CN110631394B - 换热器以及风机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种换热器以及风机，形成至少两种换热流道，对应的换热介质自所述换热器的外部流向对应的换热流道，所述换热器具有迎向所述换热介质的迎流侧，所述迎流侧设有防止所述换热介质正面撞击的防正撞导流部，并将对应的所述换热介质引入对应的所述换热流道。本发明对气流入口边界进行革新，遵循流体力学特有的规律、边界层理论反映的事实，可降低迎流界面流体受到的局部阻力，降低流动方向法向撞击产生的分离、分离形成的横向和纵向阻力，充分利用、借助来流速度或流体输运机械获得应有的通流流量、通流速率，降低迎流面流体传输换热环节、过程造成的局部阻力，最终改善换热器的换热效果。

Description

换热器以及风机
技术领域
本发明涉及换热技术领域，具体涉及一种换热器以及风机。
背景技术
板翅式换热器的适应性强，板翅式换热器可适用于：气－气、气－液、液－液、各种流体之间的换热以及发生相态变化的相变换热。通过流道的布置和组合能够适应：逆流、错流、多股流、多程流等不同的换热工况。
如图1-2所示，图1为一种典型的板翅式换热器的结构示意图；图2为图1的左视图。
板翅式换热器包括隔板04、翅片02、封条07、导流片。两层隔板04之间设置翅片02和导流片形成夹层，多个夹层根据流体的不同进行叠置形成板束，两个夹层之间形成通道，通道的两侧由封条07封住，形成只在两端开口的封闭的第二换热流道020，第二换热流道020内流动换热介质。相邻的第二换热流道020之间，形成第一换热流道010，翅片02即设置在第一换热流道010中，第一换热流道010用于流通另一种换热介质。板束的两端设置第一支撑部03、第二支撑部06支撑，板束的两侧设置集流箱05和分流箱01。
如图1、2所示，热流体从分流箱01进入，通过分流箱01的多个孔进入多个第二换热流道020，空气经过第一换热流道010的入口010a进入，通过翅片02、隔板04与第二换热流道020内的热气流进行换热，空气再从第一换热流道010的出口010b流出，而换热降温后的第二换热流道020内的热流体汇集到集流箱05中，再流出。
板翅式换热器的工作原理从传热机理上看，板翅式换热器仍然属于间壁式换热器。其主要特点是，它具有扩展的二次传热表面(即翅片02的表面)，所以传热过程不仅是在一次传热表面(即隔板04的表面)上进行，而且同时也在二次传热表面上进行。
为了定义一个热交换器的传热有效度，首先必须明确该热交换器的最大可能的热交换量Qmax。所谓Qmax是指一个面积为无穷大且其流体流量和进口温度与实际热交换器的流量和进口温度相同的逆流型热交换器所能达到的传热量的极限值。在这个热交换器中，热流体可以被冷却到t′2，或者冷流体可以被加热到t′1。考虑到在两种流体中，只有热容量较小的那种流体，才有可能达到最大的温度变化，因此，最大可能传热量可表达为：Qmax＝Wmin(t′1-t′2)，式中Wmin为W1与W2中较小者，其中W1是热流体质量流量，W2为冷流体的质量流量。然而，实际传热量总是小于最大可能传热量。实际传热量与最大可能传热量之比，称为传热有效度，通常用ε表示。ε＝Q/Qmax，它是一个无因次参数，一般情况小于1。换热器的设置始终围绕增加ε进行，一般是更改翅片02样式、翅片02和隔板04的材质等，但难以有更进一步的突破。
发明内容
本发明提供一种换热器，形成至少两种换热流道，对应的换热介质自所述换热器的外部流向对应的换热流道，所述换热器具有迎向所述换热介质的迎流侧，所述迎流侧设有防止所述换热介质正面撞击的防正撞导流部，并将对应的所述换热介质引入对应的所述换热流道。
可选地，所述防正撞导流部具有劈流部，所述劈流部能够劈开对应的所述换热介质，将所述换热介质引入与所述防正撞导流部相邻的所述换热流道。
可选地，所述防正撞导流部为迎流凸脊，所述劈流部为所述迎流凸脊的脊背；或，所述防正撞导流部为迎流凸弧，所述劈流部为所述迎流凸弧的弧面。
可选地，所述换热器包括支撑框架以及位于所述支撑框架内部的芯体，所述芯体形成各所述换热流道；所述迎流侧包括所述支撑框架和所述芯体的迎流侧，所述支撑框架和所述芯体，至少一者的迎流侧设置所述防正撞导流部。
可选地，所述支撑框架设有所述防正撞导流部，所述防正撞导流部形成弧面或平直面，作为迎流面，所述迎流面自外向内渐缩倾斜。
可选地，所述防正撞导流部为形成所述弧面的弧形板或形成所述平直面的斜平板；
或所述防正撞导流部包括相接的形成所述弧面的弧形板段和平直板段；或所述防正撞导流部包括相接的形成所述平直面的斜平板段和平直板段；所述平直板段更靠近所述支撑框架，所述平直板段平行于对应的所述换热介质的通流方向。
可选地，所述换热器还包括与所述迎流侧对应的背流侧，所述背流侧设置有渐扩引流部，在对应所述换热流道的出口处渐扩。
可选地，所述渐扩引流部为背流凸脊或背流凸弧。
可选地，所述换热器包括支撑框架以及位于所述支撑框架内部的芯体，所述芯体形成各所述换热流道；所述背流侧包括所述支撑框架和所述芯体的背流侧，所述支撑框架和所述芯体，至少一者的背流侧设置所述渐扩引流部。
可选地，所述支撑框架设置所述渐扩引流部，且所述渐扩引流部形成弧面或平直面，作为引流面，所述引流面自内向外渐扩倾斜。
可选地，所述渐扩引流部为形成所述弧面的引流弧板或形成所述平直面的引流平板。
可选地，所述支撑框架的底端的迎流侧设有第一端部平板和/或背流侧设有第二端部平板，所述第一端部平板、所述第二端部平板的延伸方向与对应所述换热介质的通流方向平行。
可选地，所述换热器的迎流侧设有脉动抑制板，和/所述换热器的背流侧设有尾流扩散抑制板；所述脉动抑制板、所述尾流扩散抑制板的延伸方向与对应所述换热介质的通流方向平行。
可选地，一种换热介质的换热流道的数量为多个，在多个所述换热流道的分布方向上，分布多个所述脉动抑制板和/或多个所述尾流扩散抑制板。
可选地，所述换热器包括支撑框架以及位于所述支撑框架内部的芯体；所述支撑框架包括位于两侧的分流箱、集流箱，以及位于两端的第一支撑部和第二支撑部；
所述芯体包括换热管道，所述换热管道的内腔形成第二换热流道，第二换热介质从所述分流箱流向所述第二换热流道，再流入所述集流箱；相邻所述换热管道之间的间隙形成第一换热流道，换热介质从外部流入所述第一换热流道再流出；
所述分流箱、所述集流箱、所述第一支撑部、所述第二支撑部以及所述换热管道中，至少一者的迎流侧设置所述防正撞导流部，和/或，至少一者的背流侧设有所述渐扩引流部。
可选地，所述换热器为板翅式换热器，所述第一换热流道中设置翅片，流入所示第一换热流道的换热介质为外部的空气。
可选地，所述芯体包括隔板，相邻所述隔板的两侧由封条封闭，相邻所述隔板以及位于两侧的所述封条，形成所述换热管道。
可选地，所述防正撞导流部焊接固定在所述换热管道的迎流侧，并覆盖所述封条和所述隔板的焊接位置。
可选地，所述换热器为间壁式换热器，迎向各换热介质的一侧均为所述迎流侧。
可选地，所述换热器为间壁式换热器，迎向各换热介质的一侧均为所述迎流侧，与所述迎流侧相对的一侧均为所述背流侧。
本发明还提供一种风机，包括机舱和设于所述机舱顶部的换热器，所述换热器为上述任一项所述的换热器。
可选地，所述防正撞导流部具有劈流部，所述劈流部能够劈开对应的所述换热介质，将所述换热介质引入与所述防正撞导流部相邻的所述换热流道；
所述换热器为板翅式换热器，所述机舱的顶部具有倾斜段，所述换热器置于所述倾斜段，对应的所述换热介质为外部空气，所述防正撞导流部相对所述换热器倾斜设置以使所述劈流部正对所述空气。
该方案在换热器表面设置防正撞导流部，以防止介质的正面撞击。即对换热器表面的迎流面的界面(气-固界面或液-固界面等)进行革新，遵循流体力学特有的规律、边界层理论反映的事实，可降低迎流面处流体受到的局部阻力，降低流动方向法向撞击产生的分离、分离形成的横向和纵向阻力，充分利用、借助上风向来流速度或流体输运机械获得应有的通流流量、通流速率，降低迎流面流体传输换热环节、过程造成的局部阻力，最终达到改善换热器的换热效果。
附图说明
图1为一种典型的板翅式换热器的结构示意图；
图2为图1的左视图；
图3为空气迎面撞击图1中板翅式换热器的支撑框架的示意图；
图4为图3中A位置处局部气流流动的俯视图；
图5为空气迎面撞击图1中板翅式换热器的隔板室迎流面的示意图；
图6是气流进入第二换热流道过程中的压力变化示意图；
图7为本发明所提供板翅式换热器第一种具体实施例的结构示意图；
图8为图7的左视图；
图9a为气流经过图7中一个第二换热流道时的示意图；
图9b为图9a中B部位的局部放大示意图；
图10为收缩角对降低第二换热流道入口局部能量损失系数的削弱作用示意图；
图11为扩张角对降低第二换热流道出口局部能量损失系数的削弱作用示意图；
图12为本发明所提供板翅式换热器第二种具体实施例的结构示意图；
图13为本发明所提供板翅式换热器第三种具体实施例的结构示意图；
图14为本发明所提供板翅式换热器第四种具体实施例的结构示意图；
图15为本发明所提供板翅式换热器第五种具体实施例的结构示意图；
图16为本发明所提供板翅式换热器第六种具体实施例的结构示意图；
图17为本发明所提供板翅式换热器第七种具体实施例的结构示意图；
图18为本发明所提供板翅式换热器第八种具体实施例的结构示意图；
图19为本发明所提供板翅式换热器设置于风机的第一种设置方式示意图；
图20为本发明所提供板翅式换热器设置于风机的第二种设置方式示意图；
图21为本发明所提供逆流式换热器一种具体实施例的原理图；
图22为本发明所提供间壁式换热器一种具体实施例的原理图；
图23为图22中换热流道在俯视角度下的一种原理图；
图24为换热介质进入间壁式换热器中芯体内的原理示意图；
图25为图22中换热流道在俯视角度下的另一种原理图。
图1-6中附图标记说明如下：
01分流箱、02翅片、03第一支撑部、04隔板、05集流箱、06第二支撑部、07封条；010第一换热流道、020第二换热流道、010a气流突缩入口、010b气流突扩出口、F1外边缘气流、F2撞击流；
图7-图25中附图标记说明如下：
1板翅式换热器、10分流箱、101第一弧形板、102第一引流弧板、103第一斜平板、104第一引流平板、20翅片、30第一支撑部、301顶端弯板、302顶端弧板、303a斜平板段、303b平直板段、304顶端斜直板、40隔板、50集流箱、501第二弧形板、502第二引流弧板、503第二斜平板、504第二引流平板、60第二支撑部、601第一端部平板、602第二端部平板、603底端弯板、70封条、701迎流凸脊、702背流凸脊、801脉动抑制板、802尾流扩散抑制板、100第二换热流道、200第二换热流道、200’换热管、200’a端壁；
1’间壁式换热器、1’1第二驱动电机、1’2第二引风机、1’3第三汇流腔体、1’4第一汇流腔体、1’5芯体、1’5a迎流凸脊、1’5b背流凸脊、1’6第二汇流腔体、1’7第一引风机、1’8第一驱动电机；
2机舱、3发电机、4叶轮、5轮毂、6塔筒。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明实施例的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本申请的发明人针对板翅式换热器的换热效果难以突破的现状，从流体力学和传热学相结合的角度，另辟蹊径，寻找优化的方式，故在论述具体实施例之前，先描述本申请的发明人挖掘影响板翅式换热器效率的其他可能因素的过程。
请继续查看图3，图3为空气迎面撞击图1中板翅式换热器的支撑框架的示意图，支撑框架包括位于两侧的分流箱01和集流箱05，以及位于两端的第一支撑部03和第二支撑部06。
其中带有“×”的圆圈，即箭尾标识，代表气流(即外部空气)垂直纸面向内，面积较大的箭尾标识代表未接触到板翅式换热器的气流，可定义为外边缘气流F1，面积较小的箭尾标识代表撞击到支撑框架的表面的气流，可定义为撞击气流F2。为了更清楚地展示支撑框架对来流的影响，该图未显示出支撑框架内部的芯体。撞击气流F2和外边缘气流F1之间会出现断层边界层B，自撞击流向外的方向，外边缘气流F1会逐渐升速。
如图3所示，当来流正面撞击到支撑框架(包括两侧的集流箱01、分流箱05，两端的支撑部)的迎流面时，气流会改变方向，一部分撞击飞散向支撑框架内侧流动，即图3中支撑框架四周向内流动的黑色箭头所示。该部分气流会对流向第一换热流道010的气流产生影响。本文所述的“内”、“外”，均是相对芯体而言，靠近芯体为内，远离芯体为外。
再参考图4，图4为图3中A位置处局部气流流动的俯视图，以示出撞击到分流箱01的气流对流向第一换热流道010气流的影响。
图4中，气流撞击到分流箱01的作为迎流面的外表面后，动量扩散，气流出现壅塞、压力升高，致使气流向四周扩散，部分扩散气流向支撑框架内侧芯体流动，具体在A位置，即向右侧转移形成a气流，b气流表示将要流入第一换热流道010的气流(上风向来流的一部分)，c气流表示b气流和a气流相遇后形成的气流，d气流表示b气流撞击到A位置处的分流箱01表面后反弹的气流。可见，b气流在进入第一换热流道010之前，由于撞击产生的横向a气流的影响，b气流会被侵袭、挤兑而形成偏斜的c气流，类似于b气流被a气流进行“拦截”后，产生节流效应，则进入第一换热流道010的来流的有效通流面积减少。另外，反弹气流d反过来也会对上游的b气流产生阻碍作用。
图4以左侧分流箱01的A位置示例说明局部来流所受的影响，可以理解，来流正面撞击到集流箱05、两端的支撑部的迎流面，都会产生向内侧芯体方向扩散、壅塞的气流，从而挤压、挤兑流向第一换热流道010的后续来流。以图3为视角，则上端的第一支撑部03的外表面作为迎流面，撞击后部分壅塞、扩散的气流向下，下端的第二支撑部06迎流面处部分撞击气流壅塞、扩散向上，右侧的集流箱05迎流面处部分撞击气流壅塞、扩散向左。
请继续参考图5，图5为空气迎面撞击图1中板翅式换热器的隔板室迎流面的示意图，隔板室迎流面即迎流侧的封条07的外表面，也是第一换热流道010的外壁。
与气流撞击到支撑框架的迎流面会形成壅塞、扩散的横向气流的原理一致，来流(图5中面积较小的箭尾标识)在撞击到芯体中隔板室的迎流面时，也会壅塞、扩散而形成向板翅式换热器两端方向流动的气流，如图5中黑色箭头所示的气流。这样，该气流同样对即将进入第一换热流道010的来流(图5中面积较大的箭尾标识)进行挤压、挤兑，产生“拦截”、节流的作用，则进入第一换热流道010的来流的有效通流面积会减少。
另外，如图2所示，气流进入第一换热流道010时，相当于从无限大的区域进入通流面积突然减小的第一换热流道010的入口，该入口即气流突缩入口010a，隔板04的侧边即气流突缩的气-固边界，气流突缩时，入口处流体压力降落，并在入口处产生涡流。再看出口侧，气流从第一换热流道010的出口流出时，相当于从通流面积有限的区域进入通流面积无限大的区域，则第一换热流道010的出口是气流突扩出口010b，气流流出第一换热流道010后，高速流体突然扩大产生涡流、涡流形成尾流阻力，产生内耗，气流的能量转化为热能、耗散、散逸，削弱升压的效果。
请继续参考图6，图6是气流进入第一换热流道010过程中的压力变化示意图。
如图6所示，在进入气流突缩入口010a时，压力会陡降ΔP1，进入第一换热流道010后基于沿程阻力，压力会逐渐降低，并在气流突扩出口010b处，压力再次陡降，并会回升一定值，回升后和陡降前形成的压降是ΔP2。
发明人结合上述研究发现，板翅式换热器换热效率难以提升的原因包括：气流撞击在支撑框架、隔板室迎流面上形成的扩散气流对后续来流造成挤兑、挤压、节流的不利影响；气流在气流突缩入口010a和气流突扩出口010b造成不可避免的压力降低，影响气流的快速流通。据此，下述内容给出改进板翅式换热器的改进实施例。
如图7-9所示，图7为本发明所提供板翅式换热器1第一种具体实施例的结构示意图，图中也是由隔板室形成换热管道，且部分并未显示隔板室的外表面，以显示出其内部的第二换热流道200，并显示出隔板40；图8为图7的左视图；图9a为气流经过图7中一个第一换热流道100时的示意图；图9b为图9a中B部位的局部放大示意图。
如图7所示，该实施例中的板翅式换热器1包括位于两侧的分流箱10和集流箱50，二者之间设置供第二换热介质流动的第二换热流道200和供第一换热介质流动的第一换热流道100。具体地，第二换热介质可以是来自热源的热流体，第一换热介质可以是来自于板翅式换热器1外部的空气，热流体进入分流箱10，分流箱10设有多个与多个第二换热流道200一一对应的分流孔，热流体从分流孔进入各第二换热流道200，空气进入第一换热流道100，则空气会与第二换热流道200内的热流体进行换热，换热冷却后的第二换热介质进入集流箱50，汇流后流出。
可见，上述的板翅式换热器1错流布置，第二换热流道200和第一换热流道100非平行关系，而是大致垂直布置。第二换热流道200沿图7所示的左右方向延伸，第一换热流道100则垂直于纸面方向，图7显示的为板翅式换热器1的迎流面。
该板翅式换热器1的结构，如图7所示，除了两侧的集流箱50和分流箱10，还包括位于两端的支撑部，即位于顶端的第一支撑部30和位于底端的第二支撑部60。第一支撑部30、第二支撑部60以及两侧的集流箱50、分流箱10，形成整个板翅式换热器1的支撑框架，支撑框架内部支撑设置芯体。芯体形成各换热流道，芯体包括图中所示的隔板40、翅片20等。如图7所示，两层隔板40之间设置翅片20，翅片20和隔板40的表面连接从而传递出隔板40的热量或向隔板40传递热量，两层隔板40和之间的翅片20，可定义为夹层，夹层即形成上述的第一换热流道100；两个夹层之间形成间隙，间隙的两侧，即迎流侧和背流侧由封条70封住，则两层隔板40和两侧的封条70形成隔板室，从而形成两端开口的通道，即隔板室为换热管道的一种具体成型方式，换热管道的内腔作为第二换热流道200，换热管道之间的间隙形成第一换热流道100。
在第一实施例中，隔板室的迎流侧设有防正撞导流部，即防止气流正面撞击到隔板室并进行导流的部件。防正撞导流部在第一实施例中具体是迎流凸脊701，从图7、8可看出，迎流凸脊701呈三棱柱状，其中一条棱边即迎流凸脊701的脊背。如图9所示，当气流将要到达隔板室的外表面时，先接触到迎流凸脊701的脊背，被脊背“劈开“，一部分流向迎流凸脊701下方的第一换热流道100的入口，另一部分流向迎流凸脊701上方的第一换热流道100的入口，表现在图9中，对应于一个第一换热流道100的上下侧均有迎流凸脊701，则上方迎流凸脊701劈开的部分气流，和下方迎流凸脊701劈开的部分气流，均向该第一换热流道100的入口处汇聚。
如此，可以基本消除气流与换热管道的正面碰撞，改善或者避免气流撞击到隔板室外表面而形成壅塞、扩散气流的现象，而且，第一换热流道100上、下相邻的两个迎流凸脊701之间会形成通流面积渐缩的缩口，成为进入第一换热流道100之前的加速通道，加快输运速率，获得强换热效果。此外，原本会撞击到隔板室外表面的气流还会汇入第一换热流道100的入口，增加流量，不会挤兑、挤压后续来流，进一步改善换热效果。
除了设置迎流凸脊701，隔板室背流面可设置渐扩引流部，在图8中，渐扩引流部具体是背流凸脊702，结构与迎流凸脊701相同，呈三棱柱状，一条棱边为脊背，只是设置方向与迎流凸脊701相反，背流凸脊702的脊背向顺风向凸出。如图9所示，一个第一换热流道100的上、下侧均有背流凸脊702，相邻两个背流凸脊702之间形成通流面积渐增的扩口，则气流从第一换热流道100流出后，会渐进减速获得流体逐步升压，改善或避免突扩造成的能量损耗。升压后继续推动气流顺风向流动，离开第一换热流道100的出口的前方，使得上风向来流以良性可持续地方式不断地流入并流出第一换热流道100，更好地发挥换热的功能。
自然环境的冷却气流进入含有翅片20的对流换热流道，即上述的空气进入上述的第一换热流道100，换热遵循表面传热准则方程式：Nu＝CRe0.8Pr0.4，其中，“Nu”为包含对流传热速率(或表面传热系数)h的对流换热的努谢尔特数，“Re”为流体流态的雷诺数，雷诺数正比流速、“Pr”为流体的普朗特数。流速降低时，最终影响对翅片20表面的换热速率φ＝hA(tw-tf)，tw-翅片20表面温度，tf-冷却流体温度，A-翅片20换热表面积。
迎流凸脊701和背流凸脊702形成的缩口、扩口的角度，对气流的流速会有影响，继而影响换热效果，为此，发明人进一步研究迎流凸脊701和背流凸脊702的角度设置。
图9中，迎流凸脊701呈三棱柱状，其上下两侧的腰部均倾斜设置，腰部相对于进入第一换热流道100的来流方向的倾角为α，当迎流凸脊701的截面呈等腰三角形时，则上下相邻的迎流凸脊701形成的缩口的收缩角为2α。相应地，背流凸脊702一条腰的倾角为β，上、下相邻背流凸脊702形成的扩口的扩张角为2β。
可继续参考图10、11，图10为收缩角对降低第一换热流道100入口局部能量损失系数的削弱作用示意图，从图中可看出，收缩角较小和较大时削弱系数较大，处于40度左右时，能量削弱系数最小，能量损失最小。图11为扩张角对降低第一换热流道100出口局部能量损失系数的削弱作用示意图，图11中，随着扩张角的增加，能量损失的削弱系数越来越大，因此，扩张角越小越好，但是背流凸脊702的长度不宜过长，以免增加阻力。
该实施例，对板翅式换热器1表面的气流入口边界、气流出口边界、迎流面的界面(气-固界面或液-固界面等)、背流面的界面(气-固界面或液-固界面等)进行革新，遵循流体力学特有的规律、边界层理论反映的事实，可降低界面处流体受到的局部阻力，降低流动方向法向撞击产生的分离、分离形成的横向和纵向阻力，充分利用、借助上风向来流速度或流体输运机械获得应有的通流流量、通流速率，降低迎流面、背流面流体传输换热环节、过程造成的局部阻力，最终达到改善板翅式换热器1的换热效果。
请参考图12，图12为本发明所提供板翅式换热器1第二种具体实施例的结构示意图。
该实施例与第一实施例原理相同，也在隔板室的迎流侧设置防正撞导流部，该防正撞导流部非迎流凸脊701，而是防正撞凸弧703，其弧面形成迎流面，如图12所示，气流到达防正撞凸弧703时，弧面也可以起到劈开气流的作用，只是劈开气流的效果次于上述的迎流凸脊701。防正撞导流部也可以是其他形状，只要能够将来流劈开，避免正面撞击到隔板室即可，例如，以图9为例，该迎流凸脊701的上侧面和下侧面并非限于直平面，也可以外凸。
隔板室的迎流侧的防正撞导流部和背流侧的渐扩引流部，都可以呈凸脊结构，或者都可以是凸弧结构，也可以一侧设置凸脊，一侧设置凸弧，如图12所示。
防正撞导流部和渐扩引流部可以分设于对应隔板室的封条70上，例如焊接到封条70上。当然，防正撞导流部和渐扩引流部也可以为封条70的一部分，即封条70本身形成上述的防正撞导流部或渐扩引流部。无论何种方式，防正撞导流部和渐扩引流部在进行焊接固定时，可以覆盖隔板40和封条70的焊接位置，如图9b所示，封条70处于两层隔板40之间，焊接固定后，在相接的位置S处容易产生泄漏，换热流道内的流体容易从S位置流出，迎流凸脊701的底部覆盖隔板40的侧边和封条40的外表面后，可以堵住该泄漏点，从而进一步保证隔板室的密闭性，相较于背景技术中封条处于两层隔板之间的方案，能够达到避免泄漏的效果。上述以及下述的防正撞导流部和渐扩引流部都可以是实心结构，更有利于避免泄漏，当然，也可以是空心结构，有利于减重。
另外，换热管道为由隔板40和封条70形成的隔板室，仅为一种示例，换热管道可以是整体式结构，例如换热管道可以是完整的管体，翅片20设于两个管体之间。此时，可以是管体的两侧表面设置上述的防正撞导流部或渐扩引流部，或管体直接成型有防正撞导流部或渐扩引流部。本方案对换热管道的具体形成方式并不做限制，只是在换热管道的迎流侧和/或背流侧设置形成防正撞导流部、渐扩引流部。
请继续参考图13，图13为本发明所提供板翅式换热器1第三种具体实施例的结构示意图，该图为板翅式换热器1的俯视图。
第一、第二实施例中，设置于隔板室迎流侧的防正撞导流部用于削弱、消除气流正面撞击在隔板室外表面所造成的负面影响。前文分析气流撞击影响时，气流正面撞击到支撑框架也会影响来流进入第一换热流道100，图13中，在集流箱50和分流箱10的迎流侧也设置防正撞导流部，该防正撞导流部即图13所示的第一弧形板101、第二弧形板501，弧形板具有弧面，弧面形成对应的集流箱50或分流箱10的迎流面，迎流面从外向内逐渐倾斜。
如此设置，即对板翅式换热器1两侧支撑框架(即分流箱10和集流箱50)迎流面的气-固边界气动外形进行革新设置，气流到达该弧形迎流面时，由于倾斜设置，气流会逐渐导向第一换热流道100，而不是正面撞击形成横向的干扰气流，故可以改善或避免气流正面撞击到集流箱50或分流箱10时产生雍塞、扩散，而影响来流进入第一换热流道100，从而消除或削弱支撑框架内侧对第一换热流道100内介质输运的负效应、降低气流经过板翅式换热器1前后形成的压差阻力，强化介质与固体边界对流传热，提高换热速率。
请参考图14，图14为本发明所提供板翅式换热器1第四种具体实施例的结构示意图。
该实施例与实施例三基本相同，也在分流箱10和集流箱50的迎流侧设置防正撞导流部，即图14中所述的第一弧形板101、第二弧形板501，弧形板形成的迎流面为弧面，其中第二弧形板501还以字母标记示出，MQP形成迎流面，其侧面连线NP可以与集流箱50的侧面平齐。该实施例中，在分流箱10、集流箱50的背流侧，也设置渐扩引流部，即图14中所示设于分流箱10的第一引流弧板102，设于集流箱50的第二引流弧板502，形成的弧面作为由内向外渐扩的引流面，第二引流弧板502还以字母标记，BS即引流面，侧面连线SZ可以与分流箱10的侧面平齐。
在分流箱10和集流箱50的背流侧设置渐扩引流部的目的，与前述实施例中在隔板室背流侧设置渐扩引流部的目的相同，都是为了形成渐扩的出口，避免突扩造成能量损失，有利于气流流出时升压、快速流出。
再看图15，图15为本发明所提供板翅式换热器1第五种具体实施例的结构示意图。该实施例与图14基本相同，只是防正撞导流部形成的迎风面和渐扩引流部形成的引流面，非弧面，而是平直面。图15中，分流箱10、集流箱50的迎流侧分别设置第一斜平板103、第二斜平板503，作为防正撞导流部，斜平板形成的平直面作为迎流面。分流箱10一侧的防正撞导流部还以字母标记示出，迎流面即标记NP的平直面，与第二换热流道200的流向夹角为α，其侧面连线MP同样可以与分流箱10的侧面平齐。
分流箱10、集流箱50的背流侧分别设置第一引流平板104和第二引流平板504，均由内向外倾斜设置，作为渐扩引流部，渐扩引流部形成平直面作为引流面。图15中，第一引流平板104的引流面BS与第二换热流道200的流向夹角为β，其侧面连线SZ可以与分流箱10的侧面平齐。同样可以通过合理设置α、β，达到较好的换热效果。
可以理解，实施例三、四、五中，分流箱10、集流箱50迎流侧、背流侧，设置的防正撞导流部和渐扩引流部，为板状结构(弧形板或者平直板)，显然也可以是块状结构，以图15为例，MNP可以是实体结构，即设置三棱柱状结构，空心或实心均可。当然，板状的防正撞导流部和渐扩引流部在满足功能需求的前提下，可以减重，也便于安装。本文实施例中，在支撑框架上设置的防正撞导流部或渐扩引流部均以板状结构为例进行说明，但可以理解，设置与芯体上的防正撞导流部、渐扩引流部相同的结构也可以，例如在支撑框架上也设置迎流凸脊或迎流凸弧、引流凸脊或引流凸弧。
另外，还请参考图16，图16为本发明所提供板翅式换热器1第六种具体实施例的结构示意图。
上述实施例中为了减弱或消除气流正面撞击影响、出口尾流影响，在支撑框架两侧的分流箱10和集流箱50的迎流侧和/或背流侧对应设置防正撞导流部、渐扩引流部。图16实施例中，还可以在支撑框架顶端的第一支撑部30的迎流侧、背流侧分别设置防正撞导流部、渐扩引流部。图16中，在顶端的第一支撑部30的迎流侧设置顶端弯板301作为防正撞导流部，具体包括相接的弧形板段(图中GF指代部分)和平直板段(图中FE指代部分)，二者分体连接或一体成型。其中，平直板段连接第一支撑部30，平直板段与第一换热流道100的通流方向平行。弧形板段从外向内逐渐倾斜，且渐缩，顶端弯板301的弧形板段的弧面为迎流面，弧面向底端凸出。弧形板段的弧形迎流面能够避免气流正面撞击第一支撑部30，平直板段对将汇入第一换热流道100的气流起到整流作用。当然，不设置平直板段，直接将顶端弯板301设置为弧形板，也是可以的。
在第一支撑部30的背流侧设置顶端引流弧板302，形成向外渐扩的引流面，引流面也是弧面，弧面向底端凸出。显然，此处的迎流面和引流面，设置为平直面也是可以的。设置防正撞导流部和渐扩引流部的作用与上述实施例一致，此处不再赘述。
另外，该实施例在底端的第二支撑部60的迎流侧、背流侧，设置第一底端平板601(图中MO指代部分)和第二底端平板602(图中PN指代部分)，两侧的底端平板均沿第一换热流道100的通流方向延伸。该种设置方式更适合于板翅式换热器设置于地面的环境，此时板翅式换热器1距离地面较近，地面存在砂石、植物等情形，对来流产生影响，来流在到达板翅式换热器1底端之前，属于无序紊流状态，设置第一底端平板601，具有整流的作用，有利于来流有序地进入第一换热流道100。在背流侧设置第二底端平板602，也是利于气流从第一换热流道100流出后，能够相对稳定地流动，避免受到地面影响，而在出口位置无序流动，影响后续气流的排出。
再请看图17，图17为本发明所提供板翅式换热器1第七种具体实施例的结构示意图。
该实施例中，在支撑框架顶端第一支撑部30的迎流侧设置防正撞导流部，防正撞导流部包括相接的平直板段303b和斜平板段303a，二者可分体连接，也可一体成型，平直板段303b更靠近第一支撑部30。平直板段303b即图中所示的AB段，斜平板段303a即图中所示的BC段，平直板段303b与第一换热流道100的通流方向平行，斜平板段303a与通流方向具有夹角。斜平板段303a即起到防止气流正面撞击第一支撑部30的作用，而且形成渐缩的缩口，可降低入口阻力、提升流速，平直板段303b则可以起到梳理、整流的作用，有利于气流更为顺畅地进入第一换热流道100内。
顶端的第一支撑部30的背流侧也设置渐扩引流部，具体是图17所示的顶端斜引流平板304，由内向外倾斜形成渐扩的引流面，为平直面，与实施例六中的顶端引流弧板302所起作用相同，都是形成渐扩出口。顶端引流平板304与第一换热流道100通流方向夹角为γ，该夹角也可以调节，以兼顾气流的压升和较低的阻力。
同样，该实施例在底端的第二支撑部60的迎流侧、背流侧，设置第一底端平板601和第二底端平板602，均沿第一换热流道100的通流方向延伸，与图16中设置底端平板的目的相同，此处不再赘述。
再请看图18，图18为本发明所提供板翅式换热器1第八种具体实施例的结构示意图。
该实施例中，第一支撑部30设置的防正撞导流部和渐扩引流部与实施例六一致，只是底端的第二支撑部60，在迎流侧设置有防正撞导流部，为底端弯板603，具体包括相接的弧形板段(图中KM指代部分)和平直板段(图中MO指代部分)，二者分体连接或一体成型。其中，平直板段连接第二支撑部60。设置底端弯板603，与顶端的第一支撑部30处设置顶端弯板301的原理一致，不赘述。其中，第二支撑部60的背流侧可设置第二端部平板602，与上述设置端部平板的原理一致。在底部也设置防正撞导流部，更适合于板翅式换热器1距离地面较远的环境，例如应用于海上工况时，板翅式换热器1可能悬挂安置，则板翅式换热器1底端气流状态和顶端基本相同，设置可以相同。
另外，如图18所示，还可以在板翅式换热器1的迎流侧设置脉动抑制板801，在背流侧设置尾流扩散抑制板802。脉动抑制板801和尾流扩散抑制板802如图18所示，可安装于隔板室，具体固定在隔板40或者封条70。脉动抑制板801和尾流扩散抑制板802可以沿板翅式换热器1的高度方向分布多个，图中示出三组，分布方向与第一换热流道100的分布方向一致。脉动抑制板801和尾流扩散板802为平板，与第一换热流道100的通流方向大致平行。脉动抑制板801的设置，可以对来流进行分层、解耦，打破流体上、下层间的联性，抑制流体脉动区域沿着上下空间的扩散，降低对迎流面来流湍流程度和局部湍流作用造成的诱发换热器气流入口处振动和气-固接触面产生的噪声，阻止局部脉动沿着高度方向被扩大化的作用，尾流扩散抑制板802起到同样的作用。
尤其对于在板翅式换热器1的背流侧设置引风机的方案(现有很多板翅式换热器的背流侧设置三组引风机)，由于引风机抽吸气体，气流在背流侧上下相互干扰，设置尾流扩散抑制板802，能够较好地抑制这种相互干扰，保证气流相对顺畅地从第一换热流道100出口流出。
值得注意的是，上述各实施例，在不矛盾的前提下可以相互组合。例如，上述在隔板室设置防正撞导流部、渐扩引流部的方案，与下述在分流箱10、集流箱50设置防正撞导流部、渐扩引流部的方案，以及在第一支撑部30、第二支撑部60两侧设置防正撞导流部、渐扩引流部的方案，设置脉动抑制板801、尾流扩散抑制板802的方案，可以任意组合。可以理解，包括上述的弧形板、相接的弧形板段和平直板段、相接的斜平板段和平直板段、斜平板、引流弧板、引流平板等，均可以在不矛盾的前提下任意组合。
请继续查阅图19、20，图19为本发明所提供板翅式换热器1设置于风机的第一种设置方式示意图；图20为本发明所提供板翅式换热器1设置于风机的第二种设置方式示意图。
如图19所示，风机包括轮毂5、叶轮4、发电机3、机舱2，机舱2安装于塔筒6的顶部，还包括设置在机舱2顶部的板翅式换热器1。图19中，机舱2包括水平部和具有倾斜顶面的尾部，倾角角度为β。则板翅式换热器1置于倾斜的尾部时，上述在隔板室芯体上设置的防正撞导流部的劈流部相对于隔板室的整个迎流侧倾斜设置，使得防正撞导流部劈开气流的劈流部依然正对上风向来流。
再看图20，当机舱2整个顶面为水平面时，则不需要对防正撞导流部的角度进行调整。
需要说明的是，上述实施例以板翅式换热器1为例进行说明，可知，以上各实施例中的换热器不设置翅片20也是可以的。实际上，本发明解决的问题在于，一种换热介质自换热器的外部进入到其对应的换热流道之前，由于正面撞击到换热器的迎流侧的实体部分，会对该换热介质进入其换热流道产生不利影响，故在迎流侧设置相应的防正撞导流部，以改善或消除这种不利影响。迎流侧能够设置防正撞导流部(或者上述渐扩引流部)必然是其实体部分，具体在上述实施例中，即作为第一换热流道100的隔板室的外表面。
因此，本发明的方案显然不限于设置在上述实施例中所述的错流布置的板翅式换热器1中，也可以是其他类型的换热器，例如顺流、逆流型的换热器等，进入第一换热流道100内的换热介质也不限于空气，也可能是其他流体，换热器不限于液-空换热，也可以是液-液换热、空-空换热等。不管何种类型的换热器，从外部流入的换热介质在正面撞击到迎流侧的实体部分时，均存在影响进入换热流道时的流速、流量等问题。换热器中的换热介质也不限于两种，可以是多种。
如图21所示，图21为本发明所提供逆流式换热器一种具体实施例的原理图。
逆流式换热器包括换热管200’，其内形成第二换热流道200，用于流动第二换热介质，两根换热管200’之间形成第一换热流道100，用于流动第一换热介质，可以是外部的空气，也可以是其他流体介质，则换热管200’的端壁200’a为迎流面，第一换热介质撞击到端壁200’a会影第一换热介质的流动，故可以在端壁200’a处设置防正撞导流部。原理同上，包括背流侧的设置结构均相同，不再赘述。
请继续参考图22，图22为本发明所提供间壁式换热器一种具体实施例的原理图；图23为图22中换热流道在俯视角度下的一种原理图；图24为换热介质进入间壁式换热器中芯体内的原理示意图，此时未示出防正撞导流部；图25为图22中换热流道在俯视角度下的另一种原理图。
间壁式换热器1’包括芯体1’5，芯体1’5形成第一换热流道100和第二换热流道200。图22中，芯体1’5呈六面体状，一侧连接第一汇流腔体1’4，相对的另一侧连接第二汇流腔体1’6，且设置第一引风机1’7和相应的第一驱动电机1’8，顶部连通第三汇流腔体1’3，且设置第二引风机1’2和相应的第二驱动电机1’1。工作原理是：在第一引风机1’7的抽吸作用下，第一种气流进入第一汇流腔体1’4并流入芯体1’5的第二换热流道200中，在第二引风机1’2的作用下，第二种气流从底部进入芯体1’5的第一换热流道100中，两种气流换热后，第一种气流流出芯体1’5并进入第二汇流腔体1’6，然后流出，第二种气流流出芯体1’5后进入第三汇流腔体1’3，然后流出。
间壁式换热器1’在多种场合下使用，在图22中属于空-空热交换机构，第一种气流可以是设备产生的热气流，第二种气流可以是自然界冷气流。间壁式换热器1’应用到风机时，间壁式换热器1’设于机舱，对发电机进行冷却，则第一种气流是来自于发电机的热气流，为内循环气流，而第二种气流则是外界的冷气流。间壁式换热器1’中，第一换热流道100和第二换热流道200的结构基本相同，在芯体1’5中层叠、错流布置，可参照图23、24理解。
间壁式换热器1’5，换热介质在进入第一换热流道100和第二换热流道200时，面临基本相同的迎流侧。如图25所示，黑色部分表示换热流道的实体部分，第一种气流和第二种气流在进入时，均面临正面撞击换热流道实体部分的问题。
图23中，示出第一换热流道100和第二换热流道200(箭首标识)，在第二换热流道200的端部迎流侧(迎向进入第一换热流道100的换热介质的一侧)，设置防正撞导流部，具体是图23中所示的迎流凸脊1’5a，迎流凸脊1’5a的结构和原理请参照上述实施例中迎流凸脊701理解，图25中示出的迎流凸脊1’a的两侧呈外凸状，这样气流被劈流部劈开后，气流会贴附在第一换热流道100的内壁，进一步提高换热效果。对应于进入第一换热流道100的换热介质而言，背流侧也设置渐扩引流部，具体是图23中所示的背流凸脊1’5b，也可以参照上述的背流凸脊702理解。
应当理解，间壁式换热器1’，防正撞导流部和渐扩引流部的结构都可以采用上述板翅式换热器1中的设置方式，不再一一赘述。
而且，间壁式换热器1’，由于两种换热介质均面临同样的正面撞击问题，故除了图23、25中示出在第一换热介质的迎流侧、背流侧设置防正撞导流部、渐扩引流部外，在第二换热介质的迎流侧和背流侧也可以作同样设置。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (19)

1.换热器，形成至少两种换热流道，对应的换热介质自所述换热器的外部流向对应的换热流道，其特征在于，所述换热器具有迎向所述换热介质的迎流侧，所述迎流侧设有防止所述换热介质正面撞击的防正撞导流部，并将对应的所述换热介质引入对应的所述换热流道；所述换热器包括支撑框架以及位于所述支撑框架内部的芯体，所述芯体形成各所述换热流道；所述迎流侧包括所述支撑框架和所述芯体的迎流侧，至少所述支撑框架的迎流侧设置所述防正撞导流部；
所述支撑框架的底端的迎流侧设有第一底端平板(601)和/或背流侧设有第二底端平板(602)，所述第一底端平板(601)、所述第二底端平板(602)的延伸方向与对应所述换热介质的通流方向平行；
所述换热器的迎流侧设有脉动抑制板(801)，和/所述换热器的背流侧设有尾流扩散抑制板(802)；所述脉动抑制板(801)、所述尾流扩散抑制板(802)的延伸方向与对应所述换热介质的通流方向平行。
2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述防正撞导流部具有劈流部，所述劈流部能够劈开对应的所述换热介质，将所述换热介质引入与所述防正撞导流部相邻的所述换热流道。
3.如权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述防正撞导流部为迎流凸脊(701)，所述劈流部为所述迎流凸脊(701)的脊背；或，所述防正撞导流部为迎流凸弧(703)，所述劈流部为所述迎流凸弧(703)的弧面。
4.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述支撑框架设有所述防正撞导流部，所述防正撞导流部形成弧面或平直面，作为迎流面，所述迎流面自外向内渐缩倾斜。
5.如权利要求4所述的换热器，其特征在于，所述防正撞导流部为形成所述弧面的弧形板或形成所述平直面的斜平板；
或所述防正撞导流部包括相接的形成所述弧面的弧形板段和平直板段；或所述防正撞导流部包括相接的形成所述平直面的斜平板段和平直板段；所述平直板段更靠近所述支撑框架，所述平直板段平行于对应的所述换热介质的通流方向。
6.如权利要求1-5任一项所述的换热器，其特征在于，所述换热器还包括与所述迎流侧对应的背流侧，所述背流侧设置有渐扩引流部，在对应所述换热流道的出口处渐扩。
7.如权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述渐扩引流部为背流凸脊(702)或背流凸弧。
8.如权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述换热器包括支撑框架以及位于所述支撑框架内部的芯体，所述芯体形成各所述换热流道；所述背流侧包括所述支撑框架和所述芯体的背流侧，所述支撑框架和所述芯体，至少一者的背流侧设置所述渐扩引流部。
9.如权利要求8所述的换热器，其特征在于，所述支撑框架设置所述渐扩引流部，且所述渐扩引流部形成弧面或平直面，作为引流面，所述引流面自内向外渐扩倾斜。
10.如权利要求9所述的换热器，其特征在于，所述渐扩引流部为形成所述弧面的引流弧板或形成所述平直面的引流平板。
11.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，一种换热介质的换热流道的数量为多个，在多个所述换热流道的分布方向上，分布多个所述脉动抑制板(801)和/或多个所述尾流扩散抑制板(802)。
12.如权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述换热器包括支撑框架以及位于所述支撑框架内部的芯体；所述支撑框架包括位于两侧的分流箱(10)、集流箱(50)，以及位于两端的第一支撑部(30)和第二支撑部(60)；
所述芯体包括换热管道，所述换热管道的内腔形成第二换热流道(200)，第二换热介质从所述分流箱(10)流向所述第二换热流道(200)，再流入所述集流箱(50)；相邻所述换热管道之间的间隙形成第一换热流道(100)，换热介质从外部流入所述第一换热流道(100)再流出；
所述分流箱(10)、所述集流箱(50)、所述第一支撑部(30)、所述第二支撑部(60)以及所述换热管道中，至少一者的迎流侧设置所述防正撞导流部，和/或，至少一者的背流侧设有所述渐扩引流部。
13.如权利要求12所述的换热器，其特征在于，所述换热器为板翅式换热器(1)，所述第一换热流道(100)中设置翅片(20)，流入所示第一换热流道(100)的换热介质为外部的空气。
14.如权利要求12所述的换热器，其特征在于，所述芯体包括隔板(40)，相邻所述隔板(40)的两侧由封条(70)封闭，相邻所述隔板(40)以及位于两侧的所述封条(70)，形成所述换热管道。
15.如权利要求14所述的换热器，其特征在于，所述防正撞导流部焊接固定在所述换热管道的迎流侧，并覆盖所述封条(70)和所述隔板(40)的焊接位置。
16.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述换热器为间壁式换热器，迎向各换热介质的一侧均为所述迎流侧。
17.如权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述换热器为间壁式换热器，迎向各换热介质的一侧均为所述迎流侧，与所述迎流侧相对的一侧均为所述背流侧。
18.风机，包括机舱(2)和设于所述机舱(2)顶部的换热器，其特征在于，所述换热器为权利要求1-17任一项所述的换热器。
19.如权利要求18所述的风机，其特征在于，所述防正撞导流部具有劈流部，所述劈流部能够劈开对应的所述换热介质，将所述换热介质引入与所述防正撞导流部相邻的所述换热流道；
所述换热器为板翅式换热器(1)，所述机舱(2)的顶部具有倾斜段，所述换热器置于所述倾斜段，对应的所述换热介质为外部空气，所述防正撞导流部相对所述换热器倾斜设置以使所述劈流部正对所述空气。
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