CN107782182A - 一种用于三种流体换热的换热器芯部 - Google Patents

一种用于三种流体换热的换热器芯部 Download PDF

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刘俊秀
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Abstract

本发明公开了一种用于三种流体换热的换热器芯部，属于机械设计技术领域。该换热器芯部包括两个盖板、第一蚀刻板片、第二蚀刻板片、成型板片和隔板；成型板片和隔板构成结构单元A，第一蚀刻板片和第二蚀刻板片构成结构单元B；结构单元A与结构单元B在两个盖板之间交替叠置；两个盖板、第一蚀刻板片、第二蚀刻板片、成型板片和隔板加工成一体。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，能够实现三种流体间的同时换热，同时可以满足工质清洁度不高的使用工况。

Description

一种用于三种流体换热的换热器芯部
技术领域
本发明涉及一种用于三种流体换热的换热器芯部，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，而如何能够更好的实现多种流体换热问题则是目前研究发展的重点。
通常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，本发明提供了一种用于三种流体换热的换热器芯部，采用的技术方案如下：
本发明的目的在于提供一种用于三种流体换热的换热器芯部，包括两个盖板1、第一蚀刻板片2、第二蚀刻板片3、成型板片4和隔板5；所述成型板片4和隔板5构成结构单元A，所述第一蚀刻板片2和第二蚀刻板片3构成结构单元B；所述结构单元A与结构单元B在两个盖板1之间交替叠置；所述第一蚀刻板片2的非蚀刻面和第二蚀刻板片3的蚀刻面相对接；所述第一蚀刻板片2的蚀刻面与相邻结构单元A的隔板5相对接；所述成型板片4的一面与隔板5相对接，另一面与相邻结构单元B的第二蚀刻板片3的非蚀刻面相对接；所述盖板1与成型板片4之间设有隔板5；所述盖板1与第一蚀刻板片2之间设有隔板5；所述两个盖板1、第一蚀刻板片2、第二蚀刻板片3、成型板片4和隔板5加工成一体。
优选地，所述第一蚀刻板片2、第二蚀刻板片3和成型板片4的流道为直流道或曲折流道。
更优选地，所述直流道和曲折流道均为平行通道或翅片组成的通道。
更优选地，所述第一蚀刻板片2、第二蚀刻板片3和成型板片4的流道均包括换热流道和导流道；所述导流道连接换热流道并延伸至板片的边缘；所述换热流道和导流道构成直线形、之字形或Z字形流道。
优选地，所述第一蚀刻板片2、第二蚀刻板片3的流体进出口沿板片的四周任意方向布置；所述成型板片4的流体进出口沿板片的四周任意方向布置；所述第一蚀刻板片2、第二蚀刻板片3和成型板片4的流体进出口之间相互错开。
优选地，所述成型板片4的截面呈多个“几”字形直线排列的结构。
优选地，每个所述成型板片4两端设有两个挡板6。
优选地，所述新型换热器芯部，包括两个盖板1、第一蚀刻板片2、第二蚀刻板片3、成型板片4、隔板5、挡板6；所述成型板片4和隔板5构成结构单元A，所述第一蚀刻板片2和第二蚀刻板片3构成结构单元B；所述结构单元A与结构单元B在两个盖板1之间交替叠置；所述第一蚀刻板片2的非蚀刻面和第二蚀刻板片3的蚀刻面相对接；所述第一蚀刻板片2的蚀刻面与相邻结构单元A的隔板5相对接；所述成型板片4的一面与隔板5相对接，另一面与相邻结构单元B的第二蚀刻板片3的非蚀刻面相对接；所述盖板1与成型板片4之间设有隔板5；所述盖板1与第一蚀刻板片2之间设有隔板5；每个所述成型板片4两端设有两个挡板6；所述两个盖板1、第一蚀刻板片2、第二蚀刻板片3、成型板片4、隔板5和挡板6加工成长方体；所述成型板片4呈长方形，其流道的进出口设置在长方形的长边上；所述第一蚀刻板片2和第二蚀刻板片3均呈长方形，它们的流道的进出口均设置在长方形的宽边且相互错开。
优选地，所述新型换热器芯部，包括两个盖板1、第一蚀刻板片2、第二蚀刻板片3、成型板片4、隔板5、挡板6；所述成型板片4和隔板5构成结构单元A，所述第一蚀刻板片2和第二蚀刻板片3构成结构单元B；所述结构单元A与结构单元B在两个盖板1之间交替叠置；所述第一蚀刻板片2的非蚀刻面和第二蚀刻板片3的蚀刻面相对接；所述第一蚀刻板片2的蚀刻面与相邻结构单元A的隔板5相对接；所述成型板片4的一面与隔板5相对接，另一面与相邻结构单元B的第二蚀刻板片3的非蚀刻面相对接；所述盖板1与成型板片4之间设有隔板5；所述盖板1与第一蚀刻板片2之间设有隔板5；每个所述成型板片4两端设有两个挡板6；所述两个盖板1、第一蚀刻板片2、第二蚀刻板片3、成型板片4、隔板5和挡板6加工成长方体；所述成型板片4呈长方形，其流道的进出口设置在长方形的宽边上；所述第一蚀刻板片2和第二蚀刻板片3均呈长方形，它们的流道的进出口均设置在长方形的长边且相互错开。
优选地，所述新型换热器芯部，包括两个盖板1、第一蚀刻板片2、第二蚀刻板片3、成型板片4、隔板5、挡板6；所述成型板片4和隔板5构成结构单元A，所述第一蚀刻板片2和第二蚀刻板片3构成结构单元B；所述结构单元A与结构单元B在两个盖板1之间交替叠置；所述第一蚀刻板片2的非蚀刻面和第二蚀刻板片3的蚀刻面相对接；所述第一蚀刻板片2的蚀刻面与相邻结构单元A的隔板5相对接；所述成型板片4的一面与隔板5相对接，另一面与相邻结构单元B的第二蚀刻板片3的非蚀刻面相对接；所述盖板1与成型板片4之间设有隔板5；所述盖板1与第一蚀刻板片2之间设有隔板5；每个所述成型板片4两端设有两个挡板6；所述两个盖板1、第一蚀刻板片2、第二蚀刻板片3、成型板片4、隔板5和挡板6加工成正方体；所述第一蚀刻板片2、第二蚀刻板片3和成型板片4均呈正方形，它们的流道的进出口设置在正方形的不同边上且相互错开。
本发明中所述蚀刻板片是通过化学蚀刻的方式在板片上加工出不同形式的流道，流道可以是直流道，也可以是曲折流道，蚀刻板片的流道进出口可以通过导流道位于板片的四周的任意位置，蚀刻板片3适用于流体清洁程度较高的工质，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，蚀刻板片的耐压能力强，但易于因流道内结垢，或工质内颗粒物直径过大而堵塞。
本发明中流道为直流道或曲折流道，是指流道走向趋势，可以为直线形、之子形或Z字形；具体流道一般为相互平行的通道，也可以为直线形、之字形、曲线形，或是由翅片组成的直线或曲线流道，或其他本领域技术人员可以通过常规变换得到的流道形状。
本发明中成型板片的侧向(截面)是多个“几”子形并排直线排列的结构，流道可以是直流道，也可以是曲折流道，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，成型板片4的耐压能力相对较低，但同流直接可以根据实际需要进行设定，一般情况下，不会因结垢或工质内颗粒物直径过大而堵塞。
本发明中隔板可以避免流体间混流。
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，圆形等。
本发明换热器芯部特点为：
1)本发明采用两种镜像的蚀刻板片(第一蚀刻板片2、第二蚀刻板片3)，通过与成型板片4相配合，可以实现三种流体间的换热，同时使用成型板片4又降低了对流体工质清洁度的要求；
2)蚀刻板片适用于流体清洁程度较高的工质，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，成型板片4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)虽然蚀刻板片的耐压能力强，但易于因流道内结垢，或工质内颗粒物直径过大而堵塞，而成型板片4的耐压能力相对较低，但通流直径可以根据实际需要进行设定，本申请换热器芯部不会因结垢或工质内颗粒物直径过大而堵塞，特别适用于海上工作平台的天然气的冷却工序；
4)蚀刻板片和成型板片形成的流道可以是直流道，也可以是曲折流道；
5)蚀刻板片的流道进出口可以通过导流道位于板片的四周的任意位置；
6)根据流道进出口位置的不同多种流体可以逆流(顺流)换热，也可以错流换热；
7)根据不同流体的换热特性，成型板片4和蚀刻板片的流道结构可以设计成任意尺寸，以满足换热需求；
8)通常蚀刻板片用于高温流体，推荐在与盖板连接处设置成型板片而不是蚀刻板片，此种结构可以避免换热器芯部盖板温度过高。
本发明有益效果：
本发明换热器芯部的优点在于，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，同时通过成型版与蚀刻板的同时利用，以及隔板的合理布置，能够实现三种流体间的同时换热，根据流道进出口位置的不同多种流体可以逆流(顺流)换热，也可以错流换热；根据不同流体的换热特性，成型板片和蚀刻板片的流道结构可以设计成、任意尺寸，以满足换热需求，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为本发明结构示意图；
(1，盖板；2，挡板；3，蚀刻板片；4，成型板片；5，隔板)。
图2为成型板片结构示意图。
图3为蚀刻板片直线型结构示意图。
图4为蚀刻板片之字形结构示意图。
图5为第二蚀刻板片Z字形结构示意图。
图6为第二蚀刻板片Z字形(图5的镜像)结构示意图。
图7为蚀刻板片翅片结构局部放大示意图。
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1-7，本实施例提供一种用于三种流体换热的换热器芯部，包括两个盖板1、第一蚀刻板片2、第二蚀刻板片3、成型板片4、隔板5、挡板6；成型板片4和隔板5构成结构单元A，第一蚀刻板片2和第二蚀刻板片3构成结构单元B；结构单元A与结构单元B在两个盖板1之间交替叠置；第一蚀刻板片2的非蚀刻面和第二蚀刻板片3的蚀刻面相对接；第一蚀刻板片2的蚀刻面与相邻结构单元A的隔板5相对接；成型板片4的一面与隔板5相对接，另一面与相邻结构单元B的第二蚀刻板片3的非蚀刻面相对接；盖板1与成型板片4之间设有隔板5；盖板1与第一蚀刻板片2之间设有隔板5；每个成型板片4两端设有两个挡板6；两个盖板1、第一蚀刻板片2、第二蚀刻板片3、成型板片4、隔板5和挡板6加工成长方体；成型板片4呈长方形，其流道的进出口设置在长方形的宽边上；第一蚀刻板片2和第二蚀刻板片3均呈长方形，它们的流道的进出口均设置在长方形的长边且相互错开。
成型板片4的截面呈多个“几”字形直线排列的结构(如图2所示)。
第一蚀刻板片2和第二蚀刻板片3的流道可以互相呈镜像关系如图5-6所示。
如图3-7所示，第一蚀刻板片2、第二蚀刻板片3和成型板片4的流道为直流道或曲折流道。直流道和曲折流道均为平行通道或翅片组成的通道。第一蚀刻板片2、第二蚀刻板片3和成型板片4的流道均包括换热流道和导流道；导流道连接换热流道并延伸至板片的边缘；所述换热流道和导流道构成直线形、之字形或Z字形流道。
第一蚀刻板片2、第二蚀刻板片3和成型板片4的流体进出口之间相互错开。
本实施例可以实现介质A、B、C之间的同时换热。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：两个盖板1、第一蚀刻板片2、第二蚀刻板片3、成型板片4、隔板5和挡板6加工成长方体；成型板片4呈长方形，其流道的进出口设置在长方形的长边上；第一蚀刻板片2和第二蚀刻板片3均呈长方形，它们的流道的进出口均设置在长方形的宽边且相互错开。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：两个盖板1、第一蚀刻板片2、第二蚀刻板片3、成型板片4、隔板5和挡板6加工成正方体；所述第一蚀刻板片2、第二蚀刻板片3和成型板片4均呈正方形，它们的流道的进出口设置在正方形的不同边上且相互错开。
本发明中所述蚀刻板片(第一蚀刻板片2、第二蚀刻板片3)是通过化学蚀刻的方式在板片上加工出不同形式的流道，流道可以是直流道，也可以是曲折流道，蚀刻板片的流道进出口可以通过导流道位于板片的四周的任意位置，蚀刻板片3适用于流体清洁程度较高的工质，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，蚀刻板片的耐压能力强，但易于因流道内结垢，或工质内颗粒物直径过大而堵塞。
本发明中流道为直流道或曲折流道，是指流道走向趋势，可以为直线形、之子形或Z字形；具体流道一般为相互平行的通道，也可以为直线形、之字形、曲线形，或是由翅片组成的直线或曲线流道，或其他本领域技术人员可以通过常规变换得到的流道形状。
本发明中成型板片的侧向(截面)是多个“几”子形并排直线排列的结构，流道可以是直流道，也可以是曲折流道，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，成型板片4的耐压能力相对较低，但同流直接可以根据实际需要进行设定，一般情况下，不会因结垢或工质内颗粒物直径过大而堵塞。
本发明中隔板可以避免流体间混流。
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，圆形等。
本发明换热器芯部特点为：
1)本发明采用两种镜像的蚀刻板片(第一蚀刻板片2、第二蚀刻板片3)，通过与成型板片4相配合，可以实现三种流体间的换热，同时使用成型板片4又降低了对流体工质清洁度的要求；
2)蚀刻板片适用于流体清洁程度较高的工质，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，成型板片4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)虽然蚀刻板片的耐压能力强，但易于因流道内结垢，或工质内颗粒物直径过大而堵塞，而成型板片4的耐压能力相对较低，但通流直径可以根据实际需要进行设定，本申请换热器芯部不会因结垢或工质内颗粒物直径过大而堵塞，特别适用于海上工作平台的天然气的冷却工序；
4)蚀刻板片和成型板片4形成的流道可以是直流道，也可以是曲折流道；
5)蚀刻板片的流道进出口可以通过导流道位于板片的四周的任意位置；
6)根据流道进出口位置的不同多种流体可以逆流(顺流)换热，也可以错流换热；
7)根据不同流体的换热特性，成型板片4和蚀刻板片的流道结构可以设计成任意尺寸，以满足换热需求；
8)通常蚀刻板片用于高温流体，推荐在与盖板连接处设置成型板片而不是蚀刻板片，此种结构可以避免换热器芯部盖板温度过高。
本发明有益效果：
本发明换热器芯部的优点在于，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，同时通过成型版与蚀刻板的同时利用，以及隔板的合理布置，能够实现三种流体间的同时换热，根据流道进出口位置的不同多种流体可以逆流(顺流)换热，也可以错流换热；根据不同流体的换热特性，成型板片和蚀刻板片的流道结构可以设计成、任意尺寸，以满足换热需求，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。
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 (10)

1.一种用于三种流体换热的换热器芯部，其特征在于，包括两个盖板(1)、第一蚀刻板片(2)、第二蚀刻板片(3)、成型板片(4)和隔板(5)；所述成型板片(4)和隔板(5)构成结构单元A，所述第一蚀刻板片(2)和第二蚀刻板片(3)构成结构单元B；所述结构单元A与结构单元B在两个盖板(1)之间交替叠置；所述第一蚀刻板片(2)的非蚀刻面和第二蚀刻板片(3)的蚀刻面相对接；所述第一蚀刻板片(2)的蚀刻面与相邻结构单元A的隔板(5)相对接；所述成型板片(4)的一面与隔板(5)相对接，另一面与相邻结构单元B的第二蚀刻板片(3)的非蚀刻面相对接；所述盖板(1)与成型板片(4)之间设有隔板(5)；所述盖板(1)与第一蚀刻板片(2)之间设有隔板(5)；所述两个盖板(1)、第一蚀刻板片(2)、第二蚀刻板片(3)、成型板片(4)和隔板(5)加工成一体。
2.根据权利要求1所述新型换热器芯部，其特征在于，所述第一蚀刻板片(2)、第二蚀刻板片(3)和成型板片(4)的流道为直流道或曲折流道。
3.根据权利要求2所述新型换热器芯部，其特征在于，所述直流道和曲折流道均为平行通道或翅片组成的通道。
4.根据权利要求2或3所述新型换热器芯部，其特征在于，所述第一蚀刻板片(2)、第二蚀刻板片(3)和成型板片(4)的流道均包括换热流道和导流道；所述导流道连接换热流道并延伸至板片的边缘；所述换热流道和导流道构成直线形、之字形或Z字形流道。
5.根据权利要求1所述新型换热器芯部，其特征在于，所述第一蚀刻板片(2)、第二蚀刻板片(3)的流体进出口沿板片的四周任意方向布置；所述成型板片(4)的流体进出口沿板片的四周任意方向布置；所述第一蚀刻板片(2)、第二蚀刻板片(3)和成型板片(4)的流体进出口之间相互错开。
6.根据权利要求1所述新型换热器芯部，其特征在于，所述成型板片(4)的截面呈多个“几”字形直线排列的结构。
7.根据权利要求1所述新型换热器芯部，其特征在于，每个所述成型板片(4)两端设有两个挡板(6)。
8.根据权利要求1所述新型换热器芯部，其特征在于，包括两个盖板(1)、第一蚀刻板片(2)、第二蚀刻板片(3)、成型板片(4)、隔板(5)、挡板(6)；所述成型板片(4)和隔板(5)构成结构单元A，所述第一蚀刻板片(2)和第二蚀刻板片(3)构成结构单元B；所述结构单元A与结构单元B在两个盖板(1)之间交替叠置；所述第一蚀刻板片(2)的非蚀刻面和第二蚀刻板片(3)的蚀刻面相对接；所述第一蚀刻板片(2)的蚀刻面与相邻结构单元A的隔板(5)相对接；所述成型板片(4)的一面与隔板(5)相对接，另一面与相邻结构单元B的第二蚀刻板片(3)的非蚀刻面相对接；所述盖板(1)与成型板片(4)之间设有隔板(5)；所述盖板(1)与第一蚀刻板片(2)之间设有隔板(5)；每个所述成型板片(4)两端设有两个挡板(6)；所述两个盖板(1)、第一蚀刻板片(2)、第二蚀刻板片(3)、成型板片(4)、隔板(5)和挡板(6)加工成长方体；所述成型板片(4)呈长方形，其流道的进出口设置在长方形的长边上；所述第一蚀刻板片(2)和第二蚀刻板片(3)均呈长方形，它们的流道的进出口均设置在长方形的宽边且相互错开。
9.根据权利要求1所述新型换热器芯部，其特征在于，包括两个盖板(1)、第一蚀刻板片(2)、第二蚀刻板片(3)、成型板片(4)、隔板(5)、挡板(6)；所述成型板片(4)和隔板(5)构成结构单元A，所述第一蚀刻板片(2)和第二蚀刻板片(3)构成结构单元B；所述结构单元A与结构单元B在两个盖板(1)之间交替叠置；所述第一蚀刻板片(2)的非蚀刻面和第二蚀刻板片(3)的蚀刻面相对接；所述第一蚀刻板片(2)的蚀刻面与相邻结构单元A的隔板(5)相对接；所述成型板片(4)的一面与隔板(5)相对接，另一面与相邻结构单元B的第二蚀刻板片(3)的非蚀刻面相对接；所述盖板(1)与成型板片(4)之间设有隔板(5)；所述盖板(1)与第一蚀刻板片(2)之间设有隔板(5)；每个所述成型板片(4)两端设有两个挡板(6)；所述两个盖板(1)、第一蚀刻板片(2)、第二蚀刻板片(3)、成型板片(4)、隔板(5)和挡板(6)加工成长方体；所述成型板片(4)呈长方形，其流道的进出口设置在长方形的宽边上；所述第一蚀刻板片(2)和第二蚀刻板片(3)均呈长方形，它们的流道的进出口均设置在长方形的长边且相互错开。
10.根据权利要求1所述新型换热器芯部，其特征在于，包括两个盖板(1)、第一蚀刻板片(2)、第二蚀刻板片(3)、成型板片(4)、隔板(5)、挡板(6)；所述成型板片(4)和隔板(5)构成结构单元A，所述第一蚀刻板片(2)和第二蚀刻板片(3)构成结构单元B；所述结构单元A与结构单元B在两个盖板(1)之间交替叠置；所述第一蚀刻板片(2)的非蚀刻面和第二蚀刻板片(3)的蚀刻面相对接；所述第一蚀刻板片(2)的蚀刻面与相邻结构单元A的隔板(5)相对接；所述成型板片(4)的一面与隔板(5)相对接，另一面与相邻结构单元B的第二蚀刻板片(3)的非蚀刻面相对接；所述盖板(1)与成型板片(4)之间设有隔板(5)；所述盖板(1)与第一蚀刻板片(2)之间设有隔板(5)；每个所述成型板片(4)两端设有两个挡板(6)；所述两个盖板(1)、第一蚀刻板片(2)、第二蚀刻板片(3)、成型板片(4)、隔板(5)和挡板(6)加工成正方体；所述第一蚀刻板片(2)、第二蚀刻板片(3)和成型板片(4)均呈正方形，它们的流道的进出口设置在正方形的不同边上且相互错开。
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