CN108534571B - 热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热交换器(1)，其包括顶板(2)和底板(3)以及设置在顶板(2)和底板(3)之间的多个构型板(4、5)，其中相邻的构型板(4、5)彼此配合以在邻近的构型板(4、5)之间形成主流体通道(10)和副流体通道(11)。本发明的任务是提供一种热交换器，其可以在不增加成本或生产时间的情况下以广泛的规格制造。根据本发明，上述任务通过以下方式解决：该热交换器包括至少两个构型板叠层(14、15)。所述至少两个构型板叠层(14、15)中的至少一个的构型板(4、5)形成与所述至少两个构型板叠层(14、15)中的至少另一个的主流体通道(10)和副流体通道(11)不同的主流体通道(10)和副流体通道(11)。

Description

热交换器
技术领域
本发明涉及一种热交换器，所述热交换器包括顶板和底板以及设置在顶板和底板之间的多个构型板，其中相邻的构型板配合以在邻近的构型板之间形成主流体通道和副流体通道。
背景技术
在板式热交换器中，热量通常在流过主流体通道的第一流体和流过副流体通道的第二流体之间传递。构型板彼此叠置，并且例如通过螺栓固定在顶板和底板之间。通常每个构型板配合在其一侧形成主流体通道，在该构型板的相对侧形成副流体通道。
上述类型的板式热交换器由多个不同构型板和相应的主流体通道和副流体通道制成。用于热交换器的构型板的类型和数量以及由此产生的流体通道形状限定了热交换器的特性，如热传递效率，流速，压降等。
然而，只有有限数量的标准类型的构型板被批量生产，并且可以用于成本有效地组装热交换器。然而，如果一个热交换器需要使用某种类型的批量生产的标准构型板无法实现的规格，那么这将需要使用非标准的构型板设计，这将导致成本增加和热交换器的生产时间增加。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种热交换器，其可以在不增加成本或生产时间的情况下以广泛的规格制造。
根据本发明，上述任务通过以下方式解决：热交换器包括至少两个构型板叠层，其中所述至少两个构型板叠层中的至少一个的构型板形成与所述至少两个构型板叠层中的至少另一个的主流体通道和副流体通道不同的主流体通道和副流体通道。
该解决方案允许通过在相同的热交换器中使用不同类型的构型板堆叠来生产具有更宽范围规格的热交换器。然而，各个构型板仍然可以从标准大批量生产的类型中选择，因此与标准热交换器相比，生产成本和时间没有显着增加。
使用的构型板的类型能够被选择，使得在不同的叠层相交的位置处相邻的构型板的配合是可能的，或者通过使得相邻的叠层分开。
在一个实施例中，在每对相邻的构型板叠层之间，布置有无定型分离板。无定型分离板仍可包括开口，以允许主流体和副流体的入口流动和出口流动流向或离开主流体通道和副流体通道。使用无定型分离板可以允许使用不同种类的构型板，这些不同类型的构型板否则将无法直接叠置在彼此之上。这些不同类型的构型否则可能导致热交换器在组装或操作期间因变形而失效。
在一个实施例中，在无定型分离板的每一侧上布置至少一个过渡板。尽管存在无定型分离板，但过渡板可用于保持主流体通道和副流体通道的分离。过渡板可以为此包括入口结构和出口结构，以允许将来自主入口和副入口的流动以及来自主出口和副出口的流动引导至正确的流体通道。
在一个实施例中，对于无定型板的大部分区域而言，过渡板中的一个被布置为和与之相邻的无定型板紧密配合。无定型板的大部分区域在这里可以指无定型板的不包括其中一个入口和其中一个出口的周围区域的区域，使得第一流体和第二流体仍然可以保持分开。
对于与过渡板中的一个过渡板相邻的构型板的大部分区域而言，过渡板中的所述一个过渡板被设置成与相邻的多个构型板叠层中的一个构型板叠层中的与所述一个过渡板相邻的构型板紧密配合。如在前述实施例中一样，该解决方案允许主流体和副流体在与分离板相邻的区域中保持分离。
在一个实施例中，每个构型板包括通入与之相邻的主流体通道的至少一个主入口和来自与之相邻的主流体通道的至少一个主出口，并且其中每个构型板包括通入与之相邻的副流体通道的至少一个副入口和来自与之相邻的副流体通道的至少一个副出口。每个无定型分离板以及每个过渡板也是如此。然而，构型板可以包括无定型分离板中不存在的入口结构和出口结构。
在一个实施例中，在邻近至少一个主入口和/或至少一个主出口和/或至少一个副入口和/或至少一个副出口的位置处，流体分离结构布置在至少一个构型板中。流体分离结构可用于使得流体分别流入到主流体通道或副流体通道中，使得流体更有效地分布在构型板的整个平面上。
在一个实施例中，通过两个相邻的构型板的配合脊来形成至少一个流体分离结构。此实施例还使热交换器稳定。
在一个实施例中，至少一个构型板叠层中的构型板形成交替的山峰和山谷以改善流体与所述构型板之间的热传递。根据所使用的构型板的叠层的数量，一个以上构型板叠层可以包括具有这种交替的山峰和山谷的构型板。此外，热交换器可以包括例如具有交替的山峰和山谷的两个或更多个构型板叠层，其中各个叠层的山峰和山谷结构的设计是不同的。
在一个实施例中，所述至少一个构型板叠层中的构型板形成楔形结构以改善流体与所述构型板之间的热传递。同样取决于构型板叠层的数量，几个叠层可以包括具有楔形结构的构型板和/或不同叠层的楔形结构可以在设计上不同。
附图说明
现在将参考附图来描述本发明的实施例，其中
图1示出了根据本发明的热交换器的外视图，
图2示出了根据本发明的构型板的简化俯视图，
图3示出了多个彼此叠置的构型板的简化侧视图，
图4示出了根据本发明的构型板的等距视图，
图5a和图5b示出了根据本发明的彼此配合的相邻的构型板，
图6以部分分解视图示出了热交换器的一个实施例，
图7以穿过入口和出口的剖视图示出了与图6相同的实施例，
图8示出了根据图6和7的实施例中具有配合阀构型板的入口或出口的详细视图，
图9示出了相邻的构型板叠层和分离板的侧剖视图，
图10示出根据本发明的热交换器的出口的根据图6至9的实施例的详细视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的热交换器1的简化图。热交换器1包括顶板2以及底板3。在顶板2和底板3之间布置多个构型板4、5。
图2示出了构型板4、5的简化顶视图。构型板包括主入口6和主出口7。通过主入口6进入的主流体流过构造板4的顶侧以朝向主出口7。类似地，构型板4、5包括副入口8以及副出口9。沿着构型板4、5的底侧流动的副流体通过副入口8进入并流向副出口9。热量然后可以通过构型板4、5从主流体传递到副流体。相应的入口和出口可以在构型板4、5上交替地彼此对角地布置。
因此，沿着构型板4的顶侧形成主流体通道10，以将主流体从主入口6引导至主出口7。类似地，副流体通道11形成在构型板4、5的底侧以将副流体从副入口8引导至副出口9。主流体通道10和副流体通道11可以通过微结构形成，例如交替的山峰12和山谷13的样式，如图2所示。替代地，构型板4、5也可以包括不同的结构，例如楔形结构。
图3示出了彼此叠置布置的四个构型板4、5的侧视图。最上面的构型板4、5在其山谷13处与设置在其正下方的构型板的山峰12配合。因此，形成主流体通道10和副流体通道11。
图4示出了包括如图2和3中的山峰12和山谷13的构型板的等轴视图。
图5a示出了与相邻的构型板5配合的构型板4的细节。构型板4的山谷13与构型板5的山峰12配合。在该示例中，构型板4、5具有与山峰12和山谷13相同的微观结构。山峰12的接触表面具有与山谷13的接触表面相同的程度，从而允许配合相邻的构型板4、5的良好稳定性。
图5b示出了一种稍微不同的情况，其中构型板4、5的微结构不同。在此，构型板4的山谷13的接触表面的范围小于构型板5的山峰12的接触表面。原则上，只要能够构型板叠层以使彼此配合的构型板足够稳定，那么具有不同微结构的构型板4、5可以彼此配合以形成主流体通道和副流体通道。在根据图5b的例子中，相邻的山峰和山谷之间的距离需要对于两个构型板4、5是相同的，以允许它们相互配合以形成主流体通道和副流体通道，尽管山峰12和山谷13的形状不同。
图6示出了根据本发明的热交换器的另一个实施例。热交换器1包括两个构型板叠层14、15。在构型板叠层14、15之间布置无定型分离板16。无定型分离板16允许在相同的热交换器1中组合各种不同的构型板4、5。特别地，布置在构型板叠层14中的构型板4、5的微结构可以与布置在构型板叠层15中的构型板4、5的微结构不同。然而，无定型分离板16包括开口，该开口允许主流体和副流体流过无定型分离板16以从一个构型板叠层14、15流动到下一个构型板叠层14、15。
图7示出了根据本发明的热交换器1的实施例的分解剖视图。在这种情况下，热交换器1再次包括两个构型板叠层14、15。然而，热交换器1可以包括更多数量的构型板叠层14、15。在构型板叠层14和与之相邻的构型板叠层15之间，设置无定型分离板16。在无定型分离板16的每一侧上布置一个过渡板17、18。对无定型板16的大部分区域而言，过渡板中的一个17被布置为和与之相邻的无定型板16紧密配合。另一方面，对于与过渡板18相邻的构型板4的大部分区域而言，过渡板18被设置为和与之相邻的构型板4紧密配合。因此，过渡板17、18确保主流体和副流体可以保持分开，尽管使用无定型分离板16来分开构型板叠层14、15。
过渡板17、18除了入口结构19和/或出口结构之外可以是无定型结构，以形成为阻挡主流体或副流体的进入。在图7中，两个箭头示出了通过入口歧管20和出口歧管21的流体流动方向。入口歧管20由相邻的构型板4、5中的多个随后的入口22形成。类似地，出口歧管21由布置在相邻的构型板4、5中的多个出口23形成。入口歧管20以及出口歧管21还可以由形成在无定型分离板16和/或分离板18、19中入口22和出口23形成。
图8示出了根据图6和7的热交换器1的进一步细节。图8示出了如图7所示的入口歧管20的细节。此外，图8示出了过渡板17、18以及布置在过渡板17、18中的入口结构19的详细俯视图。过渡板17、18包括类似的出口结构，其可以例如布置在过渡板17、18的对角线的相对侧上。此外，图8示出了构型板4、5的入口22的结构的详细俯视图。此处的入口22包括流体分离结构24。流体分离结构24包括配合的脊25。流体分离结构24用于将从出口22流出的流体流分离成相应的主流体通道或副流体通道。这种流体分离结构24的使用提高了热交换器1的热传递效率。不论构型板4、5的构造如何，构型板4、5中的每一个可以包括相同的流体分离结构24，但不同的主流体通道和副流体通道对于每个构型板叠层14、15。
图9示出了无定型分离板16和与之相邻的过渡板17、18的配合的剖面侧视图。具体地，图9示出了入口结构19如何与无定型分离板16配合。此外，在过渡板18和无定型分离板16之间，可以布置主流体通道10或副流体通道11。为此，过渡板18可以包括微结构(山峰和山谷和/或楔形结构)以改善热传递，但是为了简单起见，省略了这些。
图10示出了如图7所示的出口歧管21的详细视图。此外，图10示出了流体分离结构24的详细等距视图。相邻的构型板4在此可以通过包括匹配脊25既形成流体分离结构24又阻止例如副流体流入主流体通道10。

Claims (9)

1.一种热交换器(1)，其包括顶板(2)和底板(3)以及设置在顶板(2)和底板(3)之间的多个构型板(4、5)，其中相邻的构型板(4、5)彼此配合以在邻近的构型板(4、5)之间形成主流体通道(10)和副流体通道(11)，其特征在于：
所述热交换器(1)包括至少两个构型板叠层(14、15)，其中所述至少两个构型板叠层(14、15)中的至少一个的构型板(4、5)形成与所述至少两个构型板叠层(14、15)中的至少另一个的主流体通道(10)和副流体通道(11)不同的主流体通道(10)和副流体通道(11)；以及
在每对相邻的构型板叠层之间设置无定型分离板(16)。
2.根据权利要求1所述的热交换器(1)，其特征在于，所述无定型分离板(16)的每一侧上设置有至少一个过渡板(17、18)。
3.根据权利要求2所述的热交换器(1)，其特征在于，对于所述无定型板(16)的大部分区域而言，所述过渡板(17、18)中的一个设置成和与之相邻的无定型板(16)紧密配合。
4.根据权利要求2或3所述的热交换器(1)，其特征在于，对于与过渡板(17、18)中的一个过渡板相邻的构型板(4、5)的大部分区域而言，过渡板(17、18)中的所述一个过渡板被设置成和相邻的多个构型板叠层中的一个构型板叠层中的与所述一个过渡板相邻的构型板(4、5)紧密配合。
5.根据权利要求1所述的热交换器(1)，其特征在于，每个构型板(4、5)包括通入与之相邻的主流体通道(10)的至少一个主入口(6)和来自与之相邻的主流体通道(10)的至少一个主出口(7)，并且其中每个构型板(4、5)包括通入与之相邻的副流体通道(11)的至少一个副入口和来自与之相邻的副流体通道(11)的至少一个副出口。
6.根据权利要求5所述的热交换器(1)，其特征在于，在与至少一个主入口(6)和/或至少一个主出口(7)和/或至少一个副入口和/或至少一个副出口相邻的位置处，流体分离结构(24)布置在至少一个构型板(4、5)中。
7.根据权利要求6所述的热交换器(1)，其特征在于，通过两个相邻的构型板(4、5)的配合脊(25)形成至少一个流体分离结构(24)。
8.根据权利要求1所述的热交换器(1)，其特征在于，至少一个构型板叠层中的构型板(4、5)形成交替的山峰(12)和山谷(13)以改善流体与所述构型板(4、5)之间的热传递。
9.根据权利要求1所述的热交换器(1)，其特征在于，至少一个构型板叠层中的构型板(4、5)形成楔形结构以改善流体与所述构型板(4、5)之间的热传递。
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