述孔口流动，以便冷却所述第二介质的所述孔口以及冷却流动通过所述孔口的第二介质。在用于第二介质的输入孔口处，第一介质的流动将经受更小的阻力，并且第一介质的比其他部分更大的部分将由此明显快得多地到达用于第二介质的所述输入孔口的圆周，以便在所述第一介质到达其输出孔口之前冷却流动通过所述输入孔口的第二介质以及冷却用于第二介质的所述输入孔口。
引导第二介质以便冷却第二介质的最佳引导还将由下述结构所带来：板在所述板的第二热传递表面上构造有围绕用于第二介质的输入孔口和输出孔口的凹坑，所述凹坑定位成彼此之间的距离在所述孔口的圆周的彼此背离的那些部分上以及在所述孔口的圆周的与用于第一介质的输入孔口和输出孔口至少部分地面对的那些部分上比在所述圆周的彼此面对的那些部分上大。由于凹坑，第二介质的流动将在孔口的圆周的彼此面对的那些部分处经受更大的阻力，由此迫使来自用于第二介质的输入孔口的第二介质的流动的更大部分初始沿着远离用于第二介质的输出孔口的方向流动并且散布在第二热传递表面上以便暴露于第一介质进行冷却。
引导第二介质以便冷却的第二介质的最佳引导还将由下述结构所实现：所述板的第二热传递表面构造有至少一个升高部分，所述至少一个升高部分形成在第二介质在用于所述第二介质的输入孔口和输出孔口之间通过期间用于第二介质的流动的限制部的一部分。通过将升高部分定位在板的第二热传递表面的中央部分中以使得在第二介质在用于第二介质的输入孔口和输出孔口之间通过期间、在所述第二介质的流动到达所述升高部分时能够限制并偏转第二介质的所述流动的至少一部分，能够使第二介质的流动的主要部分流动至第二热传递表面的侧部，由此延长流动距离并且因此延长第二介质沿着第二热传递表面在用于第二介质的输入孔口和输出孔口之间流动所花费的时间。
上述和其它目标还通过热交换器实现，其中，所述板堆叠成使得两个毗邻板的用于第一介质的第一热传递表面彼此面对并且两个毗邻板的用于第二介质的第二热传递表面彼此面对，由此借助于在两个毗邻板的第一热传递表面上的所述至少一个障碍物限定位于用于第一介质的所述第一热传递表面之间的用于第一介质的大体U形或正弦曲线形的流通管路以及限定位于用于第二介质的第二热传递表面之间的用于第二介质的流通管路；并且使得在其第一或第二热传递表面彼此面对的两个毗邻板中的一个上的外周凸缘围绕限定在所述热传递表面之间的流通管路。
如限定的那样，提供了一种热交换器，所述热交换器的热交换性能通过用于引导第一和第二介质以便最佳冷却第二介质的最佳引导得以改善。
如限定的那样，所述热交换器可以用于提供例如一种改进的空气冷却器，即，一种介质是空气，另一种介质是液体。
附图说明
下面将参照附图进一步描述本发明，其中：
图1是根据本发明的板的第一实施例的平面图；
图2是根据本发明的板的第一实施例的透视图；
图3是根据本发明的板的第一实施例从相对一侧观察的透视图；
图4是根据图2的板的一部分的放大透视图；
图5是根据本发明的板的第二实施例的平面图；
图6是根据本发明的板的第二实施例的透视图；
图7是根据本发明的板的第二实施例从相对一侧观察的透视图；
图8是根据图6的板的一部分的放大透视图；
图9a和9b分别是根据本发明的板的第二实施例的类似于图5的非常示意性的平面图(但是出于阐述目的而移除了大部分凹坑)和中心贯穿图9a所示的板的纵向截面图；和
图10a-10c是类似于图9b的示意性截面图，示出了根据本发明的两个或三个板放在一起时的部分。
具体实施方式
如已经所述的那样，本发明涉及一种用于在第一介质和第二介质之间进行热交换的热交换器的板。板1为了其预期目的可以具有任何期望的形状。该板可以是矩形的，其具有相对的长侧部1a和1b以及两个相对的短侧部1c和1d，如附图中所示出的那样。可替代地，板1可以具有正方形形状，其具有四个相等的长侧部，或可以具有任何其它适当的四边形、三角形、多边形、圆形、菱形、椭圆形或用于预期应用和用途的其它形状。多个板1可以被组装以形成堆叠件，该堆叠件然后被用在根据本发明的热交换器中。
涉及的用于热交换的第一介质和第二介质可以是相同的，例如气/气(诸如空气)或液/液(诸如水)。涉及的第一介质和第二介质也可以是两种不同的介质，例如气/液或两种不同的气体或液体。
如图1-8和9a所示，根据本发明的板1构造有用于第一介质的至少一个输入孔口2a和至少一个输出孔口2b以及用于第二介质的至少一个输入孔口3a和至少一个输出孔口3b。用于第一介质和第二介质的输入孔口和输出孔口2a、2b、3a、3b如在图1-8和9a中示出的那样为圆形，但是它们为了预期应用和用途当然可以具有任何其它适合的形状。用于第二介质的输入孔口和输出孔口3a、3b的直径与用于第一介质的输入孔口和输出孔口2a、2b的大体等同的直径相同或者比用于第一介质的输入孔口和输出孔口2a、2b的大体等同的直径大很多。如图1-8和9a所示，根据这些图所示出的，板1为矩形的，用于第一介质的输入孔口和输出孔口2a、2b位于板的相对端部处，例如，位于板的两个相对的短侧部1c、1d处。用于第二介质的输入孔口和输出孔口3a、3b也位于板1的相对端部处，毗邻或靠近用于第一介质的输入孔口和输出孔口2a、2b。因此，当第一介质和第二介质在它们相应的输入孔口和输出孔口之间流动时，它们的流动方向将像基本上所见的那样沿着板1的纵向方向，由此增加了介质在它们相应的流通管路X和Y(其限定在热交换器中的板堆叠件之间)中的驻留时间，并因此改善热交换器的热交换性能。如果包括若干这样的板1的热交换器为逆流类型的，则用于第二介质的输入孔口3a定位成靠近用于第一介质的输出孔口2b，而用于第二介质的输出孔口3b则定位成靠近用于第一介质的输入孔口2a。另一方面，如果热交换器为顺流类型的，则用于第二介质的输入孔口3a定位成靠近用于第一介质的输入孔口2a，而用于第二介质的输出孔口3b则定位成靠近用于第一介质的输出孔口2b。根据图1-8的板1构造成在逆流类型的热交换器中使用。
根据本发明的板1还具有用于第一介质的第一热传递表面A(如图1、2、4和7所示)以及在板的相对一侧上的相对的用于第二介质的第二热传递表面B(如图3、5、6、8和9a所示)。用于第一介质的输入孔口和输出孔口2a、2b在第二热传递表面B上分别构造有外周边缘2aa和2ba，并且用于第二介质的输入孔口和输出孔口3a、3b在第一热传递表面A上分别构造有外周边缘3aa和3ba。当板1被堆叠时，它们被堆叠成使得两个毗邻板的用于第一介质的第一热传递表面A彼此面对(参见图10a和10c)。那么，用于第二介质的输入孔口和输出孔口3a、3b的外周边缘3aa和3ba将彼此接合并防止所述第二介质渗透到限定在彼此面对的用于第一介质的两个第一热传递表面A之间的流通管路X中。相应地，当板1被堆叠时，它们被堆叠成使得两个毗邻板的用于第二介质的第二热传递表面B彼此面对(参见图10b和10c)。那么，用于第一介质的输入孔口和输出孔口2a、2b的外周边缘2aa和2ba将彼此接合并防止所述第一介质渗透到限定在彼此面对的用于第二介质的两个第二热传递表面B之间的流通管路Y中。
根据本发明的板1可以构造有外周凸缘4，所述外周凸缘从板突出，使得它围绕用于第一介质的第一热交换平面A和用于第二介质的第二热交换平面B中的任一者或两者。在图1-4所示的实施例中，凸缘4从板1突出，使得它围绕用于第二介质的第二热传递表面B；在图5-8和9a所示的实施例中，凸缘4从板突出，使得它围绕用于第一介质的第一热传递表面A。在所有其它方面中，在图5-8和9a中示出的板1的实施例与在图1-4中示出的板1的实施例相同。
根据本发明的板1的第一热传递表面A还构造有至少一个障碍物5，所述至少一个障碍物形成当第一介质在用于第一介质的输入孔口和输出孔口2a、2b之间通过时用于所述第一介质的流动的引导件(即，位于用于第一介质的流通管路X中的引导件)的一部分。每个障碍物5可以在板1的相对的第二热传递表面B上限定对应凹部5a。
根据本发明，板1构造有分别用于第一介质和第二介质的输入孔口和输出孔口2a、2b和3a、3b，并且构造有形成用于所述第一介质的流动的引导件的一部分的障碍物5，所述障碍物彼此相对地定位成使得：如果多个板被组装以形成板的堆叠件，则这些板允许形成用于第一介质的大体U形或正弦曲线形的流通管路X，所述流通管路将允许所述第一介质在所述第一介质在用于第一介质的输入孔口和输出孔口2a、2b之间通过期间围绕用于所述第二介质的输入孔口3a或围绕用于所述第二介质的输入孔口和输出孔口3a、3b流动通过。因此，板1构造有形成用于第一介质的流动的引导件的一部分的障碍物5，所述障碍物位于分别用于第一介质和第二介质的输入孔口和输出孔口2a、2b和3a、3b之间，即位于所述孔口所在的板的相对端部之间，其中，用于相应介质的一个孔口2a、3b位于障碍物的一侧上，而用于相应介质的另一个孔口2b、3a位于障碍物的另一侧上。
如上所述，板1由此被构造成使得第一介质(冷却介质)能够改善直接在用于第二介质的输入孔口3a处的所述第二介质(待冷却介质)的冷却并改善与之的热交换，并且借助于形成用于第一介质的流动的引导件的至少一个障碍物5，板还构造成使得第一介质能够与第二介质延长地接触，以便冷却所述第二介质。最后，板的构造可以使得第一介质还能够冷却在用于第二介质的输出孔口3b处的所述第二介质。通过将板1构造成使得用于第二介质的输入孔口3a或两个孔口3a、3b位于第一介质的流动的中间(其可以通过形成用于所述第一介质的引导件的一部分的至少一个障碍物5的位置来进行控制)，实现了第二介质的最佳冷却，从而使得板可以在用于热气体的热交换器中使用。
可以以不同的方式构造板1，以获得上述的分别用于第一介质和第二介质的输入孔口和输出孔口2a、2b和3a、3b以及障碍物5，所述障碍物彼此相对，以允许形成如限定那样的用于第一介质的流通管路X以及如限定那样的用于引导经过用于第二介质的输入孔口3a或输入孔口和输出孔口3a、3b的第一介质的流动。
在根据图1-8和9a的板的实施例中，其中矩形板1具有两个相对的长侧部1a、1b和两个相对的短侧部1c、1d，板构造有用于第一介质的输入孔口2a，所述输入孔口位于在两个长侧部中的一个1a或1b(这里为长侧部1a)和两个短侧部中的一个1c或1d(这里为短侧部1c)之间的拐角中或靠近该拐角。用于第一介质的输出孔口2b位于在同一长侧部1a和所述两个短侧部中的另一个1d或1c(即短侧部1d)之间的拐角中或靠近该拐角。用于第二介质的输入孔口3a位于两个长侧部1a、1b之间(例如，在所示出的两个长侧部1a、1b之间的大体中央)，并靠近所述两个短侧部中的一个1c或1d(这里为短侧部1d)，因为板1被考虑在交叉流/逆流类型的热交换器中使用；用于第二介质的输出孔口3b位于所述两个长侧部之间(例如，在所示出的两个长侧部之间的大体中央)，并靠近所述两个短侧部中的另一个1d或1c(这里为短侧部1c)。可替代地，在板1具有较小宽度的一些实施例中，用于第二介质的输入孔口和输出孔口3a、3b可以定位成更靠近与最靠近用于第一介质的输入孔口和输出孔口2a、2b的长侧部相对的长侧部(这里为长侧部1b)，并且因此可以位于在所述长侧部和与第一介质的输入孔口和输出孔口分别所在或所处的拐角相对的相应短侧部之间的拐角中或靠近该拐角。板1还构造有三个障碍物5，所述三个障碍物设置在板的第一热传递表面A上。然而，障碍物的数量可以是任何其它的奇数，例如，一、五、七、九等等。分别最靠近用于第一介质的输入孔口和输出孔口2a、2b的两个障碍物5构造成从最靠近所述输入孔口和输出孔口的长侧部1a朝向相对的长侧部1b延伸，在所述两个障碍物之间的第三障碍物从所述相对的长侧部1b朝向所述长侧部1a延伸，以形成用于沿着大体正弦曲线形的流通管路X引导所述第一介质的流动的三个引导件的一部分。在仅有一个障碍物5设置在板1的第一热传递表面A上的情况下，所述障碍物将从最靠近所述孔口2a、2b的长侧部1a朝向相对的长侧部1b延伸，以允许形成用于沿着大体U形的流通管路X引导第一介质的引导件。在具有五个、七个、九个或任何其它奇数个障碍物5的情况下，在位于最靠近用于第一介质的输入孔口和输出孔口2a、2b的两个障碍物之间的障碍物被构造成从两个长侧部中的一个1a或1b朝向相对的长侧部1b或1a交替地延伸，由此允许形成用于沿着大体正弦曲线形的流通管路X引导第一介质的另外的引导件。可替代地，如果上述板1构造有偶数个障碍物5，则障碍物应该定位成使得至少用于第二介质的输入孔口以及进入穿过该输入孔口的第二介质被第一介质冷却。
在替代实施例中，板1构造有用于第一介质的输入孔口2a，所述输入孔口2a仍然位于在两个长侧部中的一个1a或1b(例如，长侧部1a)和两个短侧部中的一个1c或1d(例如，短侧部1c)之间的拐角中或靠近该拐角。然而，用于第一介质的输出孔口2b位于在所述两个长侧部中的另一个1b或1a(即，长侧部1b)和所述两个短侧部中的另一个1d或1c(即，短侧部1d)之间的拐角中或靠近该拐角。这在图1和图5中用虚线示意性地示出。如图1-8和9a所示，用于第二介质的输入孔口3a位于两个长侧部1a、1b之间(例如，在两个长侧部1a、1b之间的大体中央)并靠近两个短侧部中的一个1c或1d(例如，短侧部1d)，因为这里，板1再次被考虑在交叉流/逆流类型的热交换器中使用；用于第二介质的输出孔口3b位于所述两个长侧部之间(例如，位于所述两个长侧部之间的大体中央)并且靠近所述两个短侧部中的另一个1d或1c(即，短侧部1c)。在这里，如上所述，用于第二介质的输入孔口和输出孔口3a、3b也可以定位成更靠近与最靠近用于第一介质的输入孔口和输出孔口2a、2b的长侧部相对的长侧部，并且因此可以位于在所述长侧部和与用于第一介质的输入孔口和输出孔口分别所在或所处的拐角相对的相应短侧部之间的拐角中或靠近该拐角。与图1-8和9a的实施例相反，由于用于第一介质的输出孔口2b的位置的缘故，在这里，板1在板的第一热传递表面A上构造有偶数个障碍物5，即，两个，四个，六个，八个或更多个障碍物。分别最靠近用于第一介质的输入孔口和输出孔口2a、2b的两个障碍物5构造成从最靠近相应的孔口2a或2b的长侧部1a或1b朝向相对的长侧部1b或1a延伸，以形成用于沿着大体正弦曲线形的流通管路X引导所述第一介质的流动的引导件的一部分。在具有四个、六个、八个或任何其它偶数个障碍物5的情况下，在定位成最靠近用于第一介质的输入孔口和输出孔口2a、2b的两个障碍物之间的障碍物构造成从两个长侧部中的一个1a或1b朝向相对的长侧部1b或1a交替地延伸，由此允许形成用于沿着大体正弦曲线形的流通管路X引导第一介质的另外的引导件。可替代地，如果上述板1构造有奇数个障碍物5(如图1-8和9a中的那样)，则障碍物应该定位成使得至少用于第二介质的输入孔口以及进入穿过该输入孔口的第二介质被第一介质冷却。
因此，通过使板1构造有任意数量的另外的障碍物5，用于第一介质的流通管路X将被延伸以延长用于在第一介质和第二介质之间热交换的时间，以便改善热交换性能，所述流通管路X将由引导件限定，所述引导件在两个毗邻板的用于第一介质的第一热传递表面A被彼此面对地放在一起时由所述障碍物形成。
在最靠近用于第一介质的输入孔口和输出孔口2a、2b的障碍物之间的每个障碍物5优选构造成与该障碍物从其延伸的相应的长侧部1a或1b分开一小的距离6。这样做的目的是为了允许第一介质的流动的一部分通过所述距离或者另外地通过在两个毗邻板的用于第一介质的第一热传递表面A被放在一起时由所述距离中的互相面对的两个距离所限定的空间泄漏。借助于板1的该构造，可以使少量第一介质偏转，以增大其沿着板的长侧部1a、1b的部分的流动。
尽管角度可以改变，但是每个障碍物5优选从相应的长侧部1a、1b大体垂直于长侧部延伸。
可替代地，当然也可以将具有用于第一介质和第二介质的输入孔口和输出孔口2a、2b、3a、3b的板1构造成使得障碍物或多个障碍物5从板的一个短侧部或两个短侧部1c、1d延伸，以便形成一个或多个引导件的部分，通过所述一个或多个引导件可以形成用于第一介质的大体U形或正弦曲线形的流通管路X，并且构造成使得在所述第一介质在用于所述第一介质的输入孔口和输出孔口2a、2b之间通过期间允许所述第一介质围绕用于所述第二介质的所述输入孔口3a或所述输入孔口和输出孔口3a、3b流动。
为了节省用于在第一介质和第二介质之间热交换的空间，在示出的板1的实施例中，每个障碍物5是细长形的，其长度比宽度大许多倍。在示出的板1的实施例中，每个障碍物5还具有相同的高度h1，即，其高度还对应于或大体对应于在第一热传递表面A上的用于第二介质的输入孔口和输出孔口3a、3b的外周边缘3aa、3ba的高度。然而，不同板1的障碍物5的高度可以变化，正如不同板上的所述外周边缘3aa、3ba的高度是可以变化的那样。
不管用于第二介质的输入孔口和输出孔口3a、3b是位于板1的两个长侧部1a、1b之间的大体中央还是更靠近与最靠近分别用于第一介质的输入孔口和输出孔口的长侧部相对的长侧部，优选的是，所述用于第二介质的输入孔口和输出孔口也位于最靠近其的短侧部1c、1d和最靠近其的障碍物5之间的大体中央，如示出的实施例那样。由此实现了第一介质围绕用于第二介质的孔口3a、3b的均匀流动。
在示出的根据本发明的板的实施例中，板1的第二热传递表面B构造有至少一个升高部分7，所述升高部分形成在第二介质在用于第二介质的输入孔口和输出孔口3a、3b之间通过期间用于第二介质的流动的限制部的一部分。升高部分7因此位于用于第二介质的输入孔口和输出孔口3a、3b之间。因此，在示出的板1的实施例中，升高部分7位于第二热传递表面B的中央部分上、在对应于第一热表换表面A上的障碍物5的凹陷部5a之间，以在第二介质在用于所述第二介质的所述输入孔口和输出孔口3a、3b之间通过期间、在第二介质的流动到达所述升高部分时允许限制并偏转第二介质的所述流动的至少一部分。如果需要，可以存在多于一个的升高部分7，并且每个升高部分可以具有任意期望的延伸程度，以用于其预期应用或用途。借助于示出的升高部分7，可以使第二介质的流动的主要部分流动到第二热传递表面的侧部，由此延长流动距离并且因此延长第二介质沿着第二热传递表面B在用于第二介质的输入孔口和输出孔口3a、3b之间流动所花费的时间。每个升高部分7可以在板1的相对的第一热传递表面A上限定对应的凹陷部分7a。
板1的第一热传递表面A和相对的第二热传递表面B都分别构造有抗压的、产生湍流的凹坑9、10和11、12。凹坑9、10、11、12(其可以根据它们的预期应用或用途具有任何期望的形状)还参与了分别用于第一介质和第二介质的流通管路X、Y的高度的限定。第一热传递表面A上的凹坑9、10的高度大于相对的第二热传递表面B上的凹坑11、12的高度，使得用于第一介质的流通管路X的容积将大于用于第二介质的流通管路Y的容积。第一热传递表面A的凹陷部分7a外部的凹坑9的高度h1与障碍物或多个障碍物5或者根据示出的实施例没有由所述凹陷部分界定的障碍物或多个障碍物的至少那些部分的高度以及与在板1的第一热传递表面A上的用于第二介质的输入孔口和输出孔口3a、3b的外周边缘3aa、3ba的高度相同或大体相同。第一热传递表面A的凹陷部分7a中的凹坑10具有高度h2，所述高度h2大于所述凹陷部分外部的其它凹坑9的高度h1。第一热传递表面A的凹陷部分7a中的凹坑10的高度h2也可以等于或大体等于根据示出的实施例由所述凹陷部分限定的一个或多个障碍物5的那些部分的高度，并且等于或大体等于凹坑9的高度加上所述凹陷部分的深度。凹陷部分7a限定用于第一介质的流通管路X的一部分，该部分的高度(2h2)大于所述凹陷部分外部的所述流通管路的高度(2h1)。在第二热传递表面B的升高部分7上的凹坑11具有高度h3，所述高度h3小于在所述第二热传递表面上的其它凹坑12的高度h4。升高部分7的高度和在升高部分上的凹坑11的高度h3等于或大体等于在所述第二热传递表面B上的所述其它凹坑12的高度h4。在升高部分7外部的凹坑12的高度h4也等于或大体等于在板1的第二热传递表面B上的用于第一介质的输入孔口和输出孔口2a、2b的外周边缘2aa、2ba的高度。升高部分7限定用于第二介质的流通管路Y的一部分，该部分的高度(2h3)小于在所述升高部分外部的所述流通管路的高度(2h4)，由此提供限制部，用于使第二介质的流动的至少一部分流到第二热传递表面B的侧部。
根据本发明，板1在板的第一热传递表面上构造有围绕用于第二介质的输入孔口和输出孔口3a、3b的另外的凹坑13。这些凹坑13定位成彼此之间的距离在孔口3a、3b的圆周的彼此面对的那些部分上比在所述圆周的彼此背离的那些部分上大。如上所述，通过使板1构造有如限定的那样的凹坑13并且同时构造有大体定位成远离用于第一介质的输入孔口和输出孔口2a、2b的更多间隔开的凹坑，第一介质将能够进一步改善在用于第二介质的孔口处的第二介质的冷却。这得以实现是因为：由于凹坑13，第一介质的流动将在面对用于第一介质的输入孔口2a的用于第二介质的输出孔口3b的圆周的那些部分处经受更大的阻力，并且第一介质的比其他部分更大的部分将由此在其到达用于第二介质的所述孔口之前被迫使进一步围绕用于第二介质的所述孔口流动，以便冷却所述孔口以及用于冷却流动通过所述孔口的第二介质。在用于第二介质的输入孔口3a处，第一介质的流动将经受较小的阻力，并且第一介质的比其他部分更大的部分将因此快得多地到达用于第二介质的所述输入孔口的圆周，以便在所述第一介质到达其输出孔口2b之前冷却用于第二介质的所述输入孔口以及冷却流动通过所述输入孔口的第二介质。在板1的第一热传递表面A上的围绕用于第二介质的输入孔口和输出孔口3a、3b的凹坑13可以具有等于或大体等于例如凹坑9的高度h1的高度。
凹坑13在板的第一热传递表面A上围绕用于第二介质的输入孔口和输出孔口3a、3b的上述布置在板1被考虑使用在逆流类型的热交换器中时是特别有效的。在顺流类型的热交换器中，凹坑13可以同样地布置。
板1以相应的方式在板的第二热传递表面B上围绕用于第二介质的输入孔口和输出孔口3a、3b构造有另外的凹坑14。这些凹坑14定位成彼此之间的距离在孔口3a、3b的圆周的彼此背离的那些部分上比在所述圆周的彼此面对的那些部分上大。引导第二介质以便冷却所述第二介质的最佳引导还由下述结构带来：板1构造有如限定的那样的凹坑14并且同时还构造有更多间隔开的凹坑，所述更多间隔开的凹坑定位成使得它们至少部分地面对用于第一介质的输入孔口和输出孔口2a、2b，因为第二介质由此经受朝向用于第一介质的所述输入孔口和输出孔口的较少限制的流动，以便由此冷却所述第一介质从用于所述第一介质的输入孔口到输出孔口的流动的整个路径。在板1的第二热传递表面B上围绕用于第二介质的输入孔口和输出孔口3a、3b的凹坑14可以具有等于或大体等于例如凹坑12的高度h4的高度。
所有的凹坑9、10、11、12、13和14在板1的相对一侧上具有相应的凹陷部9a、10a、11a、12a、13a和14a。
最后，每个板1还可以构造有至少一个孔口，在示出的实施例中还构造有两个孔口15a和15b。这些相对较小的孔口15a、15b(在示出的实施例中，这些孔口位于与用于第一介质的输入孔口和输出孔口2a、2b相对的拐角中，且位于用于第二介质的相应输入孔口和输出孔口3a、3b的另一侧)位于第一热传递表面A上，分别由外周边缘15aa和15ba围绕，用于防止第一介质进入到所述孔口中。另一方面，孔口15a、15b在第二热传递表面B上构造成使得它们能够与限定在两个毗邻板1的第二热传递表面之间的用于第二介质的流通管路Y连通。通过热交换器的合适定位，第二介质(在第二介质流动通过用于第二介质的流通管路Y期间，第二介质已经被第一介质冷却，使得第二介质被冷凝并沉积在第二热传递表面B上)由此能够流动至孔口15a、15b并通过所述孔口15a、15b离开热交换器。
如上所述，本发明还涉及用于在第一和第二介质之间进行热交换的热交换器。热交换器由此包括具有上述构造的板1的堆叠件。板1的堆叠件可以位于或多或少敞开的框架中，并且还提供了用于第一介质和第二介质的管道连接件。取决于热交换器的期望应用或用途，堆叠件中的板1的数量可以变化，热交换器的尺寸也可以变化。
如上文已经示出的，在热交换器的板1的堆叠件中的板布置成使得每个板的用于第一介质(例如用于冷却第二介质的水)的第一热传递表面A抵接堆叠件中毗邻板的第一热传递表面A(参见图10a和10c)，由此借助于相对的障碍物或多个障碍物5在所述板的所述第一热传递表面之间限定用于第一介质的大体U形或正弦曲线形的流通管路X。相对的凹坑9、10和13、相对的围绕用于第二介质的输入孔口和输出孔口3a、3b的外周边缘3aa、3ba以及(在某种程度上)相对的围绕用于移除冷凝的第二介质的孔口15a、15b的外周边缘15aa、15ba当然也有助于限定用于第一介质的流通管路X，但是限定的形状由障碍物或多个障碍物5确定。因此，在包括上述板1的堆叠件的热交换器工作时，在逆流类型的热交换器中，第一介质在其能够通过由在两个毗邻板1的用于第一介质的热传递表面A上的相对的障碍物5限定的引导件或多个引导件之前可以围绕两个相对的用于第二介质的输出孔口3b通过，并且在已经通过引导件或多个引导件之后，第一介质必须在其能够离开用于第一介质的流通管路X之前通过两个另外的相对的用于第二介质的输入孔口3a。在顺流类型的热交换器中，第一介质必须在其能够通过由两个毗邻板1的用于第一介质的热传递表面A上的相对障碍物5限定的引导件或多个引导件之前围绕两个相对的用于第二介质的输入孔口3a通过，并且在已经通过引导件或多个引导件之后，第一介质可以在其离开用于第一介质的流通管路X之前通过两个另外的相对的用于第二介质的输出孔口3b。
另外，板1被堆叠成使得每个板的用于第二介质(例如，待被水冷却的空气)的第二热传递表面B抵接堆叠件中毗邻板的第二热传递表面B，由此在所述板的所述第二热传递表面之间限定用于第二介质的流通管路Y(参见图10b和10c)。相对的凹坑11、12和14以及围绕用于第一介质的输入孔口和输出孔口2a、2b的相对的外周边缘2aa、2ba当然有助于限定用于第二介质的流通管路Y。
第二介质沿着其流通管路Y相对于第一介质优选以交叉流方式流动，即，根据本发明的热交换器优选为交叉流类型的，其中，限定在堆叠件中两个毗邻板的第一热传递表面A之间的用于第一介质的大体U形或正弦曲线形的流通管路X的直的、平行的或大体平行的部分沿着所述板的第一方向D1延伸，在示出的实施例中，所述第一方向垂直于或大体垂直于所述板的纵向方向，并且其中，限定在堆叠件中两个毗邻板的第二热传递表面B之间的用于第二介质的流通管路Y沿着所述板的第二方向D2延伸，所述第二方向垂直于或大体垂直于所述第一方向，在示出的实施例中，所述第二方向沿着或大体沿着所述板的纵向方向。在图10a-c中，用于第一介质的流通管路X沿着垂直于由绘图纸限定的平面的第一方向D1延伸，并且用于第二介质的流通管路Y在由绘图纸限定的平面中延伸。而且，如上所述，第二介质通过用于第二介质的输入孔口3a进入其流通管路中并且通过其输出孔口3b离开流通管路，即在示出的板1的实施例中，第二介质相对于第一介质在用于第一介质的输入孔口和输出孔口2a、2b之间的流动沿着相反的方向流动。然而，可替代地，根据本发明的热交换器(其也如上所述)可以为除了所述交叉流/逆流类型之外的其它类型，例如顺流类型，使得在第二介质通过用于第二介质的输入孔口3a进入其流通管路并且通过其输出孔口3b离开流通管路时，其沿着与第一介质在用于第一介质的输入孔口和输出孔口2a、2b之间的流动相同的方向流动。不过，重要的是，如果不是对用于第二介质的两个孔口3a、3b和流动通过所述孔口的第二介质进行冷却，则至少对用于所述第二介质的输入孔口和通过所述输入孔口进入热交换器的第二介质进行冷却。
板1还堆叠成使得在第一或第二热传递表面A或B彼此面对的两个毗邻板中的一个上的外周凸缘围绕限定在所述热传递表面之间的流通管路X或Y。如上所述，该外周凸缘可以是外周凸缘4。外周凸缘4可以从板1突出，使得外周凸缘围绕所述板的用于第一介质的第一热传递表面A和用于第二介质的第二热传递表面B两者。于是，仅堆叠件中的每一个第二板需要构造有外周凸缘。可替代地，外周凸缘4可以从每一个第二板1突出使得外周凸缘仅围绕用于第二介质的第二热传递表面B(参见图1-4和10a-c)，并且从每一个第二板突出使得外周凸缘仅围绕用于第一介质的第一热传递表面A(参见图5-8、9a-b和10a-c)。于是，堆叠件中的每个板1均需要构造有外周凸缘。
为了提供充分无泄漏、安全可靠、抗压的热交换器，堆叠件中两个毗邻板1的用于第一介质的第一热传递表面A被适当地组装在相对的障碍物或多个障碍物5处、在相对的凹坑9、10、13处以及在围绕用于第二介质的输入孔口和输出孔口3a、3b的相对外周边缘3aa、3ba处，并且堆叠件中两个毗邻板1的用于第二介质的第二热传递表面B被适当地组装在相对的凹坑11、12、14处以及在围绕用于第一介质的输入孔口和输出孔口2a、2b的相对外周边缘2aa、2ba处。
为了提供第一介质和第二介质分别通过其相应的流通管路X和Y的充分无泄漏的流动，围绕板1的外周凸缘4还需要与毗邻板或与其它外周凸缘适当地组装。
尽管已经通过对本发明的优选实施例的描述示出了本发明，并且尽管已经相当详细地描述了这些实施例，但是申请人的意图不是为了限制或以任何方式将所附权利要求的范围限制到这些细节。对于本领域技术人员来说，另外的优势和修改将是显而易见的。因此，本发明在其更宽泛的方面不局限于所显示和描述的具体细节、代表性设备、方法或说明性示例。因此，可以与这些细节有所偏离而不偏离申请人的总体发明构思的范围。另外，应当理解的是，可以进行改进和/或修改而不偏离由下文权利要求所限定的本发明的范围。因此，具体来说，尽管板1由不锈钢制成，但是它也可以由任何其它适当的材料制成。热交换器中的板堆叠件可以位于任何适当材料的框架中。在其期望应用中，热交器可以位于任何适当的位置中，即，如果需要或期望，可以是水平的或竖直的或倾斜的。所限定的热交换器适于用作空气冷却器，因为第二介质(待冷却介质)可以是空气。

Claims (22)

1.用于在第一介质和第二介质之间进行热交换的热交换器的板，
其中，所述板(1)具有矩形形状，其具有两个相对的长侧部(1a, 1b)和两个相对的短侧部(1c, 1d)，
其中，所述板(1)构造有用于第一介质的至少一个输入孔口(2a)和至少一个输出孔口(2b)以及用于第二介质的至少一个输入孔口(3a)和至少一个输出孔口(3b)，
其中，所述板(1)构造成用于第一介质的输入孔口(2a)位于两个长侧部中的一个(1a,1b)和两个短侧部中的一个(1c, 1d)之间的拐角中或附近以及用于第一介质的输出孔口(2b)位于同一长侧部或另一长侧部(1b,1a )和所述两个短侧部中的另一个(1d, 1c)之间的拐角中或附近，
其中，所述板(1)构造成用于第二介质的输入孔口(3a)位于两个长侧部(1a、1b)之间的大体中央并位于两个短侧部中的一个(1c, 1d)附近以及用于第二介质的输出孔口(3b)位于两个长侧部(1a、1b)之间的大体中央并位于所述两个短侧部中的另一个(1d, 1c)附近，
其中，所述板(1)具有用于第一介质的第一热传递表面(A)和相对的用于第二介质的第二热传递表面(B)，其中所述板(1)的第一热传递表面(A)构造有至少一个障碍物(5)，所述至少一个障碍物形成在第一介质在用于第一介质的所述输入孔口和输出孔口(2a, 2b)之间通过期间用于第一介质的流动的引导件的一部分，
其中，所述障碍物(5)彼此相对地定位在所述板的第一热传递表面(A)上，使得它们允许形成用于第一介质的大体U形或正弦曲线形的流通管路(X)，所述流通管路将允许所述第一介质在所述第一介质在用于所述第一介质的所述输入孔口和输出孔口(2a、2b)之间通过期间围绕用于所述第二介质的所述输入孔口(3a)或所述输入孔口和输出孔口(3a, 3b)流动通过，
其中，所述板(1)构造有在所述板的第一热传递表面(A)上围绕用于第二介质的输入孔口和输出孔口(3a、3b)的凹坑(13)，所述凹坑定位成彼此之间的距离在所述用于第二介质的输入孔口和输出孔口的圆周的彼此面对的那些部分上比在所述用于第二介质的输入孔口和输出孔口的圆周的彼此背离的那些部分上大，并且
其中，所述板(1)构造有在所述板的第二热传递表面(B)上围绕用于第二介质的输入孔口和输出孔口(3a、3b)的凹坑(14)，所述凹坑定位成彼此之间的距离在所述用于第二介质的输入孔口和输出孔口的圆周的彼此背离的那些部分上比在所述用于第二介质的输入孔口和输出孔口的圆周的彼此面对的那些部分上大。
2.根据权利要求1所述的板，
其中，所述板(1)构造有设置在所述板的第一热传递表面(A)上的奇数个障碍物(5)，并且
其中，最靠近用于第一介质的输入孔口和输出孔口(2a、2b)的障碍物或多个障碍物(5)构造成从最靠近所述孔口的长侧部(1a, 1b)朝向相对的长侧部(1b, 1a)延伸，以形成用于沿着大体U形或正弦曲线形的流通管路(X)引导所述第一介质的流动的一个或多个引导件的一部分。
3.根据权利要求1所述的板，
其中，所述板(1)构造有设置在所述板的第一热传递表面(A)上的偶数个障碍物(5)，并且
其中，最靠近用于第一介质的输入孔口和输出孔口(2a、2b)的障碍物(5)构造成从最靠近相应孔口的长侧部(1a, 1b)朝向相对的长侧部(1b, 1a)延伸，以形成用于沿着大体U形或正弦曲线形的流通管路(X)引导所述第一介质的流动的引导件的一部分。
4.根据权利要求2所述的板，
其中，所述板(1)构造有位于最靠近用于第一介质的输入孔口和输出孔口(2a、2b)的两个障碍物(5)之间的一个另外的障碍物(5)，并且
其中，所述一个另外的障碍物(5)构造成从与最靠近用于第一介质的所述输入孔口和输出孔口(2a、2b)的障碍物(5)从其延伸的那个长侧部(1a, 1b)相对的长侧部(1b, 1a)朝向相对的长侧部(1a, 1b)延伸，以形成用于沿着大体U形或正弦曲线形的流通管路(X)引导所述第一介质的流动的引导件的一部分。
5.根据权利要求2所述的板，
其中，所述板(1)构造有位于最靠近用于第一介质的输入孔口和输出孔口(2a、2b)的两个障碍物(5)之间的至少两个另外的障碍物(5)，并且
其中，所述至少两个另外的障碍物(5)构造成从两个长侧部(1a, 1b)中的一个朝向相对的长侧部(1b, 1a)交替地延伸，以形成用于沿着大体U形或正弦曲线形的流通管路(X)引导所述第一介质的流动的引导件的一部分。
6.根据权利要求4或5所述的板，
其中，所述一个另外的障碍物(5)或所述至少两个另外的障碍物构造成与从其延伸的相应的长侧部(1a, 1b)分开，以允许第一介质的流动的一部分在所述一个另外的障碍物(5)或所述至少两个另外的障碍物与所述相应的长侧部之间泄漏。
7.根据权利要求1-5中的任一项所述的板，
其中，每个障碍物(5)具有相同的高度(h1)。
8.根据权利要求1-5中的任一项所述的板，
其中，所述板(1)的第二热传递表面(B)构造有至少一个升高部分(7)，所述至少一个升高部分形成在第二介质在用于所述第二介质的所述输入孔口和输出孔口(3a、3b)之间通过期间用于所述第二介质的流动的限制部的一部分。
9.根据权利要求8所述的板，
其中，所述升高部分(7)位于用于第二介质的输入孔口和输出孔口(3a、3b)之间，以在所述第二介质的所述流动到达所述升高部分时允许限制并偏转所述第二介质的流动的至少一部分。
10.根据权利要求1-5、9中的任一项所述的板，
其中，所述板(1)的第一热传递表面(A)和相对的第二热传递表面(B)都构造有凹坑(9,10 , 11,12 )，所述凹坑将限定分别用于第一介质和第二介质的流通管路(X、Y)的高度，并且
其中，在第一热传递表面(A)上的凹坑(9、10)的高度(h1、h2)大于在相对的第二热传递表面(B)上的凹坑(11、12)的高度(h3、h4)。
11.根据权利要求10所述的板，
其中，所述板(1)的第一热传递表面(A)构造有至少一个凹陷部分(7a)，所述至少一个凹陷部分对应于或大体对应于在所述板的第二热传递表面(B)上的升高部分(7)，并且
其中，在所述凹陷部分(7a)中的凹坑(10)的高度(h2)大于在第一热传递表面(A)上的其它凹坑(9)的高度(h1)。
12.根据权利要求11所述的板，
其中，在所述板(1)的第一热传递表面(A)的凹陷部分(7a)外部的凹坑(9)与障碍物或多个障碍物(5)具有相同或大体相同的高度(h1)。
13.根据权利要求10所述的板，
其中，在所述板(1)的第二热传递表面(B)的升高部分(7)上的凹坑(11)的高度(h3)小于在第二热传递表面(B)上的其它凹坑(12)的高度(h4)。
14.根据权利要求1-5、9、11-13中的任一项所述的板，
其中，用于第一介质的输入孔口和输出孔口(2a、2b)在所述板(1)的第二热传递表面(B)上构造有外周边缘(2aa, 2ba)，并且
其中，用于第二介质的输入孔口和输出孔口(3a、3b)在所述板(1)的第一热传递表面(A)上构造有外周边缘(3aa, 3ba)。
15.根据权利要求14所述的板，
其中，在所述板(1)的第二热传递表面(B)上的用于第一介质的输入孔口和输出孔口(2a、2b)的外周边缘(2aa、2ba)具有与第二热传递表面(B)上的在其升高部分(7)外部的凹坑(11)相同或大体相同的高度(h2)，并且其中，在所述板(1)的第一热传递表面(A)上的用于第二介质的输入孔口和输出孔口(3a、3b)的外周边缘(3aa、3ba)具有与第一热传递表面(A)上的所述障碍物或多个障碍物(5)和凹坑(9)相同或大体相同的高度(h1)。
16.根据权利要求1-5、9、11-13、15中的任一项所述的板，
其中，所述板(1)构造有外周凸缘(4)，所述外周凸缘从所述板突出，使得它围绕用于第一介质的第一热传递表面(A)和用于第二介质的第二热传递表面(B)中的任一者或两者。
17.根据权利要求1-5、9、11-13、15中的任一项所述的板，
其中，所述板(1)构造有用于允许移除第二介质的至少一个孔口(15a, 15b)。
18.用于在第一介质和第二介质之间进行热交换的热交换器，
其中，所述热交换器包括根据前述权利要求中的任一项所述的板(1)的堆叠件，并且
其中，所述板(1)堆叠成：
使得两个毗邻板(1)的用于第一介质的第一热传递表面(A)彼此面对并且两个毗邻板的用于第二介质的第二热传递表面(B)彼此面对，由此借助于两个毗邻板的第一热传递表面(A)上的至少一个障碍物(5)在用于第一介质的所述第一热传递表面(A)之间限定用于第一介质的大体U形或正弦曲线形的流通管路(X)以及在用于第二介质的第二热传递表面(B)之间限定用于第二介质的流通管路(Y)，并且
使得在第一热传递表面(A)或第二热传递表面(B)彼此面对的两个毗邻板(1)中的一个上的外周凸缘(4)围绕限定在所述热传递表面之间的流通管路(X, Y)。
19.根据权利要求18所述的热交换器，
其中，所述堆叠件中两个毗邻板(1)的用于第一介质的第一热传递表面(A)组装在相对的障碍物或多个障碍物(5)和相对的凹坑(9、10)处以及组装在围绕所述第一热传递表面(A)中的用于第二介质的输入孔口和输出孔口(3a、3b)的相对的外周边缘(3aa、3ba)处。
20.根据权利要求18或19所述的热交换器，
其中，所述堆叠件中两个毗邻板(1)的用于第二介质的第二热传递表面(B)组装在相对的凹坑(11、12)处以及组装在围绕所述第二热传递表面(B)中的用于第一介质的输入孔口和输出孔口(2a、2b)的相对的外周边缘(2aa、2ba)处。
21.根据权利要求18或19所述的热交换器，
其中，限定在所述堆叠件中两个毗邻板(1)的第一热传递表面(A)之间的用于第一介质的大体U形或正弦曲线形的流通管路(X)的大体平行的直部分沿着所述板的第一方向(D1)延伸，并且
其中，限定在所述堆叠件中两个毗邻板(1)的第二热传递表面(B)之间的用于第二介质的流通管路(Y)沿着所述板的第二方向(D2)延伸，所述第二方向大体垂直于所述第一方向(D1)。
22.包括根据权利要求18-21中的任一项所述的热交换器的空气冷却器，其中，所述第一介质为液体，所述第二介质为空气。
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