CN108700388B - 用于板式热交换器的热交换器板和板式热交换器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于在第一流体和第二流体之间进行热交换的板式热交换器的热交换器板(1)，以及板式热交换器。热交换器板包括热交换器区域(10)，其包括：第一端部区(A)、邻接第一端部区的中心主区(B)、邻接中心主区的第二端部区(C)，以及在热交换器区域上的凸脊(13)和凹谷(14)的折皱。纵向中心轴线(x)沿着三个区延伸且延伸穿过它们。凸脊和凹谷沿着相应的连续线(16)延伸，连续线至少部分地弯曲且与纵向中心轴线形成倾斜角度(α)。纵向中心轴线处的倾斜角度对于第一端部区处的连续线相比中心主区处较不陡。

Description

用于板式热交换器的热交换器板和板式热交换器
本发明涉及用于在至少第一流体和第二流体之间进行热交换的板式热交换器的热交换器板，热交换器板包括：热交换器区域，其包括第一端部区、邻接第一端部区的中心主区、邻接中心主区的第二端部区；以及凸脊和凹谷的折皱，其在第一端部区、中心主区和第二端部区上延伸；以及纵向中心轴线，其沿着第一端部区、中心主区和第二端部区延伸且延伸穿过它们，其中，凸脊和凹谷沿着相应的连续线延伸。
本发明还涉及包括多个热交换器板的板式热交换器。板式热交换器可为用于任何类型的流体的板式热交换器。特别地，板式热交换器可为蒸发器或冷凝器。
在板式热交换器中，重要的是确保进入板式热交换器的板空隙的流体在整个热交换器区域上以高效的方式分布。特别地，为了使得能够使用整个热交换器区域，流体朝热交换器区域的长边边缘分布是至关重要的。
为了实现进入板空隙的流体的这种恰当分布，已知的是对其上定位有两个端口孔的端部区中的至少一个提供凸脊和凹谷的折皱，折皱关于纵向中心轴线具有较不陡的倾斜角度。这种倾斜角度将迫使流体向外朝向长边边缘。
但是，折皱在端部区上的这种较不陡的倾斜的不利之处在于，流体流在从端部区到中心主区的过渡部中受到干扰，为了实现更优化的热传递，过渡部具有较陡的折皱倾斜。
WO 2015/082348公开了一种板式热交换器，它没有用于在流体之间交换热的直流道。热交换器包括多个热交换器板，其设有带节距的成压制图案的凸脊和凹槽。热交换器板通过相邻板的凸脊和凹槽之间在接触点中的接触而与彼此保持距离。接触点定位成使得沿着热交换器板的长度不形成直线。
US 7,013,963公开了一种具有热交换器板的圆形板式热交换器，热交换器板具有沿着渐伸线图形延伸的凸脊和凹槽。
US 2,777,674公开了一种具有长方形热交换板的板式热交换器，长方形热交换板在热交换器板的相应的端部区处具有两个端口孔。在中心区上提供凸脊和凹谷的折皱。凸脊和凹谷以相应的连续弯曲线延伸。
本发明的概要
本发明的目标是解决上面论述的问题，且提供通过板式热交换器中的板空隙的改进的流体流，以及板空隙中的流体在基本整个热交换器区域上的改进的分布。
此目标由初始限定的热交换器板实现，其特征在于连续线是弯曲的，或者至少部分地弯曲，并且与纵向中心轴线形成倾斜角度，而且纵向中心轴线处的倾斜角度对于第一端部区处的各个连续线或基本各个连续线相比中心主区处较不陡。
利用这种热交换器板，有可能使折皱的倾斜从相对于第一端部区处的纵向中心轴线较不陡的倾斜变成中心主区处的较陡的倾斜。倾斜的这种变化可为连续的，并且因而可避免倾斜的完全突然的变化。因而容许第一流体平缓地从第一端部区流到中心主区。
第一端部区处的较不陡的倾斜确保第一流体在热交换器区域的整个宽度上的适当分布。流阻在第一端部区处将相对大，这将迫使第一流体向外朝向热交换器区域的长边边缘。
中心主区处的较陡的倾斜可确保中心主区处最佳或者保持的热传递。中心主区处的流阻可小于第一端部区处的流阻。可实现流阻从第一端部区到中心主区的连续减小。
因而凸脊和凹谷关于纵向中心轴线倾斜。凸脊和凹谷可至少在中心主区上与纵向中心轴线相交。
由于凸脊和凹谷沿着相应的连续线延伸，凸脊和凹谷的方向不会突然改变。可避免所谓的箭头图案，箭头图案在现有技术中已经在纵向中心轴线处引起了干扰或旁路。
凸脊和凹谷的连续和弯曲的延伸部还有助于热交换器板的改进的强度。
根据本发明的实施例，在热交换器区域上平行于纵向中心轴线延伸的任何纵向线的倾斜角度对于所述任何纵向线处的第一端部区处的各个连续线相比对于所述任何纵向线处的中心主区处的各个连续线而言较不陡。
根据本发明的实施例，热交换器区域具有第一长边边缘和第二长边边缘，其中至少中心主区的凸脊和凹谷从第一长边边缘延伸到第二长边边缘。
根据本发明的实施例，热交换器区域具有界定第一端部区的第一短边边缘以及界定第二端部区的第二短边边缘。
根据本发明的实施例，热交换器板包括位于第一端部区上的两个端口孔，以及位于第二端部区上的两个端口孔。纵向中心轴线可在第一端部区上的两个端口孔之间延伸，且在第二端部区上的两个端口孔之间延伸。
第一端部区处的端口孔中的一个可由用于第一流体的入口包括，且第一端部区处的端口孔中的另一个可由用于第二流体的出口包括。
相应地，第二端部区处的端口孔中的一个可由用于第二流体的入口包括，且第二端部区处的端口孔中的另一个可由用于第一流体的出口包括。
根据本发明的实施例，相邻凸脊或凸脊的峰之间的距离在热交换器区域上是相等的。由此可见相邻凹谷之间的距离在热交换器区域上可为相等的。凸脊和凹谷的这种等距定位也是有利的，而且有助于使热交换器板的凸脊和相邻热交换器板的凹谷之间的接触点在板式热交换器中的均匀分布。同样地，凸脊和凹谷的等距定位有助于使热交换器板的凹谷和相邻热交换器板的凸脊之间的接触点在板式热交换器中的均匀分布。
根据本发明的实施例，热交换器板包括包围热交换器区域的外边缘区域。外边缘区域可形成凸缘，凸缘相对于热交换器区域的延伸平面倾斜。此凸缘可邻接板式热交换器中的相邻热交换器板的对应的凸缘。
根据本发明的实施例，连续线具有至少一个椭圆形或卵形延伸部，特别是至少一个圆形延伸部。因而连续线可为椭圆、圆或卵形环的一部分。
根据本发明的实施例，连续线具有位于热交换器区域外部的至少一个公共中心点。在连续线具有椭圆形延伸部的情况下，它们具有在热交换器区域外部的两个公共中心点。
根据本发明的实施例，倾斜角度对于第二端部区处的各个连续线或基本各个连续线相比中心主区处较不陡。这个实施例对从第二端部区流到中心主区的第二流体提供与从第一端部区流到中心主区的第一流体相同的优点。
根据本发明的实施例，热交换器板包括：
第一半部，其包括第一端部区和中心主区的第一部分，以及
第二半部，其包括第二端部区和中心主区的第二部分，
其中第一半部和第二半部沿着分界线彼此邻接。
根据本发明的实施例，第一半部上的连续线以椭圆形延伸部(特别是圆形延伸部)延伸，并且继续在第二半部上以椭圆形延伸部(特别是圆形延伸部)延伸。
根据本发明的实施例，第一半部上的连续线具有第一公共中心点，或者至少一个第一公共中心点，其位于热交换器区域的第一侧的外部，并且第二半部上的连续线具有第二公共中心点，或者至少一个第二公共中心点，其位于热交换器区域的第二侧的外部。
根据本发明的实施例，分界线处的连续线垂直于分界线延伸。
目标还由初始限定的板式热交换器实现，其包括多个根据上面阐明的各种实施例的热交换器板。
根据本发明的实施例，热交换器板包括第一热交换器板和第二热交换器板，它们在板式热交换器中按交替顺序布置，其中第一热交换器板的倾斜角度与第二热交换器板的倾斜角度相比是相等的但是带有相反的符号。
附图的简要描述
现在通过描述各种实施例和参照附于此的图来更接近地解释本发明。
图1示意性地公开了根据本发明的第一实施例的板式热交换器的平面图；
图2示意性地公开了沿着图1中的线II-II的纵向截面图；
图3示意性地公开了图1中的板式热交换器的热交换器板的平面图；
图4示意性地公开了图1中的板式热交换器的另一个热交换器板的平面图；
图5示意性地公开了根据第二实施例的用于板式热交换器的热交换器板的平面图；
图6示意性地公开了根据第二实施例的用于板式热交换器的另一个热交换器板。
各种实施例的详细描述
图1和2公开了包括多个热交换器板1的板式热交换器。热交换器板1设置在彼此旁边以在板式热交换器中形成第一板空隙2和第二板空隙3。第一板空隙2和第二板空隙3在板式热交换器中按交替顺序设置。
板式热交换器包括用于第一流体的第一入口4和第一出口5。板式热交换器还包括用于第二流体的第二入口6和第二出口7。第一流体传送通过第一板空隙2，并且第二流体传送通过第二板空隙3。
可注意到，板式热交换器还可构造成用于两种以上流体，例如三种流体，其中，流体经过相应的板空隙。在这种情况下，板式热交换器还可包括第三入口和第三出口。
纵向中心轴线x沿着板式热交换器延伸，并且沿着各个热交换器板1延伸。
在公开的板式热交换器中，热交换器板1通过任何适当的连结技术耐久地彼此连结，例如钎焊、焊接、粘结等。
但可注意到的是，板式热交换器还可包括热交换器板1，借助于拉紧螺栓(图中未公开)将它们保持在一起，其中在热交换器板1之间提供垫圈(图中未公开)以使第一板空隙2和第二板空隙3与彼此且与周围环境密封。
图3公开了板式热交换器的热交换器板1中的一个。热交换器板1具有长方形或带圆角的大体长方形的形状，并且平行于延伸平面p(参见图2)延伸。
热交换器板1包括热交换器区域10，热交换器区域10包括第一端部区A、邻接第一端部区A的中心主区B，以及邻接中心主区B的第二端部区C。
纵向中心轴线x沿着第一端部区A、中心主区B和第二端部区C延伸且延伸穿过它们。热交换器板1包括设置在纵向中心轴线x的相应侧上的第一端部区A上的两个端口孔11，以及设置在纵向中心轴线x的相应侧上的第二端部区C上的两个端口孔12。
在三种流体的情况下，如上面提到的那样，热交换器板1可包括第一端部区A上的三个端口孔12和第二端部区C上的三个端口孔11。
第一端部区A上的两个端口孔11可由第一入口4和第二出口7包括。第二端部区C上的两个端口孔12可由第一出口5和第二入口6包括。
热交换器板1还包括外边缘区域13，其包围热交换器区域10，即，第一端部区A、中心主区B和第二端部区C。
在公开的板式热交换器中，外边缘区域13形成凸缘，凸缘相对于热交换器区域10的延伸平面p(参见图2)倾斜。热交换器板1的外边缘区域13的凸缘邻接板式热交换器中的相邻热交换器板1的外边缘区域13的对应的凸缘，并且可连结到该对应的凸缘。
热交换器区域10包括凸脊14和凹谷15的折皱。折皱在第一端部区A、中心主区B和第二端部区C上延伸。
凸脊14和凹谷15沿着相应的连续线16延伸，连续线是弯曲的，或者连续弯曲的，并且与纵向中心轴线x形成倾斜角度α。连续线16沿着凸脊14的峰和凹谷15延伸。
在第一实施例中，连续线16沿着它们在热交换器区域10上的整个长度弯曲。
热交换器区域10具有第一长边边缘17、第二长边边缘18、第一短边边缘19和第二短边边缘20。至少中心主区B的凸脊13和凹谷14从第一长边边缘17延伸到第二长边边缘18。第一短边边缘19界定第一端部区A。第二短边边缘20界定第二端部区C。
相邻凸脊14或相邻凸脊14的峰之间的距离d在热交换器区域10上是相等的，或者在整个热交换器区域10上是相等的。由此可见，相邻凹谷15之间的距离d在热交换器区域10上以及对于连续线16是相等的。
如可在图3中看到的那样，纵向中心轴线x处的倾斜角度α对于第一端部区处的连续线16相比对于中心主区B处的连续线16而言较不陡。
这对于热交换器区域10上平行于纵向中心轴线x延伸的任何纵向线21也是正确的。因此，所述任何纵向线21处的倾斜角度α对于所述任何纵向线21处的第一端部区A处的各个连续线16相比对于所述任何纵向线21处的中心主区B处的各个连续线16而言较不陡。
在第一实施例中，连续线16具有圆形延伸部，即，它们形成圆的一部分。热交换器区域10上的所有连续线16具有位于热交换器区域10外部、且在图3中在纵向中心轴线x左边的公共中心点22。
图4公开了将包括在图1和2中显示的板式热交换器中的另一个热交换器板1。图4中的热交换器板1与图3中的热交换器板1相同，但热交换器区域转了180°，使得连续线16将使它们的公共中心点22在纵向中心轴线x的右边位于热交换器区域10的外部。
换句话说，板式热交换器的热交换器板1包括图3中显示的第一热交换器板1和图4中显示的第二热交换器板1。第一和第二热交换器板1在板式热交换器中按交替顺序布置。如可在图3和4中看到的那样，第一热交换器板1的倾斜角度α与第二热交换器板1的倾斜角度α相比是相等的但是带有相反的符号。
要注意的是，公共中心点22仅仅示意性地指示，且实际上它们与图3和4中显示的相比将离热交换器板1较远。
图5和6公开了根据第二实施例的两个热交换器板1，其与热交换器板1的第一实施例的不同在于，倾斜角度α在第二端部区C处与在中心主区B处相比也较不陡。
连续线16将具有热交换器区域10的第一半部上的圆形延伸部以及热交换器区域10的第二半部上的另一个圆形延伸部。第一半部包括第一端部区A和中心主区B的第一部分。第二半部包括第二端部区C和中心主区B的第二部分。
第一半部和第二半部沿着分界线24彼此邻接。在分界线24处，连续线16连续地延伸跨过分界线24。当与分界线24相交时，连续线16中的各个垂直于或基本垂直于分界线24。分界线24相对于纵向中心轴线x倾斜，如可在图5和6中看到的那样。分界线24的倾斜角度相对于纵向中心轴线x可为45°。
图5中的热交换器板1的第一半部上的连续线16具有圆形延伸部，其中公共中心点22位于热交换器区域10的外部，而且在图5中是在纵向中心轴线x的左边。图5中的热交换器板1的第二半部上的连续线16具有圆形延伸部，其中公共中心点22位于热交换器区域10的外部，而且在图5中是在纵向中心轴线x的右边。而且在这种情况下，要注意的是，仅仅示意性地指示公共中心点22，而且实际上它们与图中显示的相比将离热交换器板1较远。
也在第二实施例中，板式热交换器的热交换器板1包括图5中显示的第一热交换器板1和图6中显示的第二热交换器板1，其中，第一和第二热交换器板1在板式热交换器中按交替顺序布置。图5和6还示出了第一热交换器板1的倾斜角度α与第二热交换器板1的倾斜角度α相比是相等的但是带有相反的符号。
本发明不限于公开的实施例，而是可改变且在所附权利要求的范围内修改。

Claims (12)

1.一种用于在至少第一流体和第二流体之间进行热交换的板式热交换器的热交换器板(1)，所述热交换器板(1)包括：
热交换器区域(10)，其包括：
第一端部区(A)，
邻接所述第一端部区(A)的中心主区(B)，
邻接所述中心主区(B)的第二端部区(C)，以及凸脊(14)和凹谷(15)的折皱，其在所述第一端部区(A)、所述中心主区(B)和所述第二端部区(C)上延伸，
纵向中心轴线(x)，其沿着所述第一端部区(A)、所述中心主区(B)和所述第二端部区(C)延伸且延伸穿过它们，以及
外边缘区域(13)，其包围所述热交换器区域(10)，
其中，所述凸脊(14)和凹谷(15)沿着相应的连续线(16)延伸，
其中，所述热交换器板(1)包括位于所述第一端部区(A)上的两个端口孔(11)，以及位于所述第二端部区(C)上的两个端口孔(12)，
其特征在于，凸脊(14)和凹谷(15)的所述折皱在整个所述热交换器区域(10)上延伸，并且所述连续线(16)利用圆形延伸部弯曲且与所述纵向中心轴线(x)形成倾斜角度(α)，并且对于所述连续线(16)中的各个，所述纵向中心轴线(x)处的所述倾斜角度(α)在所述第一端部区(A)处相比所述中心主区(B)处较不陡。
2.根据权利要求1所述的热交换器板(1)，其特征在于，所述连续线(16)与在所述热交换器区域(10)上平行于所述纵向中心轴线(x)延伸的任何纵向线(21)同样形成所述倾斜角度，所述倾斜角度对于所述任何纵向线(21)处的所述第一端部区(A)处的各个连续线(16)相比对于所述任何纵向线(21)处的所述中心主区(B)处的各个连续线(16)而言较不陡。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器板(1)，其特征在于，所述热交换器区域(10)具有第一长边边缘(17)和第二长边边缘(18)，且其中至少所述中心主区(B)的所述凸脊(14)和凹谷(15)从所述第一长边边缘(17)延伸到所述第二长边边缘(18)。
4.根据权利要求1或2所述的热交换器板(1)，其特征在于，所述热交换器区域(10)具有界定所述第一端部区(A)的第一短边边缘(19)以及界定所述第二端部区(C)的第二短边边缘(20)。
5.根据权利要求1或2所述的热交换器板(1)，其特征在于，相邻凸脊(14)之间的距离(d)在所述热交换器区域(10)上是相等的。
6.根据权利要求1或2所述的热交换器板(1)，其特征在于，所述连续线(16)具有位于所述热交换器区域(10)外部的至少一个公共中心点(22)。
7.根据权利要求1或2所述的热交换器板(1)，其特征在于，对于所述连续线(16)中的各个，所述倾斜角度(α)在所述第二端部区(C)处相比所述中心主区(B)处较不陡。
8.根据权利要求7所述的热交换器板(1)，其特征在于，所述热交换器板(1)包括：
第一半部，其包括所述第一端部区(A)和所述中心主区(B)的第一部分，以及
第二半部，其包括所述第二端部区(C)和所述中心主区(B)的第二部分，
其中所述第一半部和所述第二半部沿着分界线(24)彼此邻接。
9.根据权利要求8所述的热交换器板(1)，其特征在于，所述第一半部上的所述连续线(16)具有圆形延伸部，且其中所述第二半部上的所述连续线(16)具有圆形延伸部。
10.根据权利要求8或9所述的热交换器板(1)，其特征在于，所述分界线(24)处的所述连续线(16)垂直于所述分界线(24)延伸。
11.一种板式热交换器，包括多个根据权利要求1-10中的任一项所述的热交换器板(1)。
12.根据权利要求11所述的板式热交换器，其特征在于，所述热交换器板(1)包括在所述板式热交换器中按交替顺序布置的第一热交换器板(1)和第二热交换器板(1)，且其中所述第一热交换器板(1)的所述倾斜角度(α)与所述第二热交换器板(1)的所述倾斜角度(α)相比是相等的但是带有相反的符号。
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