CN106440914B - 一种换热器芯部 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型换热器芯部，包括盖板、第1换热板片组、第2换热板片组…第n换热板片组，换热板片组交替叠放，盖板叠放于换热板片组外侧，每个换热板片组包括一个以上由基体和化学蚀刻在基体上的换热流道组成的换热板片；不同换热板片组的流体进、出口在垂直于板片方向的投影不重叠；换热流道由交替设置的相通的直流道和椭圆形流道组成；基体上对应换热流体的进、出口位置的边缘处有凹口；同一换热板片组上的凹口在垂直于换热板片方向的投影相互重叠；n为不小于3的正整数。本发明换热器芯部采用渐缩渐阔流道，避免流道堵塞，同时凹口设计可以减少使用过程中的开焊现象，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。

同时，换热器芯部通常需要结合封头法兰使用，在芯部的板片上需形成焊接点，而在换热器工作过程中，大范围反复温度变化会造成换热器板片及焊接点材料的形变，常常造成开焊。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种换热器芯部，技术方案为：

所述换热器芯部包括盖板1、第1换热板片组、第2换热板片组…第n换热板片组，其中第1换热板片组、第2换热板片组…第n换热板片组交替叠放，盖板1叠放于换热板片组外侧，其中第1换热板片组承载第1种热交换流体，第2换热板片组承载第2种热交换流体…第n换热板片组承载第n种热交换流体；每个换热板片组包括一个以上相同的换热板片2；所述换热板片2由基体21和通过化学蚀刻在基体上加工出的换热流道22组成，换热流道两端位于基体的侧边上、分别为换热流体的进、出口；不同换热板片组的流体进、出口在垂直于换热板片方向的投影上彼此错开、不互相重叠；每个换热板片组中的不同换热板片的流体进、出口在垂直于换热板片方向的投影上互相重叠；所述换热流道22由交替设置的直流道221和椭圆形流道222组成；所述直流道221和椭圆形流道222相通；所述椭圆形流道222的长轴与直流道221沿液体流动方向的中心轴位于同一直线上；基体21上对应换热流体的进、出口位置的边缘处有凹口24；同一换热板片组上的凹口24在垂直于换热板片方向的投影相互重叠；其中n为不小于3的正整数。

优选地，所述直流道221为平行通道，宽度为2mm-10mm；所述椭圆形流道222，长轴为10mm-30mm，短轴为4mm-15mm；相邻两条所述椭圆形流道222的圆心距为15mm-50mm；所述相邻两条换热流道21沿流体流动方向的中心轴之间的距离为3mm-15mm；凹口24在平行于与其连接的换热流道22的直流道221的方向上的长度为1cm-20cm。

优选地，所述直流道221的宽度为5mm；所述椭圆形流道222，长轴为20mm，短轴为10mm；相邻两条所述椭圆形流道222的圆心距为30mm；所述相邻两条换热流道21沿流体流动方向的中心轴之间的距离为10mm；凹口24在平行于与其连接的换热流道22的直流道221的方向上的长度为10cm。

优选地，相邻两条所述换热流道22的椭圆形流道222相互错开设置。

优选地，所述每条换热流道22的走向呈直线形、之字形或Z字形。

优选地，所述换热板片2上还设有导流流道23，导流流道23连接换热流道22并延伸至板片的边缘。

优选地，所述交替叠放表示在换热器芯部中与任一换热板片组相邻的换热板片组为除它自身外的任意换热板片组。

优选地，相邻的两个换热板片组的换热流道在垂直于换热板片方向的投影上有相互重叠的部分用于热交换。

优选地，换热流道位于基体的一面或两面，相邻的换热板片之间的换热流道面不相邻或相邻，在换热流道面相邻的两换热板片之间设有隔板，所述隔板为未蚀刻换热流道的基体。

本发明的一个优选方案中，所述换热器芯部包括盖板1、第1换热板片组、第2换热板片组…第n换热板片组，其中第1换热板片组、第2换热板片组…第n换热板片组交替叠放，盖板1叠放于换热板片组外侧，其中第1换热板片组承载第1种热交换流体，第2换热板片组承载第2种热交换流体…第n换热板片组承载第n种热交换流体；每个换热板片组包括一个以上相同的换热板片2；所述换热板片2由基体21和通过化学蚀刻在基体上加工出的换热流道22组成，换热流道两端位于基体的侧边上、分别为换热流体的进、出口；不同换热板片组的流体进、出口在垂直于换热板片方向的投影上彼此错开、不互相重叠；所述换热流道22由交替设置的直流道221和椭圆形流道222组成；所述直流道221和椭圆形流道222相通；所述椭圆形流道222的长轴与直流道221沿液体流动方向的中心轴位于同一直线上；基体21上对应换热流体的进、出口位置的边缘处有凹口24；同一换热板片组上的凹口24在垂直于换热板片方向的投影相互重叠；其中n为不小于3的正整数；所述直流道221的宽度为5mm；所述椭圆形流道222，长轴为20mm，短轴为10mm；相邻两条所述椭圆形流道222的圆心距为30mm；所述相邻两条换热流道21沿流体流动方向的中心轴之间的距离为10mm；凹口24在平行于与其连接的换热流道22的直流道221的方向上的长度为10cm；相邻两条所述换热流道22的椭圆形流道222相互错开设置；每条换热流道22的走向呈直线形。

本发明中每条换热流道22彼此之间独立设置，没有相交的部分(不相交)。

本发明中流道方向可以为直线形、之子形或Z字形。

本发明中直流道221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222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。

本发明中所述换热板片2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，本发明提供的换热板片2可以降低对流体工质清洁度的要求。同时，换热板片的基体上对应换热流体的进、出口位置的边缘处有凹口，这一结构使得板片上连接封头的焊接点可以远离换热流道，减少温度变化对焊接点的影响，避免使用过程中由于温度变化造成开焊。

本发明换热器芯部特点为：

1)换热板片2的换热流道22采用直流道221和椭圆流道222相互交替连通设置，通过直流道221贯穿连通椭圆形流道222，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)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；

3)根据不同流体的换热特性，换热板片2的流道结构可以设计成任意尺寸，以满足换热需求；

4)隔板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。同时，换热板片的基体上对应换热流体的进、出口位置的边缘处有凹口，这一结构使得板片上连接封头的焊接点可以远离换热流道，减少温度变化对焊接点的影响，避免使用过程中由于温度变化造成开焊。

附图说明

图1为本发明实施例1结构示意图；

图2换热板片直线型换热流道结构示意图；

图3为换热板片直线型换热流道的局部放大示意图；

图4为换热板片Z字形换热流道结构示意图；

上述附图中：1，盖板；2，换热板片；21，基体；22，换热流道；221，直流道；222，椭圆形流道；23，导流流道；24，凹口。

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，

包括盖板1、第1换热板片组、第2换热板片组、第3换热板片组，其中第1换热板片组、第2换热板片组、第3换热板片组交替叠放，盖板1叠放于换热板片组外侧，其中第1换热板片组承载第1种热交换流体，第2换热板片组承载第2种热交换流体，第3换热板片组承载第3种热交换流体；每个换热板片组包括一个换热板片2；所述换热板片2由基体21和通过化学蚀刻在基体上加工出的换热流道22组成，换热流道两端位于基体的侧边上、分别为换热流体的进、出口；不同换热板片组的流体进、出口在垂直于换热板片方向的投影上彼此错开、不互相重叠；每个换热板片组中的不同换热板片的流体进、出口在垂直于换热板片方向的投影上互相重叠；所述换热流道22由交替设置的直流道221和椭圆形流道222组成；所述直流道221和椭圆形流道222相通；所述椭圆形流道222的长轴与直流道221沿液体流动方向的中心轴位于同一直线上。

所述直流道221为平行通道，宽度为2mm；所述椭圆形流道222，长轴为10mm，短轴为4mm；相邻两条所述椭圆形流道222的圆心距为15mm；所述相邻两条换热流道21沿流体流动方向的中心轴之间的距离为3mm。相邻两条所述换热流道22的椭圆形流道222相互错开设置。基体21上对应换热流体的进、出口位置的边缘处有凹口24；同一换热板片组上的凹口24在垂直于换热板片方向的投影相互重叠；凹口24在平行于与其连接的换热流道22的直流道221的方向上的长度为1cm；所述第1换热板片组每条换热流道22的走向呈直线形，第2和第3换热板片组每条换热流道22的走向呈Z字形。所述换热板片2上还设有导流流道23，导流流道23连接换热流道22并延伸至板片的边缘。所述交替叠放表示在换热器芯部中与任一换热板片组相邻的换热板片组为除它自身外的任意换热板片组。相邻的两个换热板片组的换热流道在垂直于换热板片方向的投影上有相互重叠的部分用于热交换。换热流道位于基体的一面，相邻的换热板片之间的换热流道面不相邻。

实施例2

包括盖板1、第1换热板片组、第2换热板片组、第3换热板片组、第4换热板片组，其中第1换热板片组、第2换热板片组、第3换热板片组、第4换热板片组交替叠放，盖板1叠放于换热板片组外侧，其中第1换热板片组承载第1种热交换流体，第2换热板片组承载第2种热交换流体，第3换热板片组承载第3种热交换流体，第4换热板片组承载第4种热交换流体；每个换热板片组包括2个换热板片2；所述换热板片2由基体21和通过化学蚀刻在基体上加工出的换热流道22组成，换热流道两端位于基体的侧边上、分别为换热流体的进、出口；不同换热板片组的流体进、出口在垂直于换热板片方向的投影上彼此错开、不互相重叠；每个换热板片组中的不同换热板片的流体进、出口在垂直于换热板片方向的投影上互相重叠；所述换热流道22由交替设置的直流道221和椭圆形流道222组成；所述直流道221和椭圆形流道222相通；所述椭圆形流道222的长轴与直流道221沿液体流动方向的中心轴位于同一直线上。

所述直流道221为平行通道，宽度为10mm；所述椭圆形流道222，长轴为30mm，短轴为15mm；相邻两条所述椭圆形流道222的圆心距为50mm；所述相邻两条换热流道21沿流体流动方向的中心轴之间的距离为15mm。相邻两条所述换热流道22的椭圆形流道222相互错开设置。基体21上对应换热流体的进、出口位置的边缘处有凹口24；同一换热板片组上的凹口24在垂直于换热板片方向的投影相互重叠；凹口24在平行于与其连接的换热流道22的直流道221的方向上的长度为20cm；所述第1换热板片组每条换热流道22的走向呈直线形，第2、第3和第4换热板组片每条换热流道22的走向呈之字形。所述换热板片2上还设有导流流道23，导流流道23连接换热流道22并延伸至板片的边缘。所述交替叠放表示在换热器芯部中与任一换热板片组相邻的换热板片组为除它自身外的任意换热板片组。相邻的两个换热板片组的换热流道在垂直于换热板片方向的投影上有相互重叠的部分用于热交换。换热流道位于基体的两面，相邻的两换热板片之间设有隔板，所述隔板为未蚀刻换热流道的基体。

实施例3

与实施例1的区别在于：所述直流道221的宽度为5mm；所述椭圆形流道222，长轴为20mm，短轴为10mm；相邻两条所述椭圆形流道222的圆心距为30mm；所述相邻两条换热流道21沿流体流动方向的中心轴之间的距离为10mm；凹口24在平行于与其连接的换热流道22的直流道221的方向上的长度为10cm。

实施例4

与实施例2的区别在于：所述直流道221的宽度为5mm；所述椭圆形流道222，长轴为20mm，短轴为10mm；相邻两条所述椭圆形流道222的圆心距为30mm；所述相邻两条换热流道21沿流体流动方向的中心轴之间的距离为10mm；凹口24在平行于与其连接的换热流道22的直流道221的方向上的长度为10cm。

Claims (10)

1.一种换热器芯部，其特征在于：包括盖板(1)、第1换热板片组、第2换热板片组…第n换热板片组，其中第1换热板片组、第2换热板片组…第n换热板片组交替叠放，盖板(1)叠放于换热板片组外侧，其中第1换热板片组承载第1种热交换流体，第2换热板片组承载第2种热交换流体…第n换热板片组承载第n种热交换流体；每个换热板片组包括一个以上相同的换热板片(2)；所述换热板片(2)由基体(21)和通过化学蚀刻在基体上加工出的换热流道(22)组成，换热流道两端位于基体的侧边上、分别为换热流体的进、出口；不同换热板片组的流体进、出口在垂直于换热板片方向的投影上彼此错开、不互相重叠；每个换热板片组中的不同换热板片的流体进、出口在垂直于换热板片方向的投影上互相重叠；所述换热流道(22)由交替设置的直流道(221)和椭圆形流道(222)组成；所述直流道(221)和椭圆形流道(222)相通；所述椭圆形流道(222)的长轴与直流道(221)沿液体流动方向的中心轴位于同一直线上；基体(21)上对应换热流体的进、出口位置的边缘处有凹口(24)；同一换热板片组上的凹口(24)在垂直于换热板片方向的投影相互重叠；其中n为不小于3的正整数。

2.根据权利要求1所述的换热器芯部，其特征在于：所述直流道(221)为平行通道，宽度为2mm-10mm；所述椭圆形流道(222)，长轴为10mm-30mm，短轴为4mm-15mm；相邻两条所述椭圆形流道(222)的圆心距为15mm-50mm；所述相邻两条换热流道(21)沿流体流动方向的中心轴之间的距离为3mm-15mm；凹口(24)在平行于与其连接的换热流道(22)的直流道(221)的方向上的长度为1cm-20cm。

3.根据权利要求2所述的换热器芯部，其特征在于：所述直流道(221)的宽度为5mm；所述椭圆形流道(222)，长轴为20mm，短轴为10mm；相邻两条所述椭圆形流道(222)的圆心距为30mm；所述相邻两条换热流道(21)沿流体流动方向的中心轴之间的距离为10mm；凹口(24)在平行于与其连接的换热流道(22)的直流道(221)的方向上的长度为5cm。

4.根据权利要求1或2所述的换热器芯部，其特征在于：相邻两条所述换热流道(22)的椭圆形流道(222)相互错开设置。

5.根据权利要求1所述的换热器芯部，其特征在于：所述每条换热流道(22)的走向呈直线形、之字形或Z字形。

6.根据权利要求1所述的换热器芯部，其特征在于：所述换热板片(2)上还设有导流流道(23)，导流流道(23)连接换热流道(22)并延伸至板片的边缘。

7.根据权利要求1所述的换热器芯部，其特征在于：所述交替叠放表示在换热器芯部中与任一换热板片组相邻的换热板片组为除它自身外的任意换热板片组。

8.根据权利要求2所述的换热器芯部，其特征在于：相邻的两个换热板片组的换热流道在垂直于换热板片方向的投影上有相互重叠的部分用于热交换。

9.根据权利要求3所述的换热器芯部，其特征在于：换热流道位于基体的一面或两面，相邻的换热板片之间的换热流道面不相邻或相邻，在换热流道面相邻的两换热板片之间设有隔板，所述隔板为未蚀刻换热流道的基体。

10.根据权利要求1所述的换热器芯部，其特征在于：包括盖板(1)、第1换热板片组、第2换热板片组…第n换热板片组，其中第1换热板片组、第2换热板片组…第n换热板片组交替叠放，盖板(1)叠放于换热板片组外侧，其中第1换热板片组承载第1种热交换流体，第2换热板片组承载第2种热交换流体…第n换热板片组承载第n种热交换流体；每个换热板片组包括一个以上相同的换热板片(2)；所述换热板片(2)由基体(21)和通过化学蚀刻在基体上加工出的换热流道(22)组成，换热流道两端位于基体的侧边上、分别为换热流体的进、出口；不同换热板片组的流体进、出口在垂直于换热板片方向的投影上彼此错开、不互相重叠；所述换热流道(22)由交替设置的直流道(221)和椭圆形流道(222)组成；所述直流道(221)和椭圆形流道(222)相通；所述椭圆形流道(222)的长轴与直流道(221)沿液体流动方向的中心轴位于同一直线上；其中n为不小于3的正整数；所述直流道(221)的宽度为5mm；所述椭圆形流道(222)，长轴为20mm，短轴为10mm；相邻两条所述椭圆形流道(222)的圆心距为30mm；所述相邻两条换热流道(21)沿流体流动方向的中心轴之间的距离为10mm；凹口24在平行于与其连接的换热流道(22)的直流道(221)的方向上的长度为10cm；相邻两条所述换热流道(22)的椭圆形流道(222)相互错开设置；每条换热流道(22)的走向呈直线形。