CN1061278A

CN1061278A - 螺线形通道热交换器

Info

Publication number: CN1061278A
Application number: CN 91104604
Authority: CN
Inventors: 孙喜权
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-07-05
Filing date: 1991-07-05
Publication date: 1992-05-20

Abstract

一种用螺纹板、夹板和流向分配器组装的螺线形通道热交换器，用螺纹板的两面的螺纹沟和夹板合成螺线形热交换流体通道，用流向分配器控制和分配进入热交换通道的流体。其冷热流体通道在热交换过程中相互平行、一板相隔，处于一种相互嵌围的高效热交换状态。其叠合套装式结构，有利于拆洗和维修。

Description

本发明属热交换器类，是供空调器、热回收等场合使用的螺线形通道热交换器;特别适用于气-气之间或液-液之间的同质流体间的热交换。

常用的用导热性良好的材料制成管道和翅片组成的翅片式热交换器，其热交换由二种温度的流体分别从管道内外与翅片间流过完成。这种热交换器在热交换过程中，因管道内外流体的流通截面，路径等不同，流阻差异大;因管道外流体的流向与管道轴向相交，发生在流向下方，管道后的气流死区使传热工况恶化;因导热材料中热传导的路径不同，热传导在材料中的热阻差异大，因内外热交换面积不同，内外热交换面上的单位面积热交换率差异大。以上差异及问题不利于流体之间的热交换，特别不利于同质流体间的热交换。另一方面，随着人们对热交换器的性能，体积等各方面要求的提高，翅片式热交换器管道内外结构日趋合理，但复杂化;容积热交换面积增大，体积减小但流通空间减小;使翅片式热交换器因使用中尘污复积导致性能降低后，清洗恢复工作困难，常使高效设备却低效使用，造成能源及材料的浪费。

针对上述问题，本发明目的，用等厚板作热传导壁，减小热传导在材料内的热阻差;用螺线形通道减小热交换双方流体的流阻和流阻差;利用同一板材的两个面，作为热交换中的两个热交换面，减小双方单位面积热交换率差;用可拆性叠合套装结构，便利使用中因尘污复积导致性能降低后的清洗恢复和维修。

本发明用螺纹板、夹板和流向分配器，通过叠合套装制成螺线形通道热交换器达到上述目的。其螺纹板用等厚度薄板制成，螺纹板上制有依次排布的深度一致的螺线形走向的螺纹沟道，这些螺线形走向的螺纹沟道可单沟盘绕，可多沟并行盘绕;沟道截面在等同的前提下可取不同的图形;无论左旋或右旋，或左右旋互连成一条沟道的，其两头分别连通流体进出总口。螺纹板一个面的沟道确定也包括了另一面沟道的确定，两个面的沟道一板相隔，相互平行。其夹板是螺纹板上的沟道形成通道的封合件。夹板与螺纹板相合，螺纹板上螺纹沟道的沟沿口与夹板相合密封，形成沿口与夹板间整个沟道长度的密封螺线，这些螺线在同一平面上相互并行，完成同一个面的螺线形走向的沟道间隔离;另一方面，夹板用于螺纹板之间时，是两块螺纹板之间的通道层隔板。流向分配器上顺着轴线方向，将径向园分成等角度的偶数对分配槽;分配槽用槽间分隔板，槽端挡板头尾相连旋转成形。分配槽的槽数和槽的宽度由螺纹上的通道进出口决定;槽的长度由螺纹板、夹板的叠厚决定。流向分配器的外形同螺纹板、夹板上的流体进出总口相配。将上述螺纹板、夹板和流向分配器按顺序叠合套装的螺线形通道热交换器具有以下一些优点：

1、本发明的螺线形通道热交换器的冷热流体通道之间是等厚板构成的热传异壁，其热阻小和热阻差小。

2、本发明的螺线形通道热交换器的冷热流体通道是螺线形通道，具有流线形结构的相同特点，致使流体的流阻小，流阻差小。

3、本发明的螺线形通道热交换器的冷热流体间的热交换面积是同一板材的两个面，使热交换流体双方的单位面积热交换率差小。

4、本发明的螺线形通道热交换器的流向分配器上分配槽的等角度和整个分配器的园筒形，使实际使用中流体方向和热交换通道的变换比较容易。

5、因本发明的螺线形通道热交换器的叠合套装结构，便利了使用中因尘污复积导致性能降低后的拆洗恢复和维修。

下面对本发明的内容通过附图所示的实施例作进一步的描述。参见图一至图六。

图一是本发明螺线形通道热交换器的实施例的侧视局部剖视图。

图二是图一中八通道等三角截面互旋对称螺纹板8的视图。

图三是图二中Ⅰ-Ⅰ放大剖面。

图四是图一中平夹板18的视图。

图五是图一中八通道流向分配器19的主视图。

图六是图五的左视图。

如图所示，本发明的螺线形通道热交换器的一个实施例中，螺线形通道热交换器1的通道体2由二种部件构成，n块八通道等三角截面互旋对称螺纹板8和n+1块平夹板18，套装在通道体2的流体进出总口13中的八通道流向分配器19有2只。本实施例螺线形通道热交换器1以中轴线3、轴心位置14成轴对称结构，箭头4、5、6、7分别为高温和低温流体的流向。述说其工作前，先将螺纹板8、夹板18、流向分配器19的结构及工况述说如下：

如图所示，螺纹板8中，在四周非通道区分布着六个按装定位孔9;螺线10按规律分布在二个不同高度的平面上;螺线10从流体进出总口13a的边沿区起，先左旋后右旋至流体进出总口13b的边沿区止;在螺线10的两端，通道截面变形区11和截面变形过渡线12匀布在流体进出总口13的周边;轴心位置14是螺纹板8的轴对称结构的轴心线垂交处;平夹板18是按螺纹板1的平面投影制成的平板。

螺线形通道的形成，由螺纹板8的两面相贴平夹板18完成。螺纹板8上的螺线10，这里不考虑重复，从外向内数按奇数螺线10在同一平面上，偶数螺线10则在另一平面上的规律分布;当与平夹板相贴时，螺线10成为通道之间的密封线;如螺线10a和10c是沟形道15a的二条密封线，螺线10b和10d是峰形道15b的二条密封线，以此类推至所有螺线和沟形道与峰形道的组合。由于结构形成需要，外层螺线10a须加辅助螺线形成封闭的螺线10a。流体进出总口13的周边上的八个通道截面变形区14成星状匀布，分别由等三角通道截面15变形为矩形截面流体进出口16形成，变形过渡线12在矩形进出口16中为过渡线17。八个通道口按奇数或偶数分组，分别属螺纹板8两面的沟形通道或峰形通道，这两种通道一板相隔，相互平行。同螺纹板的通道口及流体进出总口相配的流向分配器19中，由槽端扇形挡板22和槽间隔板23构成分配槽24。流体沿箭头20、21、25、26进出分配槽24，完成流体流向控制和分配，弧行箭头27，指转动一个分配槽24的角度，可完成通道和流向或其一的转换。流向分配器对制造时的材料无特殊要求，本实施例中使用非金属注塑而成。

热交换流体由流向分配器完成流向控制和通道分配，当热交换的两种流体沿箭头20和21进入流向分配器19的两端时，左端箭头20所示的一部分沿箭头20a进入分隔板23a和23b形成的分配槽24a中，被槽端扇形挡板22b挡住又沿箭头25a所示径向流出，进入相对应的矩形口螺线形通道;右端箭头21所示的一部分，沿箭头21a进入分隔板23b和23c形成的分配槽24b中，被槽端扇形挡板22a挡住时，沿箭头26a所示径向流出，进入相对应的矩形口螺线形通道;流向分配器19上的八个分配槽由八块槽端扇形挡板22和八块分隔板23头尾相连并绕同一轴线旋转成形，构成相间相嵌的在轴向上分成二组，径向上为八个相等角度的分配槽24的结构，达到二种温度的流体导向和分配，实际使用中，若使一个流向分配器19转动一个槽的角度，就可完成冷热通道和流向或二者之一的转换。

如图一所示，将上述三种部件叠合组装时，应将二只流向分配器19的分配槽24分别对准纵列热交换通道的矩形进出口16，组成完整的热交换通道。这种螺线形通道热交换器1进行热交换时，当高温流体13沿箭头4方向流入流向分配器19a的一组共四个分配槽24中，被槽端扇形挡板22挡住，又从分配槽流向对应的奇数或偶数列矩形进出口16进入等三角截面通道中，经左旋和右旋流动，从右侧流向分配器19b中一组的四个分配槽24中转向上部，沿箭头5流出;同时间内低温流体沿箭头6方向，从流向分配器19b的另一组的四个分配槽24径向流进相对应的矩形进出口16进入等三角截面通道中，经左旋和右旋流动，从左侧流向分配器19a下部另一组的四个分配槽24，沿箭头7方向流出，完成热交换过程。在上述热交换过程中，冷热流体间上下左右相互平行、一板相隔、热阻小;除外表通道所有内层通道均处在一种热通道包围冷通道，冷通道包围热通道的相互嵌围的高效热交换状态，冷热通道截面的相同性和流动过程的流线性，使冷热流体流阻小、流阻差小;这种螺线形通道热交换器的叠装式结构，方便了因尘污复积导致性能降低后的拆洗恢复性能的工作和因个别部件损坏后的更换维修。

Claims

1、螺线形通道热交换器的特征在于：热交换过程由冷热流体流过一板相隔、相互嵌围的螺线形通道完成。冷热流体由流向分配器控制和分配进入螺线形通道，构成螺线形热交换器的螺纹板、夹板和流向分配器用叠合套装的方式完成。

2、权利要求1所述的螺线形通道热交换器的特征在于：热交换过程中冷热流体流过的螺线形通道由螺纹板和夹板相合构成。冷热流体通道一板相隔、相互平行，并处于冷通道包围热通道，热通道包围冷通道的互围互嵌状态。冷热通道的两端分别连通一个流体进出总口。由与流体进出总口相配的流向分配器中相对应的分配槽完成冷热流体的分配。

3、权利要求2所述的螺线形通道热交换器的特征在于：用螺纹板和夹板构成冷热流体通道，在于螺纹板上盘绕排布着相互平行、深度一致的一条或二条以上的螺线形的螺纹沟，这些螺线形的螺纹沟或左旋、或右旋，或相连成互旋形，其两端分别连通流体进出总口，其沟通截面采用等三角形，或矩形或其它可构成沟道的截面。

4、权利要求3所述的螺线形通道热交换器的特征在于：热交换过程中冷热流体流过的螺线形通道由螺纹板上的螺纹沟和夹板合成。其螺线形螺纹沟在非矩形截面沟道时，沟道两端连通流体进出总口处有一变形区，完成沟道的非矩形截面变矩形截面的变换。

5、权利要求2所述的螺线形通道热交换器的特征在于：由螺纹板和夹板合成的螺线形通道的两端所连通的流体进出总口的径向上，等角度排布着偶数列矩形通道口，这些矩形通道口与流向分配器的分配槽相对应构成热交换分配的纵列通道口。

6、权利要求5所述的螺线形通道热交换器的特征在于：与螺纹板相合的构成流体通道的夹板是按螺纹板平面投影制成。

7、权利要求1所述的螺线形通道热交换器的特征在于：热交换冷热流体流入螺线形通道由流向分配器控制和分配。流向分配器的径向外园与螺纹板上的流体进出总口相配，其长度同螺纹板、夹板的叠厚相配，沿径向园周等角度地匀布着同螺纹板上的通道口相对应的偶数对分配槽，其分配槽由槽端扇形挡板和槽间隔板构成。