CN107462093B - 板式换热器 - Google Patents

Abstract

一种板式换热器，包括至少三个板片，板片包括依次间隔层叠设置的第一板片和第二板片，相邻两板片之间形成可容流体流动的流通通道，板片的四个角孔之间设有若干分流部，分流部为板平面形成的凸起，分流部至少包括第一类凸起和第二类凸起，第一类凸起设置在两平面口之间形成的各流动路径中流动路径相对较近的路径所在的区域，第二类凸起设置在两平面口之间形成的各流动路径中流动路径相对较远的路径所在的区域，并且第一类凸起所在区域的分流部分布密度大于第二类凸起所在区域的分流部分布密度，该板片上的分流部能够使流体流动更加均匀，增强换热效果。

Description

板式换热器

【技术领域】

本发明涉及一种热交换设备，具体涉及一种换热器。

【背景技术】

板式换热器是一种常用的换热器，可用于冷却液-制冷剂热交换，板式换热器广泛应用于空调系统和热管理系统。板式换热器包括多个层叠在一起的平行板片，在此换热器中，相邻板片之间形成相互间隔的流道，流体通过流道流动。

在现有的板式换热器中，板片上的热交换区域设置有若干相同的人字波纹状凸起，每个板片相对于相邻板片旋转180°相叠并焊接在一起。流体由板片上的平面口进出，并在相邻板片之间的流道内流动时，由于用于进、出流体的平面口在板片一边，板片上的流道结构相似，则流体倾向于流程短的流道，会导致流动的不均匀，即大部分流体通过进出口侧流动，另一侧流体明显较少，换热器的换热效率低。

因此，有必要对现有的技术进行改进，以解决以上技术问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种板式换热器，能够提高换热器的换热效率，有效解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种板式换热器，包括板片，所述板片包括第一板片和第二板片，所述第一板片和第二板片其中之一的数量大于等于两个，所述第一板片与所述第二板片依次间隔层叠设置，所述第一板片与相邻的所述第二板片之间形成可容流体流动的流通通道，所述板片设有四个角孔，所述四个角孔中两个角孔为位于板片的一边的平面口，另外两个角孔位于板片另一边，所述另外两个角孔周围的所述板片的板平面形成有凸台，所述另外两个角孔为凸台口，所述板片设有分流部，所述分流部为所述板平面形成的凸起，所述板平面包括所述相邻分流部之间部分，所述分流部至少包括第一类凸起和第二类凸起，两所述平面口之间设置有所述第一类凸起，两所述凸台口之间设置有所述第二类凸起，并且两平面口之间的所述第一类凸起所在区域中各所述第一类凸起的面积之和与两平面口之间的所述第一类凸起所在区域的面积之比大于两凸台口之间的所述第二类凸起所在区域中各所述第二类凸起的面积之和与两凸台口之间的所述第二类凸起所在区域的面积之比。

所述板平面凸起的横截面是与所述板平面平行的截面，所述第一类凸起的横截面为椭圆形或者类椭圆形，所述第一类凸起横截面的长轴延长线与所述板片的长度方向的一边a垂直，所述第二类凸起的横截面为圆形或者椭圆形，所述第二类凸起的横截面直径或者长轴长度小于所述第一类凸起的横截面长轴长度。

所述分流部在所述板平面的相邻两行或两列的所述分流部交错分布，其中一行或一列的分流部在另一行或另一列的投影位置位于另一行或另一列的两分流部之间，所述第一类凸起设置在所述两平面口之间，所述第二类凸起设置在所述两凸台口之间。

所述分流部在所述板平面的相邻两行或两列的所述分流部交错分布，其中一行或一列的分流部在另一行或另一列的投影位置位于另一行或另一列的两分流部之间，所述两平面口之间设有所述第一类凸起，所述两凸台口之间设有所述第一类凸起和所述第二类凸起，所述两凸台口之间距离所述长度方向的一边a最近的一列所述第一类凸起与所述两平面口之间距离所述长度方向的一边a最远的一行所述第一类凸起相邻，所述两凸台口之间的所述第一类凸起位于所述两凸台口中间。

所述凸台口之间相邻的两行所述第一类凸起中靠近所述长度方向的一边a的一行的所述第一类凸起的数量大于另一行所述第一类凸起的数量，在远离所述长度方向的一边a的方向上，所述凸台口之间的各行所述第一类凸起的数量逐渐减少。

所述分流部包括加长部，所述加长部设置于靠近两平面口的位置，所述加长部的横截面为类椭圆形，所述加长部横截面的长轴与所述第一类凸起横截面的长轴平行，所述加长部横截面的长轴长度大于所述第一类凸起横截面的长轴长度。

所述分流部包括缩小部，所述缩小部设置于所述两凸台口之间靠近所述凸台的区域，所述缩小部的横截面为类圆形或者圆形，所述缩小部的横截面直径长度小于所述第二类凸起的横截面直径长度。

所述分流部包括导流部，所述导流部设置于所述两平面口分别和与其相邻的所述凸台口之间靠近板片中部的区域，所述导流部的横截面为类椭圆形或者椭圆形，在朝向所述共同相邻边的方向上，所述导流部横截面的长轴延长线与所述第一类凸起横截面的长轴延长线之间的夹角小于90°。

所述第一类凸起所在区域的所述第一类凸起围拢的空白部的面积略大于所述第二类凸起的端部的横截面积，所述第二类凸起所在区域的所述第二类凸起围拢的空白部的面积略大于所述第一类凸起的端部的横截面积，在相邻两板片中，一板片的分流部对应另一相邻板片的空白部。。

所述两平面口分别和与其相邻的所述凸台口之间靠近板片边缘的区域各设有支撑部，所述支撑部为所述板平面形成的凸起，所述支撑部的凸起高度与所述凸台的凸起高度相等，所述支撑部的横截面为类椭圆形。

与现有技术相比，本发明的板片设有不同种类凸起，能够增大流体在流动路径相对较短区域的流动阻力，从而使流体在板片上流动的更加均匀，提高换热器的换热效率。

【附图说明】

图1是本发明板式换热器的一种实施方式的立体结构示意图；

图2是图1所示板式换热器的板片的结构示意图；

图3是图2所示板片的立体结构示意图；

图4是图2所示板片与相邻板片叠放后的透视示意图；

图5是沿图4的A-A截面示意图；

图6是图1所示板式换热器的板片另一种实施方式的结构示意图；

图7是图1所示板式换热器的板片又一实施方式的结构示意图；

图8是图1所示板式换热器的板片再一种实施方式的结构示意图。

【具体实施方式】

下面涉及上、中、下、左、右等方向的描述是指附图中所展示的方向，并不是指物品在使用时的方向。下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示，板式换热器包括至少三个叠放在一起的板片，板片包括第一板片和第二板片，其中第二板片可以是同一板片1制成的第一板片经过旋转180°后得到。板片1的形状近似矩形，板片1的四个角为与相邻两边相切的圆弧，根据不同需求，也可以使用满足要求的其他形状板片。板片1上设有四个角孔，其中两个角孔位于板片1的两长边中的一边，该两个角孔为平面口2，另两个角孔位于板片1的两长边中的另一边，另外两个角孔周围的板片1的板平面形成有凸台4，另两个角孔为凸台口3，四个角孔设置在板片1靠近四个角的边缘处，有利于增大板片中间的热交换面积。

本实施例中，板片1包括第一板片和第二板片，第一板片与第二板片依次间隔层叠设置，板式换热器的板片1只需要一个模具，第二板片为将第一板片旋转180°，相邻两板片1之间形成可容流体流动的流通通道，流体通过两平面口2进、出流通通道，板片1中相邻的第一板片的平面口2边沿下表面与下面第二板片的凸台4焊接，形成第一板片与下面相邻的第二板片之间的流通通道，下面第二板片的凸台口3为该流通通道的密封口。板片1上的四个角孔之间设有若干分流部5，分流部5为板平面形成的凸起，每个分流部5之间形成空白部，即板片1没有凸起的部分。分流部5至少包括第一类凸起51和第二类凸起52，由于平面口2在板片1的一边，在流体通过平面口2和相邻两板片1间的流通通道流动时，容易偏向两平面口2一侧，即流体流动偏向于相对较近的流动路径，会造成板片1上流体流动不均的问题。

在本实施例中，第一类凸起51设置在两平面口3之间形成的各流动路径中流动路径相对较近的路径所在的区域，第二类凸起52设置在两平面口3之间形成的各流动路径中流动路径相对较远的路径所在的区域，并且两平面口之间的所述第一类凸起所在区域中各所述第一类凸起的面积之和与两平面口之间的所述第一类凸起所在区域的面积之比大于两凸台口之间的所述第二类凸起所在区域中各所述第二类凸起的面积之和与两凸台口之间的所述第二类凸起所在区域的面积之比，从而使第一类凸起51所在区域的流动阻力较大于第二类凸起52所在区域的流动阻力，能够增加流动路径相对较近区域的流动阻力，实现流动路径短的流动阻力大，流动路径长的流动阻力小，平衡流动路径和流动阻力这两个导致流体流动分布的因素，从而使板片1上流体分布更加均匀，提高换热效果。这里应当说明，以两相邻平面口和凸台口之间的板平面的中心线为界，靠近平面口部分定义为两平面口之间区域，靠近凸台口部分定义为两平面口之间区域。

如图所示，下文所说的凸起的横截面是指凸起在与板片1的板平面平行的截面，板片1两平面口2的所在一侧相邻的为板片1的长度方向的一边a，本实施例中第一类凸起51的横截面可以为类椭圆形，第二类凸起52的横截面可以为圆形，也可以是长方形、菱形等符合需求的其他形状凸起，第一类凸起51横截面的长轴延长线与长度方向的一边a垂直，第二类凸起52的横截面直径长度小于第一类凸起51的横截面长轴长度，所以在流体经过第一类凸起51所在区域和第二类凸起52所在区域时，由于第一类凸起51在其所在区域的所占面积大于第二类凸起52在其所在区域的所占面积，即第一类凸起51所在区域的流动阻力大于第二类凸起52所在区域的流动阻力，由此通过设置不同位置不同种类的凸起，来使流体在两板片1间流通通道中均匀流动。这里的长度方向是指一平面口的中心指向另一平面口的中心的方向，宽度方向则是指与一平面口的中心指向另一平面口的中心的方向相垂直的方向。

在本实施例中，分流部5的凸起高度与凸台4的凸起高度大致相同或者相等，，为了板片的承压能力，分流部5的凸起高度不高于凸台4的凸起高度。

这里，将与长度方向的一边a平行的若干分流部5成为行，将与长度方向的一边a垂直的若干分流部5成为列，分流部5在板片1上不管是行还是列，相邻两行或列的分流部5交错分布，即其中一行或列的分流部5在另一行或列的投影位置位于另一行或列的两分流部5之间。这样设计分布方式使两相邻两行或者两列之间不存在直通空间，有利于增加对流体流动的扰流作用，增强换热效果。

板片1上最远离长度方向的一边a的第一类凸起51到长度方向的一边a的距离为长度方向的一边a到其对边b距离的至少一半。也就是说，如图2所示，平面口2在板片1的上部，凸台口3在板片1的下部，第一类凸起51设置在两平面口2所在的上半部分，第二类凸起52设置在两凸台口3所在的下半部分，由此使板片1的两平面口2所在的上半部分的流动阻力大于两凸台口3所在的下半部分的流动阻力，使原本趋向于在平面口2之间流动的部分流体向凸台口3之间流动，使板片1上、下部分间流体分布的更加均匀，增强换热。

为能更加清楚了解上述实施方式板片1的结构，请参照图3至图5。在本实施例中，每一行中的分流部5等间距排列，每一行的相邻分流部5之间的距离相等，即分流部5在板片1上的四个角孔之间是均匀分布的，板片1与相邻板片1间的焊点比较均匀，从而在焊点较少的情况下，使该板式散热器承压性更好。

如图4、图5所示，第一类凸起51所在区域的第一类凸起51围拢的空白部的面积略大于第二类凸起52的端部的横截面积，同样，第二类凸起52所在区域的第二类凸起52围拢的空白部的面积略大于第一类凸起51的端部的横截面积。相邻板片1叠放后，板片1上每个分流部5的位置对照在相邻板片1的空白部，即下面板片1上的分流部5凸起对照在上面相邻板片1没有凸起的位置，在焊接时，板片的分流部5凸起和凸台4凸起的上表面与叠放在上面的相邻板片1的下表面的空白部处焊接，两相邻板片1之间形成封闭的流动空间，从而进行换热。

如图6所示，该板式换热器的板片又一种实施方式，与第一种实施方式不同的是，本实施方式中两平面口2之间设有第一类凸起51，两凸台口3之间设有第一类凸起51和第二类凸起52，两凸台口3之间距离长度方向的一边a最近的一行第一类凸起51与两平面口2之间距离长度方向的一边a最远的一行第一类凸起51相邻，即两凸台口3之间设置的第一类凸起51是和两平面口2之间的第一类凸起51是相邻分布的。两凸台口3之间的第一类凸起51位于两凸台口3中间位置，其两边分布的是第二类凸起52，即第一类凸起51的分布呈向两凸台口3之间第二类凸起52的中部延伸的方式。

如图6所示，第一类凸起51由两平面口2之间至两凸台口3之间每行的数量呈减少趋势，即每行第一类凸起51分布长度越来越短，越向下第一类凸起51的数量越少，第二类凸起52的数量越多，流体受到的阻力越小。由此根据第一类凸起51和第二类凸起52的分布可以使流体在板片1上受到的阻力改变地更加细化。在本实施例中，第一类凸起51与第二类凸起52的分界线为V形，也可以根据需要使用其他满足分布要求的分布方式。由于流动阻力相同时，流体总是偏向流程较近的方向流动，本实施方式中，第一类凸起51和第二类凸起52的分布方式能够使流体流动的更加均匀。在本实施方式中，分流部5还包括加长部6，加长部6设置于靠近两平面口2的位置，加长部6的横截面为类椭圆形，加长部6横截面的长轴与第一类凸起51横截面的长轴平行，加长部6横截面的长轴长度大于第一类凸起51横截面的长轴长度，即进一步增加板片1上平面口2之间的部分区域流动阻力，使平面口2之间流动阻力区分更加多样，更进一步使流体在板片1上均匀分布，增强换热效果，加长部6还可以采用能够达到上述效果的其他形状，加长部6也可以在其他实施方式中使用。

如图7所示，该板式换热器的板片又一种实施方式，与第二种实施方式主要不同的是，在板片1中部第一类凸起51与第二类凸起52的分布更加细化，在本实施例中，板片1上分流部的中间部分，在该部分的两侧设置第二类凸起52，以便于使流体相对于两平面口之间更加容易流动到板片中部；分流部5还包括缩小部7，缩小部7设置于两凸台口3之间靠近凸台4的区域，缩小部7的横截面为圆形，缩小部7的横截面直径长度小于第二类凸起52的横截面直径长度，即缩小部7对流体产生的流动阻力小于第二类凸起52对流体产生的流动阻力，以便于使板片1中部的流体更容易流动到板片1的下部；分流部5包括导流部8，导流部8设置于两平面口2分别和与其相邻的凸台口3之间靠近板片1中部的区域，导流部8的横截面为类椭圆形，导流部8横截面的长轴延长线一端与相邻的平面口2相交，导流部8横截面的长轴延长线的另一端与第一类凸起51横截面的长轴延长线相交后向两凸台口3之间延伸，即导流部8是沿流体由两平面口2向两凸台口3之间流动方向的倾斜凸起，以便于将平面口2处的流体部分引导至两凸台口3之间流动。在与凸台4的相邻的区域还设置有第二类凸起52，能够使流体从平面口2流出后经导流部8后较为有利的流向凸台口3之间的区域。

本实施方式中所列出的实施例是通过在不同位置设置不同形状不同方向的凸起，以达到更加细化改变板片上不同位置的流动阻力，更加有利于调节流体流动方向，使其流动更加均匀，增强换热效果。缩小部7、导流部8也可以在其他实施方式中使用。

如图8所示，该板式换热器的板片又一实施方式，在本实施例中，第二类凸起52与第一类凸起51的形状相同，即第二类凸起52的横截面为类椭圆形，第二类凸起52横截面的长轴与第一类凸起51横截面的长轴平行。第二类凸起52的横截面长轴长度小于第一类凸起51的横截面长轴长度，第二类凸起52对流体产生的流动阻力还是小于第一类凸起51对流体产生的流动阻力，就是说也可以通过改变板片1上的同样形状分流部5的长度，达到调节板片1上流动阻力，使流体流动更加均匀的目的。在本实施例中，如图8所示，板片1上四个角孔之间的凸起，由上到下，凸起的长度越来越短，使流动阻力由上至下逐渐减弱，也可以使用其他满足需求的不同排列方式，以达到通过改变凸起形状大小来使流体在板片1上流动的更加均匀的目的。

上述实施方式只是对本发明的举例说明，可以根据板式换热器不同工作情况，灵活调节凸点的形状和排布，通过凸起形状变化和分布变化来调节板片1上流体的流动阻力，使流体在板片1上均匀分布，增强换热效果。

根据上述任意一种实施方式，还可以进一步改进，两平面口2分别和与其相邻的凸台口3之间靠近板片1边缘的区域各设有支撑部9，支撑部9为板平面形成的凸起，支撑部9的凸起高度与凸台4的凸起高度相等，支撑部9的横截面为类椭圆形，以此来增加板片1两侧空白处的承压能力，也可以使用其他焊接面较大的凸起，有利于提高承压能力。还可以在板片1四周的翻边10一侧设置一个缺口11，用来防止板片1放错位置，由于每个板片1要相对于相邻板片1旋转180°叠放后焊接，所以板片1的方向不能出错，设置了用于防错的缺口就可以解决由于叠放后不方便检查板片1摆放是否正确而产生的问题。

分流部5包含的横截面为类椭圆形的第一类凸起51，相对于分流部5只包含横截面为圆形的第二类凸起52，不仅可以通过设置不同形状凸起来改变流动阻力，而且前者焊接面积更大，有利于提高焊接质量，从而增强该板式换热器板片1的强度，使该板式换热器具有良好的承压性。

需要说明的是：以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (13)

1.一种板式换热器，包括板片，所述板片包括第一板片和第二板片，所述第一板片和第二板片其中之一的数量大于等于两个，所述第一板片与所述第二板片依次间隔层叠设置，所述第一板片与相邻的所述第二板片之间形成可容流体流动的流通通道，所述板片设有四个角孔，所述四个角孔中两个角孔为位于板片的一边的平面口，另外两个角孔位于板片另一边，所述另外两个角孔周围的所述板片的板平面形成有凸台，所述另外两个角孔为凸台口，其特征在于，所述板片设有分流部，所述分流部为所述板平面形成的凸起，所述板平面包括所述相邻分流部之间部分，所述分流部至少包括第一类凸起和第二类凸起，两所述平面口之间设置有所述第一类凸起，两所述凸台口之间设置有所述第二类凸起，并且两平面口之间的所述第一类凸起所在区域中各所述第一类凸起的面积之和与两平面口之间的所述第一类凸起所在区域的面积之比大于两凸台口之间的所述第二类凸起所在区域中各所述第二类凸起的面积之和与两凸台口之间的所述第二类凸起所在区域的面积之比，所述分流部的凸起高度与所述凸台的凸起高度大致相同或者相等，且所述分流部的凸起高度不高于所述凸台的凸起高度。

2.根据权利要求1所述的板式换热器，其特征在于，所述板平面凸起的横截面是与所述板平面平行的截面，所述第一类凸起的横截面为椭圆形或者类椭圆形，所述第一类凸起横截面的长轴延长线与所述板片的长度方向的一边a垂直，所述第二类凸起的横截面为圆形或者椭圆形，所述第二类凸起的横截面直径或者长轴长度小于所述第一类凸起的横截面长轴长度。

3.根据权利要求2所述的板式换热器，其特征在于，所述分流部在所述板平面的相邻两行或两列的所述分流部交错分布，其中一行或一列的分流部在另一行或另一列的投影位置位于另一行或另一列的两分流部之间，所述第一类凸起设置在所述两平面口之间，所述第二类凸起设置在所述两凸台口之间。

4.根据权利要求2所述的板式换热器，其特征在于，所述分流部在所述板平面的相邻两行或两列的所述分流部交错分布，其中一行或一列的分流部在另一行或另一列的投影位置位于另一行或另一列的两分流部之间，所述两平面口之间设有所述第一类凸起，所述两凸台口之间设有所述第一类凸起和所述第二类凸起，所述两凸台口之间距离所述长度方向的一边a最近的一列所述第一类凸起与所述两平面口之间距离所述长度方向的一边a最远的一行所述第一类凸起相邻，所述两凸台口之间的所述第一类凸起位于所述两凸台口中间。

5.根据权利要求4所述的板式换热器，其特征在于，所述凸台口之间相邻的两行所述第一类凸起中靠近所述长度方向的一边a的一行的所述第一类凸起的数量大于另一行所述第一类凸起的数量，在远离所述长度方向的一边a的方向上，所述凸台口之间的各行所述第一类凸起的数量逐渐减少。

6.根据权利要求1至5任一项所述的板式换热器，其特征在于，所述分流部包括加长部，所述加长部设置于靠近两平面口的位置，所述加长部的横截面为类椭圆形，所述加长部横截面的长轴与所述第一类凸起横截面的长轴平行，所述加长部横截面的长轴长度大于所述第一类凸起横截面的长轴长度。

7.根据权利要求1至5任一项所述的板式换热器，其特征在于，所述分流部包括缩小部，所述缩小部设置于所述两凸台口之间靠近所述凸台的区域，所述缩小部的横截面为类圆形或者圆形，所述缩小部的横截面直径长度小于所述第二类凸起的横截面直径长度。

8.根据权利要求1至5任一项所述的板式换热器，其特征在于，所述分流部包括导流部，所述导流部设置于所述两平面口分别和与其相邻的所述凸台口之间靠近板片中部的区域，所述导流部的横截面为类椭圆形或者椭圆形，所述导流部的横截面为类椭圆形，所述导流部横截面的长轴延长线一端与相邻的平面口相交，所述导流部横截面的长轴延长线的另一端与第一类凸起横截面的长轴延长线相交后向两凸台口之间延伸。

9.根据权利要求1所述的板式换热器，其特征在于，所述第一类凸起所在区域的所述第一类凸起围拢的空白部的面积略大于所述第二类凸起的端部的横截面积，所述第二类凸起所在区域的所述第二类凸起围拢的空白部的面积略大于所述第一类凸起的端部的横截面积，在相邻两板片中，一板片的分流部对应另一相邻板片的空白部。

10.根据权利要求1至5和9任一所述的板式换热器，其特征在于，所述两平面口分别和与其相邻的所述凸台口之间靠近板片边缘的区域各设有支撑部，所述支撑部为所述板平面形成的凸起，所述支撑部的凸起高度与所述凸台的凸起高度相等，所述支撑部的横截面为类椭圆形。

11.根据权利要求6所述的板式换热器，其特征在于，所述两平面口分别和与其相邻的所述凸台口之间靠近板片边缘的区域各设有支撑部，所述支撑部为所述板平面形成的凸起，所述支撑部的凸起高度与所述凸台的凸起高度相等，所述支撑部的横截面为类椭圆形。

12.根据权利要求7所述的板式换热器，其特征在于，所述两平面口分别和与其相邻的所述凸台口之间靠近板片边缘的区域各设有支撑部，所述支撑部为所述板平面形成的凸起，所述支撑部的凸起高度与所述凸台的凸起高度相等，所述支撑部的横截面为类椭圆形。

13.根据权利要求8所述的板式换热器，其特征在于，所述两平面口分别和与其相邻的所述凸台口之间靠近板片边缘的区域各设有支撑部，所述支撑部为所述板平面形成的凸起，所述支撑部的凸起高度与所述凸台的凸起高度相等，所述支撑部的横截面为类椭圆形。

Images