CN108645256A - 一种板式换热器及其板式叠片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种板式换热器及其板式叠片，叠片在长度方向上，有P1、P2进、出口孔，P3、P4为两个隔离角孔，相邻叠片反向设置，相邻每对叠片交错换热。若第n板片S1与第n+1板片S2流通区域流动冷媒，则第n‑1板片S1与第n板片S2区域以及第n+1板片S1与第n+2板S2区域流动冷冻液，反之亦然。其中，n≥2，并且n为整数。通过设计优化叠片结构参数，以保证从进口管P1至出口管P2，提高换热性能；同时，在相邻叠片围成的流通通道，流路较短，从而降低了流阻，提高了流量，进而提高换热效率并可降低了冷却子系统中水泵的功耗。
Description
技术领域
本发明涉及板式换热器技术领域，特别涉及一种板式换热器的板式叠片。包括Chiller以及水水板换这两种典型产品。
背景技术
板式换热器是一种常用的换热器，可用于冷媒--冷冻液热交换、水--水热交换。与功能相同的套管式换热器、壳管式换热器相比，板式换热器具有更高的换热效率，因此换热器更加紧凑，重量也更轻，广泛应用于新能源车用空调以及电池、电机冷却子系统，也可应用于化工行业。板式换热器的基本原理是在多块换热板片之间形成相互间隔的流道，两种热交换介质（冷媒--冷冻液、水--水热交换）在相间的流道中通过换热板片进行热交换。 换热板片通常表面设有V型槽作为分流元件，以保证介质流动均匀。相邻的板片间隔很小，因此介质在板片之间流速较高，从而提供较高的换热效率。具体地，请参考图1、图2、图3 。
然而，上述现有技术中板式换热器的板式叠片存在如下缺陷：由于板式叠片外形尺寸不合理(含长度、宽度、板厚等)、V型槽的结构参数不合理（含夹角、中心距、槽宽、槽深、与边缘的距离等），造成冷媒或冷冻液流动不均匀，从而降低了换热效率。另外，由于V型槽的焊接平面设计不合理，以及无一字槽焊接结构，导致板式换热器耐压强度降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题为提供一种板式换热器的板式叠片，通过设计优化叠片结构参数，提高了流量，进而提高换热效率并可降低了冷却子系统中水泵的功耗。
为解决上述技术问题，本发明提供一种板式换热器的板式叠片，该板式叠片的四个角上依次设有四个角 孔P1、P2、P3、P4；有P1、P2进出口孔，P3、P4为两个隔离角孔，如图1所示。图2为板式叠片旋转180°示图，图1所示叠片与图2所示叠片上下叠合；在各叠片中，第n板片上S1内流面与第n+1板片上的S2外流面围成介质密封流通区域，隔离孔P3、P4之平面零间隙贴合，靠焊接密封。相邻叠片反向设置，相邻每对叠片交错换热（如图3所示）。
优选地，板式换热器之板式叠片，适用于以下外形尺寸范围：长度L86±30mm，宽度W61±30mm，板厚T0.44±0.2mm；叠片为符合铝材，主要成分为A4343+A3003。如图1所示。
优选地，板式换热器之板式叠片，其特征在于，V型槽参数适用于以下尺寸范围：夹角θ为115°±30°，V型槽中心距Dc为5.4±3mm，V型槽宽度Dw为2.7±3mm，V型槽深度Dp为0.8±2mm。V型槽距边缘的距离L1为1.5±1.5mm，如图6、图8所示。
优选地，板式换热器之板式叠片，其特征在于，一字槽参数适用于以下尺寸范围：一字槽宽度L2为2.7±1.5mm，一字槽宽度L3为5.4±4mm，如图7、图11所示。
优选地，板式换热器之板式叠片，其特征在于，无论V型槽还是一字槽，其顶部及对应的另一板式叠片的凹槽底部，均设有便于焊接的平面部，宽度为0.5mm--5mm。如图9、图10、图11、图12所示。
此外，本发明所提供的上述各种板式换热器，涵盖Chiller以及水水板换，两者应用原理相同。
本发明的板式换热器之板式叠片通过设计优化叠片结构参数，以保证从进口管P1至出口管P2，冷媒流动的均匀性，从而提高换热性能；同时，在相邻叠片围成的流通通道，由于较热的冷冻液从进口管P3至出口管P4，流路较短，从而降低了流阻，提高了流量，进而提高换热效率并可降低了冷却子系统中水泵的功耗。
附图说明
图1为本发明的板式换热器之板式叠片结构示意图；
图2为图1板式叠片旋转180°示意图；
图3为图1与图2所示的板式叠片上、下叠合示意图；
图4为板式叠片流动介质均匀性CAE分析；
图5为板式叠片耐压强度CAE分析；
图6为板式叠片V型槽结构参数；
图7为板式叠片剖面位置示意图；
图8为V型槽参数剖面图；
图9为A—A剖面；
图10为B—B剖面；
图11为C—C剖面；
图12为D—D剖面；
图13为Chiller板式换热器总成示意图；
图14为水—水板换热器总成示意图。
具体实施方式
本发明的核心为提供一种板式换热器的板式叠片，通过设计优化叠片结构参数，以保证从进口管P1至出口管P2，冷媒流动的均匀性，从而提高换热性能；同时，在相邻叠片围成的流通通道，由于较热的冷冻液从进口管P3至出口管P4，流路较短，从而降低了流阻，提高了流量，进而提高换热效率并可降低了冷却子系统中水泵的功耗。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明技术方案，下面结合附图1—14和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
一种板式换热器的板式叠片，该板片的四个角上依次设有四个角孔P1、P2、P3、P4；在长度方向上，有P1、P2进出口孔，P3、P4为两个隔离角孔，如图1所示。图2为板式叠片旋转180°示图，图1所示叠片与图2所示叠片上下叠合；在各叠片中，第n板片上S1内流面与第n+1板片上的S2外流面围成介质密封流通区域，隔离孔P3、P4之平面零间隙贴合，靠焊接密封。相邻叠片反向设置，相邻每对叠片交错换热（如图3所示）。若第n板片S1与第n+1板片S2流通区域流动冷媒，则第n-1板片S1与第n板片S2区域以及第n+1板片S1与第n+2板S2区域流动冷冻液，反之亦然。中，n≥2，并且n为整数。优化V型槽结构，使流动介质（冷媒或冷冻液）均匀分布，从而提高换热性能。如图4（板式叠片流动介质均匀性CAE分析）所示。V型槽顶部以及一字槽顶部，设有焊接平面，优化设计后，耐压强度大为提高，可达P≥5MPa。如图5（板式叠片耐压强度CAE分析）所示。
本发明板式叠片，适用于以下外形尺寸范围：长度L86±30mm，宽度W61±30mm，板厚T0.44±0.2mm；叠片为复合铝材，主要成分为A4343+A3003。如图1所示。
本发明板式叠片日的 V型槽参数适用于以下尺寸范围：夹角θ为115°±30°，V型槽中心距Dc为5.4±3mm，V型槽宽度Dw为2.7±3mm，V型槽深度Dp为0.8±2mm。V型槽距边缘的距离L1为1.5±1.5mm，如图6、图8所示。
本发明板式叠片的一字槽参数适用于以下尺寸范围：一字槽宽度L2为2.7±1.5mm，一字槽宽度L3为5.4±4mm，如图7、图11所示。
本发明板式叠片的V型槽和一字槽，其顶部及对应的另一板式叠片的凹槽底部，均设有便于焊接的平面部，宽度为0.5mm--5mm。如图9、图10、图11、图12所示。
本发明的板式换热器板，首先，以Chiller总成为例进行说明。如图13中，电子膨胀阀-TXV+截止阀9，代表冷媒侧的进出口管P1、P2，同时参考图1；TXV+截止阀9与压板8通过密封圈密封；压板8、压块5、上护板4、板式叠片3依次焊接相连。第一板式叠片S1面与第二块板式叠片S2面互为180°旋转，参见图2，这一对叠片围成冷媒流通区域，则相邻的下一对叠片流通冷冻液。在多块换热板片之间形成相互间隔的流道，两种热交换介质冷媒--冷冻液在相间的流道中通过换热板片进行热交换。最后一片板式叠片、下护板2、安装支架1依次焊接相连，从而形成一个密闭容器；同时，进水管6与出水管7分别与压块5通过焊接相连，进水管6与出水管7分别代表冷冻液侧的进出口管P3、P4，参考图1。由此，相邻的每对板式叠片相互间隔流动冷媒与冷冻液，交错进行热交换，大大提高了该板式换热器的换热效率。
本发明的板式换热器还涉及水-水板换总成，原理应用与Chiller类似。如图14中，进水管6与出水管7代表冷媒侧的进出口管P1、P2，参考图1；进水管6与出水管7分别与压块5通过焊接相连；压块5、4-护板1、3-板式叠片依次通过焊接相连。第一板式叠片S1面与第二块板式叠片S2面互为180°旋转，参见图2，若这一对叠片围成温度低的冷冻液流通区域，则相邻的下一对叠片流通温度高的冷冻液。最后一片板式叠片、下护板2 、安装支架1依次焊接相连，从而形成一个密闭容器；同时，进水管6与出水管7各包含两根管分别与5-压块通过焊接相连，其中一对进水管6与出水管7分别代表温度高冷冻液侧的进出口管P3、P4（同时参考图1）。由此，相邻的每对板式叠片相互间隔流动温度高与温度低的两种冷冻液，交错进行热交换，大大提高了该板式换热器的换热效率。
以上对本发明所提供的板式换热器及其板式叠片进行了详细介绍，并举例且通过图示进行了详细说明。主要目的在于帮助理解本发明的方法、优化参数后的结构以及产品总成。应当指出，对于本技术领域的工程师来说，在不脱离本发明原理的前提下， 还可以对本发明进行若干改进和修饰，而这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种板式叠片，其特征在于：该板片的四个角上依次设有四个角孔P1、P2、P3、P4；在长度方向上，有P1、P2进出口孔，P3、P4为两个隔离角孔，叠片上下叠合；在各叠片中，第n板片上S1内流面与第n+1板片上的S2外流面围成介质密封流通区域，隔离孔P3、P4之平面零间隙贴合，靠焊接密封，相邻叠片反向设置，相邻每对叠片交错换热，若第n板片S1与第n+1板片S2流通区域流动冷媒，则第n-1板片S1与第n板片S2区域以及第n+1板片S1与第n+2板S2区域流动冷冻液，反之亦然，其中，n≥2，并且n为整数， V型槽顶部以及一字槽顶部，设有焊接平面。
2.如权利要求1所述板式叠片，其特征在于：叠片外形尺寸范围：长度L86±30mm，宽度W61±30mm，板厚T0.44±0.2mm；叠片为复合铝材，主要成分为A4343+A3003。
3.如权利要求1所述板式叠片，其特征在于：V型槽参数适用于以下尺寸范围：夹角θ为115°±30°，V型槽中心距Dc为5.4±3mm，V型槽宽度Dw为2.7±3mm，V型槽深度Dp为0.8±2mm。
4.V型槽距边缘的距离L1为1.5±1.5mm。
5.如权利要求1所述板式叠片，其特征在于：一字槽参数适用于以下尺寸范围：一字槽宽度L2为2.7±1.5mm，一字槽宽度L3为5.4±4mm。
6.一种板式换热器，其特征在于：使用如权利要求1-4所述板式叠片，包括有电子膨胀阀-TXV+截止阀（9）和代表冷媒侧的进出口管P1、P2， TXV+截止阀（9）与压板（8）通过密封圈密封；压板（8）与压块（5）、上护板（4）、板式叠片(3)依次焊接相连,第一板式叠片S1面与第二块板式叠片S2面互为180°旋转，这一对叠片围成冷媒流通区域，则相邻的下一对叠片流通冷冻液,在多块换热板片之间形成相互间隔的流道，两种热交换介质冷媒--冷冻液在相间的流道中通过换热板片进行热交换，最后一片板式叠片和下护板(2)、安装支架(1)依次焊接相连，从而形成一个密闭容器；同时，进水管（6）与出水管（7）分别与压块（5）通过焊接相连，进水管（6）与出水管（7）分别代表冷冻液侧的进出口管P3、P4。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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