CN110073166B - 用于热交换器的集管以及热交换器 - Google Patents

用于热交换器的集管以及热交换器 Download PDF

Info

Publication number
CN110073166B
CN110073166B CN201780078728.8A CN201780078728A CN110073166B CN 110073166 B CN110073166 B CN 110073166B CN 201780078728 A CN201780078728 A CN 201780078728A CN 110073166 B CN110073166 B CN 110073166B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluid
channels
header
heat exchanger
discrete
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780078728.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110073166A (zh
Inventor
F.斯特罗梅
K.沃特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alfa Laval Corporate AB
Original Assignee
Alfa Laval Corporate AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alfa Laval Corporate AB filed Critical Alfa Laval Corporate AB
Publication of CN110073166A publication Critical patent/CN110073166A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110073166B publication Critical patent/CN110073166B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0202—Header boxes having their inner space divided by partitions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0008—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one medium being in heat conductive contact with the conduits for the other medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F7/00—Elements not covered by group F28F1/00, F28F3/00 or F28F5/00
    • F28F7/02—Blocks traversed by passages for heat-exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0202—Header boxes having their inner space divided by partitions
    • F28F9/0204—Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions
    • F28F9/0214—Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions having only longitudinal partitions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/0265—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using guiding means or impingement means inside the header box
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/18—Heat-exchangers or parts thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2210/00—Heat exchange conduits
    • F28F2210/02—Heat exchange conduits with particular branching, e.g. fractal conduit arrangements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)

Abstract

本公开涉及集管(30)，其连接到或形成为热交换器(1)的一部分。热交换器(1)具有热交换器主体(10)，其带有用于第一流体的多个离散通道(Bij)和用于第二流体的多个离散通道(Cij)。集管(30)具有：具有圆形构造的第一端部(31)和设有多个离散通道(Bij)的第二端部(32)。集管(30)设有多个间隔物(33)，间隔物(33)将圆形管道的一个或多个内部通道分成第二端部(32)处的多个离散通道(Bij)。间隔物(33)中的至少一些从第二端部(32)延伸到第一端部(31)，且限定第一端部(31)处的多个通道口(Aij)。本公开还涉及热交换器。

Description

用于热交换器的集管以及热交换器
技术领域
本发明涉及用于热交换器的集管，该热交换器具有热交换器主体，其带有用于第一流体的多个离散通道和用于第二流体的多个离散通道。
本发明还涉及热交换器和集管，该热交换器包括中心热交换器主体，其带有用于第一流体的多个离散通道和用于第二流体的多个离散通道。
背景技术
在设计热交换器时，存在通常需要考虑的多个问题。通常期望使两股流体之间的壁的表面积尽可能大，以便最大限度地增加相对热的流体与相对冷的流体之间的热接触。通常还期望最大限度地减小流动阻力或压力损失或者至少避免过度的流动阻力或压力损失。通常还期望保持热交换器的尺寸尽可能小。通常还期望使热交换中使用的重量、成本和/或材料的量保持在最小处。有时，针对一个问题的解决方案相对于一个或多个其它问题也是有益的，且有时，解决方案是矛盾的，且需要权衡(balance)针对相应问题的解决方案。
US 7285153 B2公开一种用于将两股气体供给到多通道整体结构中且使两股气体从多通道整体结构离开的设备。在该设备中，通过由多个直立的层板形成的歧管来使气体在整体结构的出口和入口处分离。层板之间的每个细长容积与整体结构中通道的线对准。当使用成线构造(即，其中用于不同气体的通道横靠着彼此延伸，形成交错的线)的整体结构时，由层板形成的歧管直接地连接到整体结构。当使用成交错排列的(checkered)构造(即，其中用于不同气体的通道横靠着彼此延伸，成交错排列的图案)的整体结构时，存在设在歧管与整体结构之间的分配板。分配板具有孔图案，其允许歧管中的相应容积与预期组的通道连通。
US 8196647 B2公开一种用于将两股流体分配到多通道整体结构中的通道中且使两股流体从通道离开的设备，其中通道开口遍布于整体结构的整个截面区域上。该设备由歧管头和一个或多个整体结构组成。歧管头由多个直立的层板形成。层板之间的每个细长容积具有中心部分，在该处形成入口/出口。在层板的歧管与整体结构之间，提供各自具有不同孔图案的四个板。孔图案由圆形孔和长孔两者形成。孔图案意在将来自歧管的流体在整体结构上分配。
WO2013/163398A1公开一种热交换管，其通过增材制造产生，以用于产生增加的热交换特征，诸如外部和内部的格状结构。然而，这与最大限度地增加管的散热表面积有关。
关于在整体结构中使用很多个通道(例如，如在US 7285153 B2和US 8196647 B2中那样)的一个优点在于，可能使用高压流体。因为通道非常小，压力将由于通道壁面积小仅将有限的力施加到通道壁上，这继而允许产生使用有限壁厚的壁。然而，现有技术文献中没有文献提供关于如何在没有无法接受的高压力损失的情况下提供从管道系统到整体结构的过渡的解决方案。
发明内容
本发明的目标在于，提供从管道系统到热交换器的过渡，该热交换器具有热交换器主体，其带有用于第一流体的多个离散通道和用于第二流体的多个离散通道。
该目标已由集管实现，该集管适于连接到且形成热交换器的部分或整体形成为热交换器的一部分，热交换器具有热交换器主体，其带有用于第一流体的多个离散通道和用于第二流体的多个离散通道，该集管具有：
具有圆形构造的第一端部，其适于连接到圆形管道且形成通向热交换器的入口或出自热交换器的出口；以及
第二端部，其适于连接到热交换器主体或与热交换器主体整体形成，且设有与热交换器主体中用于第一流体的多个离散通道对应的多个离散通道，
其中集管设有多个间隔物，间隔物将圆形管道的一个或多个内部通道分成第二端部处的多个离散通道，
其中间隔物从第二端部延伸到第一端部或朝向第一端部延伸，且
其中间隔物中的至少一些从第二端部延伸到第一端部，且限定第一端部处的多个通道口，通道口一起形成第一端部的圆形构造。
该目标也已由集管实现，该集管适于连接到且形成热交换器的部分或整体形成为热交换器的一部分，热交换器具有热交换器主体，其带有用于第一流体的多个离散通道和用于第二流体的多个离散通道，该集管具有：
具有圆形构造的第一端部，其适于连接到圆形管道且形成通向热交换器的入口或出自热交换器的出口；以及
第二端部，其适于连接到热交换器主体或与热交换器主体整体形成，且设有多个离散通道，其中集管的第二端部处的每个离散通道适于单独地连接到热交换器主体中用于第一流体的多个离散通道中的一个离散通道或与其整体形成，
其中集管设有多个间隔物，间隔物将圆形管道的一个或多个内部通道分成第二端部处的多个离散通道，
其中间隔物从第二端部延伸到第一端部或朝向第一端部延伸，且
其中间隔物中的至少一些从第二端部延伸到第一端部，且限定第一端部处的多个通道口，通道口一起形成第一端部的圆形构造。
如果通道与相邻通道分离，它优选地被认为是离散通道，因为(in that)在一个离散通道与另一个离散通道之间不存在功能性的流体流。
利用该类型的集管，流自圆形管道的流体流将变换成专用于热交换器主体的离散通道中相应的一个离散通道的多股并流(或反之亦然)，带有最小的流动阻力。这例如在如下情况下(但不限于如下情况)是有用的：其中圆形管道适于连接到热交换器，在热交换器中离散通道布置为成矩形网格的通道。
间隔物从第二端部延伸到第一端部或朝向第一端部延伸。一些(但不一定所有)间隔物从第二端部延伸到第一端部。延伸到第一端部的那些间隔物限定第一端部处的多个通道口，通道口一起形成第一端部的圆形构造。
优选实施例出现在从属权利要求中和描述中。
间隔物中的至少一个子集可在横跨(across)通道口的截面中沿着横跨第一端部的圆形构造的曲线延伸。这样，可能提供很多个通道口且使相应的通道口仍具有基本上相同的截面面积。通过使相应的通道口具有基本上相同的截面面积，该流将分成多股基本上同等的流。就在热交换器中实现均匀的压力和热交换而论，这通常是有益的。
如在从第一端部延伸到第二端部的主方向上看到的，任何上游通道可在主方向上唯一地连接到一个或多个下游通道。
就其中间隔物从第二端部延伸到第一端部的情况以及其中间隔物中的一些延伸到第一端部且一些间隔物延伸到第一端部与第二端部之间的一个或多个位置的情况而论，该限制是适用的。唯一连接是有利的，因为它至少在第二端部处提供离散通道。
用语主方向将主要被理解为对从集管的第一端部延伸到第二端部的方向的标记。主方向可为直线的，它可由多个相互成角度的直线部分形成，或它可为弯曲的。主方向实际上可被认为是如下的线：穿过集管的流主要被引导成沿着该线或与该线反向。
间隔物可从第二端部延伸到第一端部。这可表达为所有间隔物或至少基本上所有间隔物从第二端部延伸到第一端部。它还可表达为至少80%、优选地至少90%且更优选地100%的间隔物从第二端部延伸到第一端部。这允许该流受控地分到离散通道中。它还允许紧凑的设计，其中集管的全长可用于该构造从第一端部处的圆形构造改变成第二端部处的期望构造。
在第一端部处形成的通道口中的每一个可与延伸穿过集管的离散通道唯一地相关联。由此可能通过设计相应通道的形状和尺寸来唯一地控制每个通道的流动。
延伸穿过集管的离散通道可形成集管的第二端部处的多个离散通道。由此将存在从集管穿过相应通道到热交换器的流的安全且唯一的传输。
在一个实施例中，一些间隔物从第二端部延伸到第一端部，且一些间隔物从第二端部延伸到第二端部与第一端部之间的一个或多个位置。由此可能(但没必要)设计集管使得与第一端部处的通道口相关联的通道相继被分成更多个通道(如在从第一端部延伸到第二端部的主方向上看到的)，这些通道形成集管的第二端部处的多个离散通道。通过使一些间隔物从第二端部延伸到第一端部且使一些间隔物从第二端部延伸到第二端部与第一端部之间的一个或多个位置，可能允许流体流在被进一步分到离散通道中之前拉平(evenout)压力或流量上的差。
集管的第二端部处的多个通道可构造成线构造，因为在横跨多个通道的截面中，多个通道被细分成多组，每组包括沿着线布置的多个通道，该线沿着横跨第二端部的截面的第一方向延伸。通过将通道细分成这样的线构造，可能在随后的过渡部分中将线构造改变成在热交换器的主体内侧的交错排列的构造。
相邻的线可沿着横向于第一方向的第二方向分离一定距离，该距离适于提供用于将用于第一流体的线构造的多个通道与用于第二流体的线构造的多个通道缠结(intertwining)的空间。第二流体的这些线构造的多个通道优选地由另一个集管来线构造。可注意到的是，该另一个集管可为不同的物理部分，或可与第一集管一起整体形成。通过具有第二端部处相邻线之间的距离，可能提供紧凑的设计，其中可能使两股流直接在集管的第二端部处开始缠结。
多个离散通道可在第二端部处设在具有矩形构造的网格中。这样的矩形构造可例如适于连接到热交换器，该热交换器具有中心热交换器主体，其具有横跨多个离散通道的矩形截面。在这样的热交换器主体中，用于第一流体的多个离散通道和用于第二流体的多个离散通道可布置成交错排列的图案。
一个或多个间隔物可具有沿着从第一端部延伸到第二端部的主方向的纵向延伸部，该纵向延伸部为第二端部处的多个通道中相应的一个通道的最小截面尺寸的至少两倍。这样，沿着流动方向存在足够的长度，以允许第一端部处的圆形构造平滑地变换到第二端部处的期望构造(诸如矩形构造)，而没有由于构造上的改变而在集管中造成任何不必要的压力损失。
上文目标也已由热交换器实现，该热交换器包括：
中心热交换器主体，其带有用于第一流体的多个离散通道和用于第二流体的多个离散通道；以及
如在上文中总体描述的且如在详细描述中详细描述的集管。
与给热交换器提供集管相关联的优点已在上文与像这样的(as such)集管的描述结合来论述，且那些优点同等地适用于热交换器。
热交换器的优选实施例出现在从属权利要求中和描述中。还可注意到的是，集管的优选实施例也适用为热交换器的优选实施例。
如在延伸横跨中心热交换器主体中的多个离散通道的截面中看到的，用于第一流体的多个离散通道和用于第二流体的多个离散通道可在中心热交换器主体中布置成交错排列的图案。可注意到的是，交错排列的图案可遍及中心热交换器主体的截面完全地(truly)交错排列。交错排列的图案也可在中心部分中交错排列且沿着其周边具有与完全地交错排列稍微不同的构造。例如，沿着一条周边，图案可由与阻断的通道空间交错的第一流体通道形成，且沿着相反的周边，图案可由与阻断的通道空间交错的第二流体通道形成。完全交错排列的图案具有在中心热交换器主体中在流体之间提供更多热交换的理论可能性，但它需要集管的第二端部处的通道的更复杂的线构造，潜在地导致集管中更大的压力损失。带有分别仅由第一流体通道和第二流体通道形成的两条相反周边的交错排列的图案具有稍微较低的理论热交换能力，但更易于设计出充分使用截面面积来提供第二端部处通道的线构造的集管，潜在地避免集管中不必要的压力损失。
热交换器还可包括过渡部分。过渡部分可具有：第一外部部分，其与上文描述类型的集管结合，形成用于第一流体的第一流体集管；以及第二外部部分，其与上文描述类型的另外的集管结合，形成用于第二流体的第二流体集管。过渡部分还可具有与中心热交换器主体结合的内部部分。第一外部部分可设有用于第一流体的多个通道，其形成布置成线构造的第一流体通道。第二外部部分可设有用于第二流体的多个通道，其形成布置成线构造的第二流体通道。内部部分可设有第一流体通道和第二流体通道，其布置成交错排列的图案。如上文提到的，该交错排列的图案可为完全交错排列的图案或带有分别仅由第一流体通道和第二流体通道形成的两条相反周边的交错排列的图案。
过渡部分可通过使相应线中每隔一个的第一流体通道在第一外部部分与内部部分之间相对于相应线中每隔的第一流体通道在横向于线构造中的线的移位方向上逐渐地移位来变换第一流体通道的线构造，且可通过使相应线中每隔一个的第二流体通道在第二外部部分与内部部分之间相对于相应线中每隔的第二流体通道在移位方向上逐渐地移位来变换第二流体通道的线构造，由此所述每隔一个的第一流体通道和所述每隔一个的第二流体通道形成横跨移位方向的线，这些线与由所述每隔的第一流体通道和所述每隔的第二流体通道形成的线交错。这样，将集管与过渡部分之间的接口处的线构造变换成交错排列的图案。
过渡部分可与集管和/或与中心主体整体形成，优选地与集管整体形成，且更优选地与集管和中心主体两者整体形成。在一个实施例中，过渡部分与两个集管整体形成。在一个实施例中，过渡部分与一个集管整体形成，且另一个集管单独地制造且随后连接到过渡部分。在一个实施例中，中心热交换器主体与过渡部分中的一个整体形成，且另一个过渡部分单独地制造且随后连接到中心热交换器主体。两个过渡部分中的每一个可独立地为上文提到的类型中的任一种，与集管分离，与集管中的一个分离，或与两个集管整体形成。在一个实施例中，中心热交换器主体与两个过渡部分整体形成。两个过渡部分中的每一个可独立地为上文提到的类型中的任一种，与集管分离，与集管中的一个分离，或与两个集管整体形成。在一个实施例中，热交换器包括中心热交换器主体、两个过渡部分(在中心热交换器主体的任一端部处一个)以及在过渡部分的相应外部部分处的四个集管，其整体形成为单个主体。
附图说明
将参照所附示意图通过示例来更详细地描述本发明，所附示意图示出本发明目前优选的实施例。
图1是热交换器的侧视图。
图2是图1的热交换器的另一个侧视图。
图3是图1和图2的热交换器的端视图。
图4是集管的侧视图。
图5是如沿着图4中的线A-A看到的集管的端视图。
图6是如沿着图4中的线B-B看到的集管的截面图。
图7是如沿着图4中的线C-C看到的集管的端视图。
图8是集管的端视图，示出集管在其一个端部处的圆形构造。
图9示意性地示出图8的集管的另一个端部。
图10示意性地示出图9的端部，还指示来自另一个集管的通道的位置。
图11示意性地示出图2中沿着线XI-XI的截面，其公开由图8和图9的集管的通道的构造形成的交错排列的图案。
图12是集管的端视图，示出集管在其一个端部处的圆形构造。
图13示意性地示出图12的集管的另一个端部。
图14示意性地示出图13的端部，还指示来自另一个集管的通道的位置。
图15示意性地示出图2中沿着线XI-XI的截面，其公开由图12和图13的集管的通道的构造形成的交错排列的图案。
具体实施方式
图1-3公开热交换器1，热交换器1包括中心热交换器主体10、两个过渡部分20a-b(在中心热交换器主体10的任一端部处一个)以及在过渡部分的相应外部部分处的四个集管30a-d。在公开的实施例中，中心热交换器主体10、两个过渡部分20a-b以及四个集管30a-d整体形成为单个主体。图1中，指示用于第一流体的流动方向F1和用于第二流体的流动方向F2。第一流体经由集管30b进入到热交换器中，穿过过渡部分20a到中心热交换器主体10，第一流体从中心热交换器主体10离开，穿过过渡部分20b且经由集管30d而出。第二流体经由集管30c进入到热交换器中，穿过过渡部分20b到中心热交换器主体10，第二流体从中心热交换器主体10离开，穿过过渡部分20a且经由集管30a而出。中心热交换器主体10包括用于第一流体的多个离散通道Bij和用于第二流体的多个离散通道Cij。如图1中示出的，流体流在中心热交换器主体10中通常彼此反向。然而，还可想到流体流在中心热交换器主体10中沿着相同的方向。在图1-3中，第一流体在热交换器的两个端部处沿着直线流动，且第二流体在热交换器的两个端部处改变方向(图中为90°)。还可想到第二流体在端部中的一个处沿着直线流动且第一流体在热交换器的该端部处改变方向。相对于中心热交换器主体，集管存在许多其它可想到的构造和定向。在一个实施例中，集管30a和30b两者在中心热交换器主体中相对于流动方向F1形成诸如45°的角度。集管30c和30d也可在这样的情况下优选地形成诸如45°的对应角度。
将参照图4-7更详细地描述集管30a-d，且集管30a-d将统称为集管30。集管30适于连接到且形成热交换器1的部分或整体形成为热交换器1的一部分。如下文将更详细地解释的，热交换器1具有热交换器主体10，其带有用于第一流体的多个离散通道和用于第二流体的多个离散通道。
如图4和图5中示出的，集管30具有第一端部31，第一端部31具有圆形构造。第一端部31适于连接到圆形管道且形成通向热交换器1的入口或出自热交换器1的出口。如图4和图7中示出的，集管30具有第二端部32。第二端部32适于连接到热交换器主体10或与热交换器主体10整体形成。如图7中示出的，第二端部32设有多个离散通道Bij，离散通道Bij与热交换器主体10中用于第一流体的多个离散通道对应。多个离散通道Bij在第二端部32处设在具有矩形构造的网格中。集管30的第二端部32处的每个离散通道Bij单独地连接到热交换器主体10中用于第一流体的一个(单个)离散通道Bij或与其整体形成。对应地，热交换器主体10中用于第一流体的每个离散通道Bij单独地连接到集管30的第二端部32处的一个(单个)离散通道Bij或与其整体形成。集管30的第二端部32处的离散通道Bij的数量与热交换器主体10中用于第一流体的离散通道Bij的数量相同。集管30的第二端部32处的每个离散通道Bij经由过渡部分20中的一个(单个)离散通道Bij单独地连接到热交换器主体10中用于第一流体的一个离散通道Bij或与其整体形成。
如图5中示出的，集管30设有多个间隔物33，间隔物33将圆形管道的内部通道(或多个通道)分成第二端部处的多个离散通道Bij。间隔物33也可被称为内壁。可注意到的是，间隔物33或壁形成横跨集管30的第一端部31的格状物或网状物。如图4中指示的且如从图6中的截面B-B变得显而易见的，所有间隔物33从第二端部32延伸到第一端部31。然而，可注意到的是，在总体的构思中，间隔物33不需要一直延伸到第一端部31。间隔物33从第二端部32朝向第一端部31延伸就足够了。然而，为了最充分地使用集管30的长度，间隔物33中的至少一些从第二端部延伸到第一端部31，且限定第一端部31处的多个通道口Aij。图5中，通道口Aij中的一个由通道口区域的阴影来指示。如图5中示出的，通道口Aij一起形成第一端部31的圆形构造。在公开的实施例中，间隔物33或壁33为防渗壁，其不允许任何流体从与第一通道口Aij相关联的一个通道流到与任何其它通道口Aij相关联的任何通道。由此集管30能够将该流分到离散通道中。如图4和图7中指示的，间隔物33具有沿着主方向MD的纵向延伸部L，纵向延伸部L为第二端部32处的多个通道Bij中相应的一个通道的最小截面尺寸w的至少两倍。
如图5中示出的，间隔物33中的至少一个子集在横跨通道口的截面(图5)中沿着横跨第一端部31的圆形构造的曲线(由虚线36指示)延伸。
如图4-7中示出的，如在从第一端部31延伸到第二端部32的主方向MD上看到的，任何上游通道在主方向MD上唯一地连接到一个下游通道。这还可表达为在第一端部处形成的通道口Aij中的每一个与延伸穿过集管的离散通道Bij唯一地相关联。
就其中间隔物中的一些延伸到第一端部且一些间隔物延伸到第一端部与第二端部之间的一个或多个位置的情况而论，该限制将理解成(read)如在从第一端部31延伸到第二端部32的主方向MD上看到的，任何上游通道在主方向MD上唯一地连接到一个或多个下游通道。在该情况下，通道口Aij中相应的一个通道口的通道中的一些或全部注定在一个或多个另外的步骤中分成第二端部32处的多个通道Bij。因此，集管的第二端部32处的通道Bij的数量可大于第一端部31处的通道口Aij的数量。主方向不一定与穿过集管的流体流的方向一致，因为穿过集管的流体流可在主方向的方向上或在主方向的相反方向上。主方向是限定相对位置的方式。上游通道比下游通道更接近于第一端部31定位，且下游通道比上游通道更接近于第二端部32定位。
如图7中示出的，集管30的第二端部32处的多个通道Bij构造成线构造。线构造可限定为：在横跨多个通道Bij的截面(图7)中，多个通道被细分成多组，每组包括沿着线布置的多个通道B1j、B2j等，该线沿着横跨第二端部32的截面的第一方向D1延伸。通过将通道Bij细分成这样的线构造，为在随后的过渡部分20中将线构造改变成在热交换器1的中心热交换器主体10内侧的交错排列的构造做准备。
在图8-11中，示意性地公开从用于单股流体的通道的圆形构造到用于两股流体的交错排列的构造的变换。集管30具有第一端部31，第一端部31设有由多个间隔物33分离的多个通道口Aij。每个这样的通道口Aij与第二端部32处的通道Bij唯一地相关联。A11与B11相关联；A21与B21相关联等。
如图9中示出的，相邻的线(诸如B1j和B2j)分离一定距离d(如在横向于第一方向D1的第二方向D2上测量的)。如图10中指示的，该距离d适于提供用于将用于第一流体的线构造的多个通道Bij与用于第二流体的线构造的多个通道Cij缠结的空间。
如在延伸横跨中心热交换器主体中的多个离散通道的截面(图11和图15)中看到的，用于第一流体的多个离散通道Bij和用于第二流体的多个离散通道Cij在中心热交换器主体10中布置成交错排列的图案。可注意到的是，交错排列的图案可遍及中心热交换器主体的截面完全地交错排列(如图15中示出的)。交错排列的图案也可在中心部分中交错排列且沿着其周边具有与完全地交错排列稍微不同的构造。例如，沿着一条周边，图案可由与阻断的通道空间交错的第一流体通道形成，且沿着相反的周边，图案可由与阻断的通道空间交错的第二流体通道形成(如在图11中示出的)。
应注意到的是，通道的数量实际上通常显著地大于图中指示的通道的数量。在一些方面，通道可具有带有0.5mm至2mm的边的方形截面。在一些方面，通道之间的壁厚可为大约0.05mm至0.4mm。
如上文提到的，热交换器1还包括过渡部分20a-b，其共同地表示成20。过渡部分20具有：第一外部部分22，其与上文描述类型的集管30结合，形成用于第一流体的第一流体集管；以及第二外部部分23，其与上文描述类型的另外的集管30结合，形成用于第二流体的第二流体集管。过渡部分具有与中心热交换器主体10结合的内部部分21。第一外部部分22设有用于第一流体的多个通道，其形成布置成线构造的第一流体通道。第二外部部分23设有用于第二流体的多个通道，其形成布置成线构造的第二流体通道。内部部分21设有第一流体通道和第二流体通道，其布置成交错排列的图案。如上文提到的，该交错排列的图案可为完全交错排列的图案或带有分别仅由第一流体通道和第二流体通道形成的两条相反周边的交错排列的图案。
过渡部分构造成通过使相应线中每隔一个的第一流体通道在第一外部部分与内部部分之间相对于相应线中每隔的第一流体通道在横向于线构造中的线的移位方向D2上逐渐地移位来变换第一流体通道Bij的线构造，且可通过使相应线中每隔一个的第二流体通道在第二外部部分与内部部分之间相对于相应线中每隔的第二流体通道在移位方向D2上逐渐地移位来变换第二流体通道Cij的线构造。
该移位在图10至图11中且在图14至图15中示出。
如可在图11和图15中看到的，这导致如下图案：其中每隔一个的第一流体通道Bij和所述每隔一个的第二流体通道Cij形成横跨移位方向D2的线，这些线与由所述每隔的第一流体通道和所述每隔的第二流体通道形成的横跨移位方向D2的线沿着移位方向D2交错。这样，将集管与过渡部分之间的接口处的线构造变换成交错排列的图案。
可注意到的是，集管30可在其第一端部31处使通道Aij的口Aij的构造具有图12中示出的构造，其中区域35中每隔一个区域在两条相反的周边线中阻断。这是对在集管的第二端部32处实现图13中示出的构造的适当准备。这继而是作为对实现图15中示出的完全交错排列的图案的准备的适当构造。
备选地，如图8中示出的，集管30可使所有潜在的口Aij开放。这是对在集管的第二端部32处实现图9中示出的构造的适当准备。这继而是作为对实现图11中示出的交错排列的图案的准备的适当构造。
集管30可由材料(诸如金属材料)的增材沉积形成，该材料优选地从由钛或钛基合金、钽或钽基合金、钢或钢基合金、不锈钢或不锈钢基合金组成的组中选择。该材料可在金属材料的增材沉积期间激光或电子烧结，或在增材沉积之后在炉中烧结。
过渡部分20可由材料(诸如金属材料)的增材沉积形成，该材料优选地从由钛或钛基合金、钽或钽基合金、钢或钢基合金、不锈钢或不锈钢基合金组成的组中选择。
中心热交换器主体10可由材料(诸如金属材料)的增材沉积形成，该材料优选地从由钛或钛基合金、钽或钽基合金、钢或钢基合金、不锈钢或不锈钢基合金组成的组中选择。该材料可在金属材料的增材沉积期间激光或电子烧结，或在增材沉积之后在炉中烧结。
优选地，集管30和过渡部分20由材料(诸如金属材料)的增材沉积整体形成，该材料优选地从由钛或钛基合金、钽或钽基合金、钢或钢基合金、不锈钢或不锈钢基合金组成的组中选择。
优选地，中心热交换器主体10、过渡部分20和集管30由材料(诸如金属材料)的增材沉积整体形成，该材料优选地从由钛或钛基合金、钽或钽基合金、钢或钢基合金、不锈钢或不锈钢基合金组成的组中选择。
该材料可在金属材料的增材沉积期间激光或电子烧结，或在增材沉积之后在炉中烧结。
设想到本文中描述的实施例存在许多修改，这些修改仍处于如由所附权利要求书限定的本发明的范围内。
通道可例如具有除图中示出的矩形和方形形状之外的其它截面形状。第一流体通道可例如具有圆形形状，且第二流体通道可具有如四边的多边形的形状，其带有向内凸出的边，以配合于(fit in)四个相邻的圆形第一流体通道的交会处形成的区域。还可想到其它形状，诸如椭圆形、三角形等。

Claims (15)

1.一种集管(30)，其适于连接到且形成热交换器(1)的部分或整体形成为热交换器(1)的一部分，所述热交换器(1)具有热交换器主体(10)，其带有用于第一流体的多个离散通道(Bij)和用于第二流体的多个离散通道(Cij)，所述集管(30)具有：
具有圆形构造的第一端部(31)，其适于连接到圆形管道且形成通向所述热交换器(1)的入口或出自所述热交换器(1)的出口；以及
第二端部(32)，其适于连接到所述热交换器主体(10)或与所述热交换器主体(10)整体形成，且设有多个离散通道(Bij)，其中所述集管的第二端部(32)处的每个离散通道(Bij)适于单独地连接到所述热交换器主体(10)中用于所述第一流体的所述多个离散通道(Bij)中的一个离散通道(Bij)或与其整体形成，
其中所述集管(30)设有多个间隔物(33)，所述间隔物(33)将所述圆形管道的一个或多个内部通道分成所述第二端部(32)处的所述多个离散通道(Bij)，
其中所述间隔物(33)从所述第二端部(32)延伸到所述第一端部(31)或朝向所述第一端部(31)延伸，且
其中所述间隔物(33)中的至少一些从所述第二端部(32)延伸到所述第一端部(31)，且限定所述第一端部(31)处的多个通道口(Aij)，所述通道口(Aij)一起形成所述第一端部(31)的圆形构造。
2.根据权利要求1所述的集管，其特征在于，所述间隔物中的至少一个子集在横跨所述通道口(Aij)的截面中沿着横跨所述第一端部(31)的圆形构造的曲线(36)延伸。
3.根据权利要求1所述的集管，其特征在于，如在从所述第一端部(31)延伸到所述第二端部(32)的主方向(MD)上看到的，任何上游通道(Aij)在所述主方向(MD)上唯一地连接到一个或多个下游通道(Bij)。
4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的集管，其特征在于，所述间隔物(33)从所述第二端部(32)延伸到所述第一端部(31)，其中在所述第一端部(31)处形成的所述通道口(Aij)中的每一个与延伸穿过所述集管的离散通道(Aij)唯一地相关联，其中延伸穿过所述集管的所述离散通道(Aij)在所述集管(30)的第二端部(32)处形成所述多个离散通道(Bij)。
5.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的集管，其特征在于，一些间隔物(33)从所述第二端部(32)延伸到所述第一端部(31)，且一些间隔物(33)从所述第二端部(32)延伸到所述第二端部(32)与所述第一端部(31)之间的一个或多个位置，其中如在从所述第一端部(31)延伸到所述第二端部(32)的主方向(MD)上看到的，与所述第一端部(31)处的所述通道口(Aij)相关联的通道(Aij)相继被分成更多个通道(Bij)，所述通道(Bij)在所述集管(30)的第二端部(32)处形成所述多个离散通道(Bij)。
6.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的集管，其特征在于，所述集管(30)的第二端部(32)处的所述多个通道(Bij)构造成线构造，因为在横跨所述多个通道(Bij)的截面中，所述多个通道(Bij)被细分成多组，每组包括沿着线布置的多个通道(Bij)，所述线沿着横跨所述第二端部(32)的截面的第一方向(D1)延伸。
7.根据权利要求6所述的集管，其特征在于，相邻的线沿着横向于所述第一方向(D1)的第二方向(D2)分离一定距离(d)，所述距离(d)适于提供用于将用于所述第一流体的所述线构造的多个通道(Bij)与用于所述第二流体的线构造的多个通道(Cij)缠结的空间。
8.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的集管，其特征在于，所述第二端部(32)处的所述多个离散通道(Bij)设在具有矩形构造的网格中。
9.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的集管，其特征在于，所述一个或多个间隔物(33)具有沿着从所述第一端部(31)延伸到所述第二端部(32)的主方向(MD)的纵向延伸部(L)，所述纵向延伸部(L)为所述第二端部(32)处的所述多个通道(Bij)中相应的一个通道的最小截面尺寸(w)的至少两倍。
10.一种热交换器(1)，包括：
中心热交换器主体(10)，其带有用于第一流体的多个离散通道(Bij)和用于第二流体的多个离散通道(Cij)；以及
根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的集管(30)。
11.根据权利要求10所述的热交换器，其特征在于，如在延伸横跨所述中心热交换器主体(10)中的所述多个离散通道(Bij、Cij)的截面中看到的，用于所述第一流体的所述多个离散通道(Bij)和用于所述第二流体的所述多个离散通道(Cij)在所述中心热交换器主体(10)中布置成交错排列的图案。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的热交换器，其特征在于，所述热交换器还包括：
过渡部分(20)，其具有：
第一外部部分(22a)，其与所述集管(30)结合，形成用于所述第一流体的第一流体集管，
第二外部部分(23a)，其与根据权利要求1至权利要求9中任一项另外的集管(30)结合，形成用于所述第二流体的第二流体集管，以及
内部部分(21)，其与所述中心热交换器主体(10)结合；
所述第一外部部分(22a)设有用于所述第一流体的多个通道(Bij)，其形成布置成线构造的第一流体通道，
所述第二外部部分(23a)设有用于所述第二流体的多个通道(Cij)，其形成布置成线构造的第二流体通道，
所述内部部分(21)设有所述第一流体通道(Bij)和所述第二流体通道(Cij)，其布置成交错排列的图案。
13.根据权利要求12所述的热交换器，其特征在于，所述过渡部分(20)
通过使相应线中每隔一个的第一流体通道(Bij)在所述第一外部部分(22a)与所述内部部分(21)之间相对于相应线中每隔的第一流体通道在横向于所述线构造中的所述线的移位方向(D2)上逐渐地移位来变换所述第一流体通道(Bij)的线构造，且
通过使相应线中每隔一个的第二流体通道(Cij)在所述第二外部部分(23a)与所述内部部分(21)之间相对于相应线中每隔的第二流体通道在所述移位方向(D2)上逐渐地移位来变换所述第二流体通道(Cij)的线构造，
由此所述每隔一个的第一流体通道和所述每隔一个的第二流体通道形成横跨所述移位方向(D2)的线，所述线与由所述每隔的第一流体通道和所述每隔的第二流体通道形成的线交错。
14.根据权利要求12所述的热交换器，其特征在于，所述过渡部分(20)与所述集管且/或与所述中心热交换器主体(10)整体形成。
15.根据权利要求12所述的热交换器，其特征在于，所述热交换器包括：
中心热交换器主体(10)，
两个过渡部分(20)，在所述中心热交换器主体(10)的任一端部处一个，以及
在所述过渡部分(20)的相应外部部分(22、23)处的四个集管(30)，
其整体形成为单个主体。
CN201780078728.8A 2016-12-20 2017-11-28 用于热交换器的集管以及热交换器 Active CN110073166B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16205249.2A EP3339792B1 (en) 2016-12-20 2016-12-20 Header for a heat exchanger and a heat exchanger
EP16205249.2 2016-12-20
PCT/EP2017/080615 WO2018114237A1 (en) 2016-12-20 2017-11-28 Header for a heat exchanger and a heat exchanger

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110073166A CN110073166A (zh) 2019-07-30
CN110073166B true CN110073166B (zh) 2021-07-16

Family

ID=57570784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780078728.8A Active CN110073166B (zh) 2016-12-20 2017-11-28 用于热交换器的集管以及热交换器

Country Status (9)

Country Link
US (1) US11530883B2 (zh)
EP (2) EP3339792B1 (zh)
JP (1) JP6806908B2 (zh)
KR (1) KR102240574B1 (zh)
CN (1) CN110073166B (zh)
CA (1) CA3043665C (zh)
DK (2) DK3339792T3 (zh)
SI (2) SI3339792T1 (zh)
WO (1) WO2018114237A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10684080B2 (en) 2017-07-19 2020-06-16 General Electric Company Additively manufactured heat exchanger
IT201800010006A1 (it) * 2018-11-02 2020-05-02 Sumitomo Riko Co Ltd Scambiatore di calore interno
US20200318913A1 (en) * 2019-04-08 2020-10-08 Hamilton Sundstrand Corporation Variable geometry heat exchanger
FR3099562B1 (fr) * 2019-08-02 2021-07-30 Naval Group Echangeur de chaleur entre au moins un fluide primaire et un fluide secondaire et procede de fabrication d'un tel echangeur
CN115942598B (zh) * 2023-01-09 2023-05-16 西安交通大学 一种模块化的方圆复合通道印刷电路板换热器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE854363C (de) * 1951-03-20 1952-11-04 Porsche Konstruktionen G M B H Waermeaustauscher
EP0566899A1 (de) * 1992-04-16 1993-10-27 Behr GmbH & Co. Wärmetauscher, insbesondere Verdampfer
CN101432590A (zh) * 2006-04-14 2009-05-13 三菱电机株式会社 热交换器及制冷空调装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2099186A (en) * 1935-12-24 1937-11-16 Reuben H Anderegg Evaporator coil
GB1413473A (en) * 1971-10-21 1975-11-12 Svenska Rotor Maskiner Ab Regenerative heat exchangers
DE3311579C2 (de) * 1983-03-30 1985-10-03 Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Fr. Behr GmbH & Co. KG, 7000 Stuttgart Wärmetauscher
DE19512351C1 (de) 1995-04-01 1996-11-14 Poehlmann Klaus Ernst Wabenblock aus wärmebeständigem Speichermaterial für Wärmetauscher
DE19719257C2 (de) * 1997-05-07 2002-09-19 Valeo Klimatech Gmbh & Co Kg Sammelkasten eines Verdampfers in Flachrohr- oder Plattenbauweise für eine Kraftfahrzeugklimaanlage und Herstellungsverfahren
DE19719252C2 (de) * 1997-05-07 2002-10-31 Valeo Klimatech Gmbh & Co Kg Zweiflutiger und in Luftrichtung einreihiger hartverlöteter Flachrohrverdampfer für eine Kraftfahrzeugklimaanlage
NO321805B1 (no) 2001-10-19 2006-07-03 Norsk Hydro As Fremgangsmate og anordning for a lede to gasser inn og ut av kanalene i en flerkanals monolittenhet.
NO321668B1 (no) 2003-04-11 2006-06-19 Norsk Hydro As Enhet for a fordele to fluider inn og ut av kanalene i en monolittisk struktur samt fremgangsmate og utstyr for a overfore masse og/eller varme mellom to fluider
US20050217837A1 (en) 2004-04-02 2005-10-06 Kudija Charles T Jr Compact counterflow heat exchanger
KR101088081B1 (ko) 2004-10-29 2011-11-30 한라공조주식회사 열교환기
EP1963757B1 (de) * 2005-12-14 2016-08-10 MAHLE Behr GmbH & Co. KG Wärmepumpe
DE102006059504A1 (de) * 2005-12-14 2007-06-28 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmepumpe
DE102008023662A1 (de) * 2007-06-14 2008-12-18 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmepumpe
US8381804B2 (en) * 2007-10-05 2013-02-26 The Boeing Company Twist vane counter-parallel flow heat exchanger apparatus and method
WO2013163398A1 (en) 2012-04-25 2013-10-31 Flowserve Management Company Additive manufactured lattice heat exchanger
US20140000841A1 (en) * 2012-06-29 2014-01-02 Robert L. Baker Compressed gas cooling apparatus
JP5795994B2 (ja) 2012-07-09 2015-10-14 住友精密工業株式会社 熱交換器
US20140231057A1 (en) * 2013-02-21 2014-08-21 Vacuum Process Engineering, Inc. Heat exchanger incorporating integral flow directors
CA2971294C (en) * 2014-12-18 2023-03-21 Maico Elektroapparate-Fabrik Gmbh Heat exchanger having heat exchange elements arranged around an axis
US20170146305A1 (en) * 2015-11-24 2017-05-25 Hamilton Sundstrand Corporation Header for heat exchanger

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE854363C (de) * 1951-03-20 1952-11-04 Porsche Konstruktionen G M B H Waermeaustauscher
EP0566899A1 (de) * 1992-04-16 1993-10-27 Behr GmbH & Co. Wärmetauscher, insbesondere Verdampfer
CN101432590A (zh) * 2006-04-14 2009-05-13 三菱电机株式会社 热交换器及制冷空调装置

Also Published As

Publication number Publication date
DK3339792T3 (da) 2020-05-18
WO2018114237A1 (en) 2018-06-28
KR102240574B1 (ko) 2021-04-15
US11530883B2 (en) 2022-12-20
SI3339792T1 (sl) 2020-08-31
EP3339792A1 (en) 2018-06-27
US20190383565A1 (en) 2019-12-19
EP3559583B1 (en) 2021-07-14
CA3043665A1 (en) 2018-06-28
DK3559583T3 (da) 2021-10-11
CN110073166A (zh) 2019-07-30
EP3559583A1 (en) 2019-10-30
EP3339792B1 (en) 2020-03-18
JP6806908B2 (ja) 2021-01-06
KR20190098190A (ko) 2019-08-21
JP2020502468A (ja) 2020-01-23
CA3043665C (en) 2021-05-18
SI3559583T1 (sl) 2022-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110073166B (zh) 用于热交换器的集管以及热交换器
JP6936246B2 (ja) 熱交換器
EP3193123B1 (en) Heat exchangers
US9528778B2 (en) Refrigerant guiding pipe and heat exchanger having refrigerant guiding pipe
JP4180359B2 (ja) 熱交換器
CN106104193B (zh) 微通道热交换器蒸发器
WO2013057003A1 (de) Hochtemperatur-wärmeübertrager
WO2009089460A2 (en) Corrugated micro tube heat exchanger
WO2012089927A2 (en) Plate heat exchanger and method for manufacturing of a plate heat exchanger
WO2014042539A1 (en) Device to reduce the pressure of a liquid flow and a regulating valve
JP5818397B2 (ja) プレート式熱交換器
EP3842727B1 (en) Additively manufactured spiral diamond heat exchanger
JP5918904B2 (ja) プレート式熱交換器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant