CN106403688B - 一种换热器芯部 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型换热器芯部，属于机械设计技术领域。该换热器芯部包括蚀刻板、成型板和隔板；蚀刻板上蚀刻有换热流道；换热流道由交替设置的直流道和椭圆形流道组成，其中：直流道和椭圆形流道相通；椭圆形流道的长轴与直流道沿液体流动方向的中心轴位于同一直线上；n个蚀刻板和m个成型板交替放置，其中n≥1，m≥1，m和n均为正整数；相邻蚀刻板的蚀刻面与成型板之间、相邻两个成型板之间、相邻两个蚀刻板的蚀刻面之间均设有隔板。本发明换热器芯部糅合了微通道换热器和板式换热器的特点，可以满足工质清洁度不高的使用工况，特别适用于海上工作平台的天然气的冷却工序。

Description

一种换热器芯部

技术领域

本发明涉及一种换热器芯部，属于换热设计技术领域。

背景技术

目前，微通道换热器已广泛的应用到船舶、汽车、空调等行业，微通道换热器由于其体积小、重量轻、已经成为了当今换热器研究开放的重要新方向。由于微通道管道狭窄，对流体工质的清洁程度要求较高，目前用于换热器的流体工质清洁度不一，当使用清洁度不高的工质时，经常会出现因流道内结垢，或工质内颗粒物直径过大而堵塞的情况发生，降低了换热器的使用寿命。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种换热器芯部，采用的技术方案如下：

本发明的目的在于提供一种换热器芯部，包括蚀刻板1、成型板2和隔板3；所述蚀刻板1上蚀刻有换热流道11；所述换热流道11由交替设置的直流道111和椭圆形流道112组成，其中：所述直流道111和椭圆形流道112相通；所述椭圆形流道112的长轴与直流道111沿液体流动方向的中心轴位于同一直线上；所述n个蚀刻板1和m个成型板2交替放置，其中n≥1，m≥1，m和n均为正整数；相邻所述蚀刻板1的蚀刻面与成型板2之间、相邻两个所述成型板2之间、相邻两个所述蚀刻板1的蚀刻面之间均设有隔板3。

多个所述直流道111和所述椭圆形流道112形成渐缩渐扩结构。

优选地，所述m与n相等。更优选地，m和n均为1。

优选地，所述蚀刻板1的一面或两面蚀刻有换热流道11。

优选地，所述直流道111为平行通道，宽度为2mm-10mm；所述椭圆形流道112，长轴为10mm-30mm，短轴为4mm-15mm；相邻两条所述椭圆形流道112的圆心距为15mm-50mm；所述相邻两条换热流道11沿流体流动方向的中心轴之间的距离为3mm-15mm。

更优选地，所述直流道111的宽度为5mm；所述椭圆形流道112，长轴为20mm，短轴为10mm；相邻两条所述椭圆形流道112的圆心距为30mm；所述相邻两条换热流道11沿流体流动方向的中心轴之间的距离为10mm。

优选地，相邻两条所述换热流道11的椭圆形流道112相互错开设置。

优选地，每条所述换热流道11的走向呈直线形、之字形或Z字形。

优选地，所述蚀刻板1上还设有导流流道12，导流流道12连接换热流道11并延伸至板片的边缘。

优选地，所述成型板2的流道为直流道，垂直于所述成型板2所在的平面且与直流道相互垂直的截面为多个“几”字形直线排列的结构；每个所述成型板2非进出口部分设有挡板4。

优选地，所述蚀刻板1的流体进出口沿板片的四周任意方向布置；所述成型板2的流体进出口沿板片的四周任意方向布置；所述蚀刻板1的流体进出口和成型板2的流体进出口相互错开。

本发明中蚀刻面是指蚀刻板上蚀刻有换热流道的一面；蚀刻板1的一面或两面蚀刻有换热流道11；当蚀刻板1的蚀刻面与成型板2相对接时，通过隔板3隔开；当两个成型板2相对接时，通过隔板3隔开；当两个蚀刻板1的蚀刻面相对接时，通过隔板3隔开。

更优选地，所述换热器芯部，包括蚀刻板1、成型板2和隔板3；所述蚀刻板1上蚀刻有换热流道11和导流流道12；所述导流流道12连接换热流道11并延伸至板片的边缘；所述换热流道11由交替设置的直流道111和椭圆形流道112组成，其中：所述直流道111和椭圆形流道112相通；所述椭圆形流道112的长轴与直流道111沿液体流动方向的中心轴位于同一直线上；相邻两条所述换热流道11的椭圆形流道112相互错开设置；所述直流道111为平行通道，直流道111的宽度为2mm；所述椭圆形流道112，长轴为8mm，短轴为4mm；相邻两条所述椭圆形流道112的圆心距为10mm；所述n个蚀刻板1和m个成型板2交替放置，其中n≥1，m≥1，m和n均为正整数；相邻所述蚀刻板1的蚀刻面与成型板2之间、相邻两个所述成型板2之间、相邻两个所述蚀刻板1的蚀刻面之间均设有隔板3；每个所述成型板2两端设有两个挡板4。

本发明中每条换热流道11彼此之间独立设置，没有相交的部分(不相交)。

本发明中流道方向呈直线形、之字形或Z字形。

本发明中直流道111是指流道为平行通道，流道走向趋势呈直线形。本发明中椭圆形流道112是指流道呈椭圆形，椭圆形流道由两个弧形管道组成椭圆形的流道，并且椭圆形长轴所在的两端设有流体的进口和出口。

本发明中板片的形状可以根据实际情况设置成任意形状，如长方形，正方形等。当成型板2为长方形时，其流道的进出口设置在长方形的宽边上，蚀刻板1呈长方形，其流道的进出口设置在长方形的长边上。当成型板4呈正方形时，蚀刻板1也呈正方形，蚀刻板1和成型板2的流道的进出口设置在正方形的不同边上。

本发明中所述蚀刻板3是通过化学蚀刻的方式在板片上加工出流道的，该流道通过直流道贯穿连通椭圆结构的流道最终形成渐缩渐扩的流道结构，该种流道能够使流体有更大的传动能，更利于流体内杂质穿过狭窄的微通道流道的间隙，此种蚀刻板不易堵塞，能够解决微通道板片流道内易结垢或工质内颗粒物直径过大而堵塞的问题，本发明提供的蚀刻板3可以降低对流体工质清洁度的要求。

本发明中成型板的侧向(纵截面)是多个“几”子形并排直线排列的结构，“几”子形的结构可以使流体中的大颗粒顺利通过，适用于流体清洁程度较低的工质，配合本发明蚀刻板3使用可以极大限度地降低清洁工质对于换热介质在清洁度上的依赖，同样能够解决微通道板片流道内易结垢或工质内颗粒物直径过大而堵塞的问题，可以降低对流体工质清洁度的要求。

本发明换热器芯部特点为：

1)蚀刻板1的换热流道11采用直流道111和椭圆流道112相互交替连通设置，通过直流道111贯穿连通椭圆形流道112，最终形成渐缩渐扩的流道结构，此种结构能够使流体有更大的传动能，更利于流体内杂质穿过狭窄的微通道流道的间隙，不易发生堵塞降低对流体工质清洁度的要求，同时通过蚀刻加工出的流道尺寸较小，但工质流速相对较快，换热效果非常好；

2)成型板2适用于流体清洁程度较低的工质，“几”子形的结构可以使流体中的大颗粒顺利通过，两者配合使用可以最大限度地降低清洁工质对于换热介质在清洁度上的依赖；

3)流道进出口可以通过导流流道位于板片的四周的任意位置；根据流道进出口位置的不同可以逆流(顺流)换热，也可以错流换热；

4)根据不同流体的换热特性，成型板2和蚀刻板1的流道结构可以设计成任意尺寸，以满足换热需求；

5)隔板3可以避免流体间混流。

本发明有益效果：

本发明换热器芯部的优点在于，流道采用渐缩渐扩的结构，同时糅合了微通道换热器和板式换热器的特点，能够解决微通道板片流道内易结垢或工质内颗粒物直径过大而堵塞的问题，可以满足工质清洁度不高的使用工况，降低对流体工质清洁度的要求。此种换热器芯部特别使用于海上工作平台的天然气的冷却工序。

附图说明

图1为实施例1板片之间交替设置示意图；

(1，蚀刻板；11，换热流道；111，直流道；112，椭圆形流道；12，导流流道；2，成型板；3，隔板；4，挡板)。

图2为实施例1中成型板结构示意图。

图3为实施例1中蚀刻板直线型换热流道结构示意图；

(11，换热流道；111，直流道；112，椭圆形流道；12，导流流道)。

图4为换热流道的局部放大示意图。

图5为实施例4板片之间交替设置示意图；

(1，蚀刻板；11，换热流道；111，直流道；112，椭圆形流道；12，导流流道；2，成型板；3，隔板；4，挡板)。

图6为实施例4中蚀刻板Z字形换热流道结构示意图；

(11，换热流道；111，直流道；112，椭圆形流道；12，导流流道)。

图7为实施例4成型板结构示意图。

图8为供三种流体热交换的板片交替设置示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”和“竖着”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，亦可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多组”、“多根”的含义是两个或两个以上。

实施例1：

结合图1-4，本实施例提供一种换热器芯部，包括蚀刻板1、成型板2和隔板3；蚀刻板1上蚀刻有换热流道11；换热流道11由交替设置的直流道111和椭圆形流道112组成，其中：所述直流道111和椭圆形流道112相通；椭圆形流道112的长轴与直流道111沿液体流动方向的中心轴位于同一直线上；n个蚀刻板1和m个成型板2交替放置，其中n≥1，m≥1，m和n均为正整数；相邻蚀刻板1的蚀刻面与成型板2之间设有隔板3。m和n均为1。

多个所述直流道111和所述椭圆形流道112形成渐缩渐扩结构。

蚀刻板1的一面蚀刻有换热流道11。相邻两条所述换热流道11的椭圆形流道112相互错开设置。每条换热流道11的走向呈直线形。

直流道111的宽度为5mm；所述椭圆形流道112，长轴为20mm，短轴为10mm；相邻两条所述椭圆形流道112的圆心距为30mm；所述相邻两条换热流道11沿流体流动方向的中心轴之间的距离为10mm。

蚀刻板1上还设有导流流道12，导流流道12连接换热流道11并延伸至板片的边缘。

成型板2的流道为直流道，垂直于所述成型板2所在的平面且与直流道相互垂直的截面为多个“几”字形直线排列的结构；每个所述成型板2非进出口部分设有两个挡板4。

蚀刻板1的流体进出口沿板片的四周任意方向布置；成型板2的流体进出口沿板片的四周任意方向布置；蚀刻板1的流体进出口和成型板2的流体进出口相互错开。

直流道111为平行通道，且流道流体走向趋势呈直线形。椭圆形流道112是指流道呈椭圆形，椭圆形流道由两个弧形管道组成椭圆形的流道，并且椭圆形长轴所在的两端设有流体的进口和出口。

成型板2为长方形，其流道的进出口设置在长方形的长边上，蚀刻板3呈长方形，其流道的进出口设置在长方形的宽边上。

实施例2

直流道111为平行通道，宽度为2mm；椭圆形流道112，长轴为10mm，短轴为4mm；相邻两条所述椭圆形流道112的圆心距为15mm；所述相邻两条换热流道11沿流体流动方向的中心轴之间的距离为3mm。

实施例3

直流道111为平行通道，宽度为10mm；所述椭圆形流道112，长轴为30mm，短轴为15mm；相邻两条所述椭圆形流道112的圆心距为50mm；所述相邻两条换热流道11沿流体流动方向的中心轴之间的距离为15mm。

实施例4

结合图5-7，本实施例与实施例1的区别在于：成型板4为长方形，其流道的进出口设置在长方形的宽边上，蚀刻板3呈长方形，蚀刻板3上的每条换热流道31的走向呈Z字形，其流道的进出口设置在长方形的长边上。

实施例5

本实施例与实施例1的区别在于：成型板4为长方形，其流道的进出口设置在长方形的宽边上，蚀刻板3呈长方形，蚀刻板3上的每条换热流道31的走向呈之字形，其流道的进出口设置在长方形的长边上。

实施例6

本实施例与实施例1的区别在于：蚀刻板1的两面均蚀刻有换热流道11，蚀刻板1的每个蚀刻面和相邻成型板2之间均设有隔板3。

实施例7

本实施例与实施例1的区别在于：n个蚀刻板1和m个成型板2交替放置，其中n大于1，m大于1，m和n均为正整数。本实施例中n个相邻的蚀刻板构成蚀刻板组和m个相邻的成型板构成成型板组，两组之间进行交替放置，m和n是任意大于1的正整数，m和n可以相等也可以不相等。如图8所示，为上述方案中的一种情况，此方案中一个交替单元由一个成型板2与两个蚀刻板叠放在一起构成，两个蚀刻板的换热流道的方向互为镜像关系，可以供三种流体同时进行热交换。

本发明中隔板3可以避免流体间混流。蚀刻面是指蚀刻板上蚀刻有换热流道的一面；蚀刻板1的一面或两面蚀刻有换热流道11；当蚀刻板1的蚀刻面与成型板2相对接时，通过隔板3隔开；当两个成型板2相对接时，通过隔板3隔开；当两个蚀刻板1的蚀刻面相对接时，通过隔板3隔开。

本发明中所述蚀刻板1是通过化学蚀刻的方式在板片上加工出流道的，该流道通过直流道贯穿连通椭圆结构的流道最终形成渐缩渐扩的流道结构，该种流道能够使流体有更大的传动能，更利于流体内杂质穿过狭窄的微通道流道的间隙，此种蚀刻板不易堵塞，能够解决微通道板片流道内易结垢或工质内颗粒物直径过大而堵塞的问题，本发明提供的蚀刻板3可以降低对流体工质清洁度的要求。

本发明中成型板的侧向(纵截面)是多个“几”子形并排直线排列的结构，“几”子形的结构可以使流体中的大颗粒顺利通过，适用于流体清洁程度较低的工质，配合本发明蚀刻板3使用可以极大限度地降低清洁工质对于换热介质在清洁度上的依赖，同样能够解决微通道板片流道内易结垢或工质内颗粒物直径过大而堵塞的问题，可以降低对流体工质清洁度的要求。

本发明换热器芯部特点为：

1)蚀刻板1的换热流道11采用直流道111和椭圆流道112相互交替连通设置，通过直流道111贯穿连通椭圆形流道112，最终形成渐缩渐扩的流道结构，此种结构能够使流体有更大的传动能，更利于流体内杂质穿过狭窄的微通道流道的间隙，不易发生堵塞降低对流体工质清洁度的要求，同时通过蚀刻加工出的流道尺寸较小，但工质流速相对较快，换热效果非常好；

2)成型板2适用于流体清洁程度较低的工质，“几”子形的结构可以使流体中的大颗粒顺利通过，两者配合使用可以最大限度地降低清洁工质对于换热介质在清洁度上的依赖；

3)流道进出口可以通过导流流道位于板片的四周的任意位置；根据流道进出口位置的不同可以逆流(顺流)换热，也可以错流换热；

4)根据不同流体的换热特性，成型板2和蚀刻板1的流道结构可以设计成任意尺寸，以满足换热需求；

5)隔板3可以避免流体间混流。

虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (8)

1.一种换热器芯部，其特征在于，包括蚀刻板(1)、成型板(2)和隔板(3)；所述蚀刻板(1)上蚀刻有换热流道(11)；所述换热流道(11)由交替设置的直流道(111)和椭圆形流道(112)组成，其中：所述直流道(111)和椭圆形流道(112)相通；所述椭圆形流道(112)的长轴与直流道(111)沿液体流动方向的中心轴位于同一直线上；n个所述蚀刻板(1)和m个所述成型板(2)交替放置，其中n≥1，m≥1，m和n均为正整数；相邻所述蚀刻板(1)的蚀刻面与成型板(2)之间、相邻两个所述成型板(2)之间、相邻两个所述蚀刻板(1)的蚀刻面之间均设有隔板(3)，相邻两条所述换热流道(11)的椭圆形流道(112)相互错开设置，每条所述换热流道(11)的走向呈直线形、之字形或Z字形。

2.根据权利要求1所述换热器芯部，其特征在于，所述m与n相等。

3.根据权利要求1所述换热器芯部，其特征在于，所述蚀刻板(1)的一面或两面蚀刻有换热流道(11)。

4.根据权利要求1所述换热器芯部，其特征在于，所述直流道(111)为平行通道，宽度为2mm-10mm；所述椭圆形流道(112)，长轴为10mm-30mm，短轴为4mm-15mm；相邻两条所述椭圆形流道(112)的圆心距为15mm-50mm；所述相邻两条换热流道(11)沿流体流动方向的中心轴之间的距离为3mm-15mm。

5.根据权利要求4所述换热器芯部，其特征在于，所述直流道(111)的宽度为5mm；所述椭圆形流道(112)，长轴为20mm，短轴为10mm；相邻两条所述椭圆形流道(112)的圆心距为30mm；所述相邻两条换热流道(11)沿流体流动方向的中心轴之间的距离为10mm。

6.根据权利要求1所述换热器芯部，其特征在于，所述蚀刻板(1)上还设有导流流道(12)，导流流道(12)连接换热流道(11)并延伸至板片的边缘。

7.根据权利要求1所述换热器芯部，其特征在于，所述成型板(2)的流道为直流道，垂直于所述成型板(2)所在的平面且与直流道相互垂直的截面为多个“几”字形直线排列的结构；每个所述成型板(2)非进出口部分设有挡板(4)。

8.根据权利要求1-7任一所述换热器芯部，其特征在于，所述蚀刻板(1)的流体进出口沿板片的四周任意方向布置；所述成型板(2)的流体进出口沿板片的四周任意方向布置；所述蚀刻板(1)的流体进出口和成型板(2)的流体进出口相互错开。