CN108375313B - 一种多级分配板式换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多级分配板式换热器，其由多组表面波纹共轭的上、下换热片依次堆叠而成，各换热片间采用钎焊方式连接。当流体流经换热器换热区域后汇集于分配槽区域，随后流经下一换热区域，依次反复，实现了流体多级分配功能。本发明具有局部流阻小，换热效率高，成本低等优点。

Description

一种多级分配板式换热器
技术领域
本发明涉及板式换热器，尤其涉及一种多级分配板式换热器。
背景技术
板式换热器是液—液、液—汽进行热交换较为理想的设备，其具有热交换效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、使用寿命长等一系列优点，因而被广泛应用于冶金、矿山、石油、化工、电力、医药、食品、化纤、造纸、轻纺、船舶、供热等部门，并且，其可用于加热、冷却、蒸发、冷凝、杀菌消毒、余热回收等各种情况。
常规板式换热器表面花纹常采用人字形花纹、直条形花纹和瘤形花纹，其有能使流体在较低的雷诺数下发生湍流的优点，但同时也存在着流体阻力较大的缺点。上述缺点导致流体在换热器内部流动不均匀，换热效率降低。当板式换热器作为蒸发器使用时，假设流体介质(比如水)局部流动性过差，其在制冷剂作用下极易凝结成冰，导致冰堵问题，当换热板片结构刚度和强度较差时，膨胀的冰块极易损坏换热器，导致冰破问题，如图1所示。
上述常规板式换热器为单级板式换热器，即液体从入液口流经换热板片花纹后从出液口直接流出，流体只经过了单次分配，当流体在较低流速下流经复杂换热花纹时，很容易产生滞留，从而引发一系列问题。假设流体从入液口流入换热板片后，能经多个“分配槽”保速保后再流入下一个换热板片区域，直至从出口流出，那么这种多级分配式换热器能大大缩短流体的单次流通流道长度，从而降低因流体局部流动性过差带来的各种问题。
上述“分配槽”虽能解决因流体局部流动性过差带来的种种问题，但其也存在着一系列工程难题，比如“储液槽”容积问题、“储液槽”板片刚度问题等。因而亟需提出一种既能满足工程实践需求又能解决常规换热器局部流动阻力过大的新技术。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对普通板式换热器因流道较长、局部流阻过大等缺点导致流体滞留问题，提出一种多级分配换热器。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：所述多级分配换热器由多组表面波纹共轭的上、下换热片依次堆叠而成，各换热板片之间采用钎焊的方式连接；当流体流经换热区域后汇集于分配槽区域，随后流经下一换热区域，依次反复，实现流体多级分配功能。
上述上换热片表面波纹根据换热频繁程度分为上换热密集区和上换热稀疏区，上换热密集区的波纹密度为上换热稀疏区的1.5～3倍。
优选的，上换热密集区由上斜条波纹、相对应的共轭上斜条波纹及上共轭斜条波纹对之间的上分配槽组成；
优选的，上述上斜条波纹及共轭上斜条波纹间距尺寸范围为5～7mm；
优选的，上述上斜条波纹及共轭上斜条波纹高度尺寸范围为1.8～2.5mm；
优选的，上述上分配槽高度尺寸范围为1～2mm；
优选的，上述上分配槽设置有上加强筋结构；
优选的，上述上加强筋高度尺寸为0.5～1mm。
上述下换热片表面波纹根据换热频繁程度分为下换热密集区和下换热稀疏区，下换热密集区的波纹密度为下换热稀疏区的1.5～3倍。
优选的，下换热密集区由下斜条波纹、相对应的共轭下斜条波纹及下共轭斜条波纹对之间的下分配槽组成；
优选的，上述下斜条波纹及共轭下斜条波纹间距尺寸范围为5～7mm；
优选的，上述下斜条波纹及共轭下斜条波纹高度尺寸范围为1.8～2.5mm；
优选的，上述下分配槽高度尺寸范围为1～2mm；
优选的，上述下分配槽设置有上加强筋结构；
优选的，上述下加强筋的高度尺寸范围为0.5～1mm。
优选的，上换热片和下换热片表面波纹共轭，因而上、下换热片相对应的波纹尺寸取值相同。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1.本发明中的换热片间组成的流体长流道被分割多条较短的流道，因而流阻较小，流体不易在局部滞留。
2.本发明中的换热片分为换热区和分配槽区，流体流经上一换热区后汇集于分配槽后，再以相同的初速度流向下一换热区，因而流体平均流速较高，换热效率高。
3.本发明中分配槽区设置有加强筋，局部刚度较大，换热器不易产生塑形变形，使用寿命长。
4.本发明中上、下换热板表面共轭波纹结构简单，因而板片模具成本较低，有利于降低生产成本。
附图说明
图1为冰破实物图，其中红圈位置为破裂口。
图2为本发明中多级分配换热器换热片连接示意图。其中n＝1,2,3…
图3为本发明中多级分配换热器上换热片示意图。其中X、Z为上换热稀疏区、Y为上换热密集区；A为进液角孔、B为一号封闭角孔、C为二号封闭角孔、D为出液角孔。
图4为本发明中上换热片上换热密集区示意图。其中M1、M3…M2p-1(p＝1,2,…)为上斜条波纹、M2、M4…M2p(p＝1,2,…)为相对应上共轭斜条波纹、N1、M2…Np+1(p＝1,2,…)为上分配槽。
图5为本发明中上换热片上换热密集区E-E向断面示意图。
图6为本发明中上换热片上换热密集区F-F向断面示意图。
图7为本发明中上换热片上分配槽加强筋示意图。
图8为本发明中多级分配换热器下换热片示意图。其中U、W为下换热稀疏区、V为下换热密集区；A为进液角孔、B为一号封闭角孔、C为二号封闭角孔、D为出液角孔。
图9为本发明中下换热片下换热密集区示意图。其中R1、R3…R2q-1(q＝1,2,…)为下斜条波纹、R2、R4…R2q(q＝1,2,…)为相对应下共轭斜条波纹、S1、S2…Sq+1(q＝1,2,…)为下分配槽。
图10为本发明中下换热片下换热密集区G-G向断面示意图。
图11为本发明中下换热片下换热密集区H-H向断面示意图。
图12为本发明中下换热下分配槽加强筋示意图。
图13为本发明中多级分配换热器纵向断面示意图。
具体实施例
以下结合附图对本发明作进一步详细描述。
本发明提出一种多级分配换热器，所采取的具体技术方案为：
一种多级分配换热器，其由多组表面波纹共轭的上、下换热片依次堆叠而成，如图2所示，各换热片之间采用钎焊的方式连接。
上述上换热片表面波纹根据换热频繁程度分为X、Y、Z三个区域，如图3所示，其中X、Z为上换热稀疏区，Y为上换热密集区。上述上换热片中A为进液角孔、B为一号封闭角孔、C为二号封闭角孔、D为出液角孔。上述上换热密集区的波纹密度为上换热稀疏区的1.5～3倍。上述上换热密集区由上斜条波纹(M1、M3…M2p-1(p＝1,2,…))、相对应的共轭上斜条波纹(M2、M4…M2p(p＝1,2,…))及上共轭斜条波纹对之间的上分配槽(N1、M2…Np+1(p＝1,2,…))组成，如图4所示。上述上斜条波纹及相对应的共轭上斜条波纹的断面结构如图5所示，其中上斜条波纹间距尺寸a的范围为5～7mm，上斜条波纹高度尺寸b范围为1.8～2.5mm。上述上共轭斜条波纹对及之间的分配槽旋转断面结构如图6所示，其中上分配槽高度尺寸c的范围为1～2mm。为提高上述上换热片上分配槽区局部刚度，上分配槽间设置有上加强筋，如图7所示，其中上加强筋的高度尺寸g的范围为0.5～1mm。
上述下换热片表面波纹根据换热频繁程度分为U、V、W三个区域，如图8所示，其中U、W为下换热稀疏区，V为下换热密集区。上述下换热片中A为进液角孔、B为一号封闭角孔、C为二号封闭角孔、D为出液角孔。上述下换热密集区的波纹密度为下换热稀疏区的1.5～3倍。上述下换热密集区由下斜条波纹(R1、R3…R2q-1(q＝1,2,…))、相对应的共轭下斜条波纹(R2、R4…R2q(q＝1,2,…))及下共轭斜条波纹对之间的下分配槽(S1、S2…Sq+1(q＝1,2,…))组成，如图9所示。上述下斜条波纹及相对应的共轭下斜条波纹的断面结构如图10所示，其中下斜条波纹间距尺寸d的范围为5～7mm，下斜条波纹高度尺寸e范围为1.8～2.5mm。上述下共轭斜条波纹对及之间的分配槽旋转断面结构如图11所示，其中下分配槽高度尺寸f的范围为1～2mm。为提高上述下换热片下分配槽区局部刚度，下分配槽间设置有下加强筋，如图12所示，其中下加强筋的高度尺寸h的范围为0.5～1mm。
上述多级分配器换热片按要求堆叠钎焊后的纵向断面结构如图13所示，其中J区域为分配槽区，K区域为换热区域，当流体经过换热区域K后，不同流速的流体汇聚于分配槽区后，流经下一换热区域K的初始速度相同，其避免了因流道过长、换热片局部流阻过大而产生流体局部滞留现象。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,本领域技术人员知悉,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外,在本发明的教导下,可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此,本发明不受此处所公开的具体实施例的限制,所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种多级分配板式换热器，其特征在于：所述多级分配板式换热器由多组表面波纹共轭的上、下换热片依次堆叠而成，各换热板片之间采用钎焊的方式连接；当流体流经换热区域后汇集于分配槽区域，随后流经下一换热区域，依次反复，实现流体多级分配功能；
所述上换热片表面波纹根据换热频繁程度分为上换热密集区和上换热稀疏区，上换热密集区的波纹密度为上换热稀疏区的1.5～3倍；
所述上换热密集区由上斜条波纹、相对应的共轭上斜条波纹及上共轭斜条波纹对之间的上分配槽组成；上述上斜条波纹及共轭上斜条波纹间距尺寸范围为5～7mm，上述上斜条波纹及共轭上斜条波纹高度尺寸范围为1.8～2.5mm，上述上分配槽高度尺寸范围为1～2mm；
所述下换热片表面波纹根据换热频繁程度分为下换热密集区和下换热稀疏区，下换热密集区的波纹密度为下换热稀疏区的1.5～3倍；
所述下换热密集区由下斜条波纹、相对应的共轭下斜条波纹及下共轭斜条波纹对之间的下分配槽组成；上述下斜条波纹及共轭下斜条波纹间距尺寸范围为5～7mm，上述下斜条波纹及共轭下斜条波纹高度尺寸范围为1.8～2.5mm，上述下分配槽高度尺寸范围为1～2mm。
2.根据权利要求1所述的一种多级分配板式换热器，其特征在于：上分配槽间具有上加强筋结构，上述上加强筋的高度尺寸范围为0.5～1mm。
3.根据权利要求1所述的一种多级分配板式换热器，其特征在于：下分配槽间具有下加强筋结构，上述下加强筋的高度尺寸范围为0.5～1mm。
4.根据权利要求2所述的一种多级分配板式换热器，其特征在于：上换热片和下换热片表面波纹共轭，上、下换热片相对应的波纹尺寸取值相同。
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