CN110726316B - 热交换器传热板 - Google Patents

Abstract

一种用于热交换器的板，具有纵向中心线、平行于所述纵向中心线的参考平面、以及设置在所述板中的多个波纹部，所述多个波纹部限定流体流动通过的流动通道。所述波纹部与所述参考平面成一角度延伸，并且所述波纹部中的至少一些与所述参考平面相交，其中，在所述板的表面区域的至少一部分上，所述波纹部布置在具有纵向长度的子区域中，并且每个子区域的所述波纹部相对于所述纵向中心线处于相同的角度，并且相邻子区域的所述波纹部彼此处于不同的角度，并且其中，相邻子区域中的所述波纹部在接合点处相遇并且所述接合点没有纵向对齐。

Description

热交换器传热板

技术领域

本公开涉及热交换器和传热板。

背景技术

至少一些常规的热交换器可以分为两类，即管式热交换器和板式热交换器。板式热交换器通过堆叠多个板来制造，其构造成使得两种流体（一种相对较热并且另一种相对较冷）可以在由板限定的交替通道之间通过。堆叠的板接收在具有用于两种流体的合适入口和出口端口的壳内。

发明内容

在至少一些实施方式中，用于热交换器的板具有纵向中心线、平行于纵向中心线的参考平面，以及设置在板中的多个波纹部，其限定流体流动通过的流动通道。波纹部与参考平面成一角度延伸，并且波纹部中的至少一些与参考平面相交，其中在板的表面区域的至少一部分上，波纹部布置在具有纵向长度的子区域中，并且每个子区域的波纹部相对于纵向中心线处于相同的角度，并且相邻子区域的波纹部彼此处于不同的角度，并且其中相邻子区域中的波纹部在接合点处相遇并且接合点没有纵向对齐。

在至少一些实施方式中，侧向方向被限定为垂直于纵向中心线，并且参考平面平行于侧向方向和纵向中心线两者，并且其中相邻子区域的接合点被布置成其中一些在平行于纵向中心线并沿参考平面延伸的假想线的一侧上，并且其中一些在假想线的另一侧上。

在至少一些实施方式中，板包括入口区域、传热区域和分配区域，流体从入口区域进入由波纹部限定的流动通道，分配区域位于入口区域和传热区域之间。分配区域包括具有波纹部的主要分配区域，所述波纹部至少部分地限定跨越板的侧向范围延伸的流动通道，其中侧向范围被限定为垂直于纵向中心线，并且分配区域包括位于主要分配区域和传热区域之间的至少一个次要分配区域。次要分配区域具有至少部分地限定流动通道的波纹部，所述流动通道包括与由主要分配区域中的波纹部限定的流动通道成非零角度的过渡部，并且所述波纹部相对于纵向中心线以至少30度的角度延伸。在至少一些实施方式中，次要分配区域的纵向尺寸跨越板的宽度是相同的。次要分配区域可以包括多个区段，并且每个区段延伸小于板的侧向范围的三分之一。多个区段中的每个区段可以包括与紧邻所述每个区段的区段成不同角度的波纹部。

在至少一些实施方式中，板包括入口区域和分配区域，流体经由入口区域引入流动通道中，分配区域定位成邻近入口区域并且包括从入口区域纵向并且侧向远离入口区域延伸的波纹部，其中侧向垂直于纵向中心线，并且其中分配区域中的波纹部限定具有不同横截面面积的至少两个流动通道。流动通道的横截面面积可以跨越板的侧向范围改变，其中流动通道中的从入口区域侧向延伸更远的至少一些比流动通道中的不从入口区域侧向延伸一样远的一些具有更大的横截面面积。

在至少一些实施方式中，用于热交换器的板具有纵向中心线、平行于纵向中心线的参考平面、相对于参考平面以一角度延伸并限定流体流动通过的流动通道的波纹部、至少部分地由板限定的流体经由其引入流动通道中的入口区域、以及定位成邻近入口区域的分配区域。分配区域包括从入口区域纵向并且侧向远离入口区域延伸的波纹部，其中侧向垂直于纵向中心线，并且分配区域中的波纹部限定具有不同横截面面积的至少两个流动通道。

在至少一些实施方式中，流动通道的横截面面积跨越板的侧向范围变化，其中流动通道中的从入口区域侧向延伸更远的至少一些比流动通道中的不从入口区域侧向延伸一样远的一些具有更大的横截面面积。波纹部可以延伸到距参考平面相同距离的峰。

在至少一些实施方式中，用于热交换器的板具有纵向中心线、平行于纵向中心线的参考平面、相对于参考平面以一角度延伸并限定流体流动通过的流动通道的波纹部、至少部分地由板限定的流体经由其引入流动通道中的入口区域、定位成邻近入口区域并包括波纹部的分配区域、以及纵向邻近分配区域的传热区域，所述波纹部从入口区域纵向并且侧向远离入口区域延伸，其中侧向垂直于纵向中心线。传热区域包括波纹部，所述波纹部被布置成使得在沿传热区域的侧向范围并且平行于纵向中心线的任何位置绘制的假想线将与相对于假想线以至少两个不同角度布置的波纹部相交。

在至少一些实施方式中，传热区域中的波纹部布置在具有纵向长度的子区域中，并且每个子区域的波纹部相对于纵向中心线处于相同的角度，并且相邻子区域的波纹部彼此处于不同的角度，并且其中假想线将与至少两个不同的子区域相交。不同子区域的波纹部可以在接合点处相遇，并且两个子区域之间的接合点不是纵向对齐的。在至少一些实施方式中，接合点不包括来自四个不同角度的波纹部。

附图说明

将参考附图阐述优选实施例和最佳模式的下述详细描述，在附图中：

图1A和图1B是热交换器的示意性正视图和侧视图；

图2是用于板式热交换器的传热板的一种实施方式的正视图；

图3是板的放大的部分正视图；

图4是大致沿图3中的线4-4截取的截面视图；

图5是大致沿图3中的线5-5截取的截面视图；

图6是可以定位成紧邻图2的板的板的一部分的正视图；

图7是大致沿图6中的线7-7截取的截面视图；

图8是大致沿图6中的线8-8截取的截面视图；

图9是大致沿图6中的线9-9截取的截面视图；

图10是图2的板的中间部分的正视图；

图11是具有交替的波纹部图案的板的中间部分的正视图；

图12是示出了如图11中所示的中间部分中的两个相邻板的重叠和接触点的示意图；

图13和图14是图11的板的中间部分中的某些区域的部分正视图；

图15是板的正视图；以及

图16是图15中的板的一部分的放大的部分正视图。

具体实施方式

更详细地参考附图，图1A和图1B示出了热交换器10的一个实施例，其包括外壳体12和内芯14（图1B——经由壳体的局部剖开截面示出）或包括多个热交换器板16的板组件。热交换器10示出为具有基本上矩形的芯14的板式热交换器，尽管其它形状和构造是可能的。壳体12可包括第一入口18、第一出口20、第二入口22和第二出口24。第一流体可经由第一入口18接收到壳体12中并经由第一出口20从壳体12离开。第二流体可经由第二入口22接收到壳体12中并经由第二出口24从壳体12离开。流体可以通过芯14的介入或插入的板16彼此传热连通。入口18、22和出口20、24可以通过可以焊接到壳体12的一个或更多个壁的导管被限定，并且可以将壁夹持或焊接在一起以限定至少基本上完整的包封。

内芯14或板组件可以包括多个传热板16，其可以是大致平坦的和矩形的，尽管可以使用其它形状。包括板组件的芯14的内部布置和构造可以基本上如美国专利号6,516,874中所公开的那样，其公开内容通过引用整体并入本文。通常，多个盒可以位于壳体内，其中每个盒由密封在一起的两个传热板16构成（例如通过焊接或一个或更多个垫圈）。在形成盒中，传热板16中的一个可以旋转180度并翻转，使得板中的一个叠加在另一个上。这使得传热板16中的每个的波纹部以固定的角度彼此交叉，并且还限定了流体流动通过的板之间的流动通路。板组件14由堆叠在一起的多个盒组成，并且可以布置成使得流体在每对相邻板之间的空间中流动。在至少一些实施方式中，第一流体流动通过每隔一个板16之间的空间，并且第二流体流动通过其它板之间的空间。例如，在将板A、B、C、D和E一起夹在板组件中的情况下，第一流体将在板A和B以及板C和D之间流动。并且第二流体将在板B和C以及板D和E之间流动。因此，流体在板组件的至少内板（在简单示例中，板B、C和D）的两个相对侧（其可以称为前部和后部）上流动，并且在所述示例中，不同的流体在这些板的相对的前侧和后侧上流动，以改善流体和板之间的传热。

如例如图2中所示，每个板16可以是薄的、大致矩形的金属片材，诸如不锈钢或钛。板16可包括在板的相对侧上的平行的第一侧边缘和第二侧边缘28、30，以及在板的相对端部处的平行的第一端部边缘和第二端部边缘32、34。侧边缘28、30限定板16的长度并且纵向或平行于板16的纵向中心线36延伸，并且端部边缘32、34限定板16的宽度并且侧向垂直于纵向中心线36延伸。从板16的第一端部32朝向第二端部34，该板可包括第一开口38（其用作与用于可以是传热流体（例如水）的第一流体的第一入口18连通的入口端口）、发散流体分配区域40、中间或传热区域42、会聚流体收集区域44和第二开口46，其用作与第一出口20连通的用于传热流体的出口端口。入口开口38可以定位成邻近第一端部边缘32和第一侧边缘28两者但与第一端部边缘32和第一侧边缘28间隔开，使得入口开口位于第一端部边缘32和第一侧边缘28的拐角或接合点48附近，并且被板16封闭（即开口38不延伸通过板的边缘）。以这种方式，可以利用适当的密封件（焊接/垫圈）来防止传热流体从板组件14中泄漏。板16还可以包括分别与第一端部边缘和第二侧边缘32、30相邻的第三开口50，以及分别与第二端部边缘和第二侧边缘34、30相邻的第四开口52。第三开口和第四开口50、52可以分别相对于第一开口和第二开口38、46围绕中心线36镜像。可以提供第三开口和第四开口50、52以便于在不同取向上使用相同的板设计以提供本文所述的流动路径（例如，与有时称为工作流体的第二流体的第二入口22和第二出口24连通，第二流体的温度由热交换器改变）。如图2、图3和图6中所示，在至少一些实施方式中，用于密封件或垫圈的通道54环绕第三开口和第四开口50、52，以围绕这些开口提供周向连续的密封，其设计成防止流体流入那些开口。

如上所述，流体在相邻板16之间限定的空间中流动，其中空间由形成在板中的非平面特征（本文中称为波纹部56）限定。波纹部56可以形成为拉伸或压入的通道，当从板16的前侧观察时通道凹陷，并且当从后侧观察时凸起，或者反之亦然。板16的周边/边缘28-32可以保持平坦或平面，以便于经由如上所述的焊接和/或垫圈在周边处将相邻板密封在一起。参考平面58可以被限定为平行于中心线36并且可以包括板16的周边，如图2中所示，并且波纹部56可以根据需要在一个或两个方向上远离平面58延伸。在至少一些实施方式中，相邻波纹部56之间的板材料也可以相对于参考平面58移动，以改变在板16中的相邻波纹部56之间限定的通道的深度。以这种方式，波纹部56的峰60（例如，在图7至图9中标记），其为距平面58最远移位的波纹部区域，可以与平面处于相同的深度或距离，以便于由相邻板16跨越板的前表面和后表面进行波纹部的均匀或一致的接触，以改善板组件14的强度。

由于入口开口38侧向朝向板16的侧面（即第一侧或第二侧28、30）而不是板16的侧向中间定位，所以在至少一些实施方式中可能希望分配传热流体，其在流体纵向流动相当大的距离之前跨越板侧向流动通过入口开口38。这样做利用了板16的更多表面区域进行传热并且可以改善热交换器10的传热能力。为此，流体分配区域40包括相对于纵向中心线36以不同角度延伸的波纹部56。

例如，在至少一些实施方式中，分配区域40中与最远离第一侧边缘28的入口开口38连通（例如，更靠近中心线36）的波纹部56平均以比更靠近第一侧边缘28的波纹部相对于中心线36更大的角度侧向延伸。平均值可以是由连续波纹部56沿从入口开口38到分配区域40结束处的流动通道的长度限定的流动通道的平均角度。因此，与最远离第一侧边缘28的入口开口38连通的波纹部56和所产生的流动通路通常具有比波纹部56和更靠近第一侧边缘28的相关联流动通路更长的长度。分配区域中的波纹部56和通路中的至少一些可以在板16中分别定位成邻近第一端部边缘和第二侧边缘32、30的第三开口50下方延伸，并且至少一些波纹部56可以在凹形区域中弯曲，并且当从第三开口50观察时具有凹形，使得这些波纹部56和相关联的通道相对于中心线36不是线性的或成恒定角度。这允许最远朝向第二侧边缘30延伸的通道/波纹部56稍微围绕第三开口50弯曲并且终止于第二侧边缘30，或更靠近第二侧边缘30并且在比那些通道/波纹部为线性的情况下更靠近第一端部32的位置处终止。这可以允许更多的波纹部56和通道更远地朝向第二侧边缘30延伸，以改善朝向第二侧边缘的流体流动。

进一步地，较长的波纹部56和通道可以具有比较短的通道更大的流动面积，目的是更均匀地分配跨越板16的流动并且避免过多的流体从入口开口38纵向直接朝向第二端部34流动。在至少一些实施方式中，由波纹部56或在相邻波纹部之间限定的通道的流动面积可以通过改变波纹部56之间的空间的宽度或波纹部的深度中的一个或两个而跨分配区域40变化，其中在相邻波纹部之间测量宽度，并且深度是垂直于参考平面58的尺寸。

在图6中，示出了板16的前表面63，并且第二板16'被接收在盒中的该表面上方或顶部上，如图7至图9中所示，它们是在图6中标记为7、8和9的箭头的区域中截取的横截面视图。盒的板16、16'中的波纹部56限定了开口通道64，其横截面大致为C形并以所需图案或在所需方向上跨越板的部分延伸。为了限定板16、16'之间的流动通路，一个板16的波纹部56朝向另一个板16'的波纹部56（或波纹部之间的区域）延伸并与之接合。以这种方式，在间隔开的位置处，一个板16上的波纹部的前面63与另一个板16'上的波纹部的前面63接合，并且在接合的波纹部之间限定封闭的体积，该封闭的体积限定了相邻波纹部之间的流动通路。从板16的后面67（图7）朝向板16'观察，板16中的波纹部是凸起的，并且板16'中的波纹部是凹陷的。

图7示出了波纹部56，其限定了较长流动通路66的横截面流动面积，该较长流动通路66限定了在最靠近第二侧边缘30延伸的分配区域40中的通路。该通路66沿半径（相对于入口开口38的轴线68）通向入口开口38，该半径大致垂直于板16的中心线36，其中“大致”意味着在垂直于中心线的15度内。当然，在其它实施例中，通路66可以在围绕入口开口的周边的其它位置处与入口开口38连通。图8示出了在分配区域40的大约中点处的波纹部56和流动通路70的流动面积。该通路70在入口开口的相对于中心线36的约45％的角度（加上或减去15度）的半径处通向入口开口38。并且图9示出了波纹部56和流动通路72的流动面积，该流动通路72纵向地定位在入口开口38和出口或第二开口46之间，并且更靠近第一侧边缘38。通路72与入口开口38从平行于中心线36（并且从轴线68朝向第二端部34延伸）的半径逆时针约20-30度连通。

在所示的实施方式中，通路的流动面积从通路66到通路70到通路72减小，并且通路的长度也从66到70到72减小。因此，这些通路72中的最短通路具有最小的横截面流动面积，并且最长通路66具有最大的横截面流动面积。这可以促进流体从入口更均匀地分配到盒中的各个通路中并跨越板16的侧向宽度更均匀地分配。分配区域40中的每个通路可以具有不同的流动面积，或者相邻通路的组可以具有相同的流动面积，其中不同的组具有不同的流动面积。在所示的示例中，分配区域40中的每个流动通路的宽度（波纹部之间的距离）是相同或接近的（例如在15％内）并且流动面积根据通路的深度而变化，该深度可以通过改变波纹部56的深度或波纹部之间的材料73（图7）的位置来改变。

在所示的示例中，相对于波纹部之间的材料限定流动通路66的板16中的波纹部56的深度在1.5 mm和2.0 mm之间（在一个示例中是1.60 mm），相对于这些波纹部之间的材料限定流动通路70的波纹部56的深度在1.25 mm和1.5 mm之间（在一个示例中是1.35 mm），并且相对于这些波纹部之间的材料限定流动通路72的波纹部56的深度是沿板16的后面测量的在1.0 mm和1.25 mm之间（在一个示例中是1.10 mm）。在所示的示例中，波纹部峰60与参考平面58的距离对于每个通路66、70、72是相同的（并且对于分配区域40中的所有通路可以是相同的），而波纹部56和参考平面58之间的材料73的距离变化。当然，根据需要，可以使用不同形成的波纹部/流动通路和不同波纹部/流动通路的组合。如果需要，沿流动通道的长度，从入口端部开口到入口开口38到分配区域40端部处的相对出口端部，横截面流动面积可以是恒定的或大致恒定的（例如在10％以内）。在其它实施例中，分配区域40中的一个或更多个流动通路的流动面积可以改变，例如，通过改变限定一个或更多个流动通路的波纹部56之间的距离（即宽度）或沿流动通路的长度的波纹部之间的材料的相对深度。

在至少一些实施方式中，诸如图2、图3和图6中所示，板16的分配区域40包括如上所述的主要分配区域74和一个或更多个次要分配区域76（由图6中的虚线显示），其定位在板16的主要分配区域74的部分和主传热区域42之间并且将它们流体连接。在至少一些实施方式中，存在两个侧向间隔开的次要分配区域76，其邻近于板16的侧边缘28、30并且侧向延伸小于板的侧向范围的一半。在附图中所示的示例中，区域76侧向延伸小于板中的开口38、46、50、52的直径。第一次要分配区域76位于第一开口38的纵向下方，并且第二次要分配区域76位于第三开口50的纵向下方。在次要分配区域76中或附近，波纹部56可包括弯曲部78或从主要分配区域74开始的过渡部，使得通向主传热区域42的次要分配区域76中的流动通道或通路的出口与中心线36平行或基本平行（例如，在15度内）。在至少一些实施方式中，由弯曲部78处的波纹部56限定的夹角α（图3）在90度和145度之间。波纹部和相关联的流动通道的基本纵向方向的改变可以改善板16的外边缘（例如，邻近第一侧边缘和第二侧边缘28、30）处的流体流动并且抑制流体向内朝向中心线36并远离侧边缘迁移。

进一步地，第二分配区域76中的每个中的最外侧通路可以比其它通路更长，并且更靠近中心线36的通路可以变短，以尤其为待在相邻的流动通路和主传热区域42之间部分地纵向接收的主要分配区域74中的相邻流动通路提供空间。在至少一些实施方式中，次要分配区域76中的通路的出口80（图3和图6）可以在同一纵向区域结束，其中入口82位于不同的纵向区域（例如，更远离从侧边缘28或30朝向中心线36移动的第一端部28）。因此，次要分配区域76可以是大致三角形的，其中次要分配区域76中的侧向最内侧的流动通路是最短的并且平滑地过渡到主要分配区域74的相邻流动通路，其直接通向主传热区域42。

如图4和图5中所示，次要分配区域76内的流动通路的流动面积可以不同。在至少一些实施方式中，更靠近入口开口38的次要分配区域76中的通路的流动面积小于另一次要分配区域76中的通道的流动面积。这在图示的实施例中由图4中的通路79和图5中的通路81表示。此种布置可以相对地促进更远离入口开口38的次要分配区域中的流动，并且相对地抑制流体流动通过更靠近入口开口38的次要分配区域76，以促进流体跨越板16侧向流动而不是仅在入口38下方纵向流动。进一步地，如图4和图5中所示，流动通路可以由对齐的波纹部56限定，该波纹部56相对于彼此凹陷而不是相对于彼此凸起，如图7至图9中关于主要分配区域74内的流动通路所示。在次要分配区域76中，流动通路可以通过在流动通路79、81的外侧彼此接合的板16的相对平坦部分的接合而闭合。当然，分配区域74、76的任一个中的波纹部56可以由板16之间的空间限定，根据需要，该空间由任何波纹部布置限定。主要分配区域74将来自入口开口38的流体跨越板16的侧向范围分布，并且次要分配区域76引导邻近板16的侧边缘28、30的流体流动，以进一步分配或维持跨越板的侧向范围的所需流体分配。次要分配区域中的流动面积可以相同或不同。在至少一些实施方式中，最接近入口开口38的次要分配区域（例如，在所示示例中接近第一侧边缘28）可具有波纹部，其具有比另一次要分配区域中的波纹部更小的流动面积，以促进或促使离开入口开口38流动并且跨越板更均匀地分配流体。在至少一些实施方式中，距离入口开口38最远的次要分配区域的流动面积可以是更接近入口开口38的次要分配区域的流动面积的1.5至2.2倍大。离开分配区域74和76的流体流入板16的主传热区域42中。

如图2和图10中所示，板16的主传热区域42可以跨越板16的整个侧向范围（在边缘28、30处或附近的焊接部或密封件之间，并且不一定延伸到周边边缘）与入口端部28和出口端部30之间的任何期望的纵向范围延伸，并且可以在开口38、46、50、52之间纵向布置。在至少一些实施方式中，主传热区域42包括在板16的纵向范围的¼至½之间。在所示的实施方式中，传热区域42包括板16的纵向范围的约1/3，第一开口和第三开口38、50以及分配区域74、76延伸板的纵向范围的约1/3，与收集区域44和第二开口和第四开口46、52一样。当然，可以使用其它布置和比例。传热区域42包括可以限定单独的流动通路的多个波纹部，这些流动通路彼此紧密相邻地布置以增加流体和板之间的跨越板16的传热。传热区域42可包括相对于中心线36以20度和70度之间的角度布置的流动通路。在至少一些实施方式中，流动通路是线性的并且具有部分地跨越板16的侧向和纵向范围延伸的长度，并且流动通路与其它流动通路相交或通向其，以使主传热区域42中的流体能够混合和更加湍流。

在这方面并且如图10中所示，传热区域42可以包括多个子区域86，其中子区域86中的至少一个中的通路以与其它子区域中的通路不同的角度布置。为了促进流体的混合以增加传热，邻近侧边缘28、30的子区域86可以布置成将流体引向中心线36，并且在中心线36处或更靠近中心线36的子区域可以将流体引向侧边缘28、30。相邻子区域86的流动通道或波纹部中的至少一些在接合点88处彼此相交，当流体继续朝向板16的第二端部30流动时，在通路中流动的流体在该接合点88处混合在一起。在至少一些实施方式中，两个相邻子区域86的流动通道或波纹部之间的接合点88不是纵向对齐的。同样在至少一些实施方式中，不能绘制假想线和直线，其包括两个相邻子区域86的通路之间的每个接合点88，其中线从主传热区域42的入口端部90（例如，更靠近板16的端部28的端部）延伸到出口端部92（例如，更靠近板16的端部30的端部）。

在所示的示例中，主传热区域42包括4个子区域86a、86b、86c、86d（图10），并且每个子区域86a-d可以延伸主传热区域42的完整纵向范围和侧向范围的一部分。子区域86a-d可以是人字形布置，其中相邻的子区域86包括不同角度的通路。如图所示，第一子区域和第三子区域86a、86c包括相对于中心线36逆时针旋转60度或更小（例如示出为约30度）的通路，并且第二子区域和第四子区域86b、86d包括相对于中心线36顺时针旋转60度或更小（例如示出为约30度）的通路。波纹部或通道第一子区域86a和第二子区域86b之间的接合点88的位置可沿传热区域42的纵向范围侧向变化，其中从入口端部90到传热区域42的中点94的接合点88连续地侧向更靠近中心线36，并且从中点94到出口端部92的接合点88连续地侧向更远离中心线36。因此，第一子区域86的形状可类似于五边形（其侧面不需要是线性的，但在所示的示例中几乎是如此）。当然，根据需要，第一子区域86a和第二子区域86b之间的接合点88可以沿着不同的路径。第四子区域86d可以是第一子区域86a的镜像，并且第三子区域和第四子区域86c、86d之间的接合点88同样可以是第一子区域和第二子区域86a、86b之间的接合点88的镜像。第二子区域和第三子区域86b、86c之间的接合点88可以沿这些子区域的纵向长度交错。接合点88中的一些可以在中心线36（或其它纵向线）的一侧上，并且其它接合点88可以在中心线36（或其它纵向线）的另一侧上，并且如果需要，这可以以锯齿型方式完成。

第一子区域和第二子区域86a、86b（以及第三子区域和第四子区域86c、86d）之间的接合点88的侧向偏离的总量可以大于第二子区域和第三子区域86b、86c之间的侧向偏离的总量。第二子区域和第三子区域86b、86c可以共同地大致为蝴蝶结形状，并且限定六边形，其中各个子区域86b、86c的形状类似于五边形。如果需要，主传热区域42中的通路的拉深和流动面积贯穿传热区域42可以是相同的。在至少一些实施方式中，传热区域42中的流动面积可以是均匀的，并且可以比分配和收集区域中的流动面积更大。当然，传热区域42中的通道/通路可以具有相同或不同的流动面积以根据需要控制流体流动。而且，子区域可以具有与图中所示不同的其它形状，并且可以以任何期望的数量和布置提供。

已经发现，在至少一些实施方式中，流体流动的速度可以在流动通路之间的接合点或过渡部处的区域（即，流体与其它流体混合和/或改变方向之处）中减小，并且当多个连续的纵向间隔开的接合点或过渡部（例如三个或更多个）侧向对齐时，该流体可能停滞。因此，如上所述，可能希望侧向错开或偏移子区域86之间的相邻接合点，或者当流体跨越板16纵向流动时，以其它方式减小流体不期望地停滞或减慢的趋势。

当流体离开主传热区域42时，流体进入收集区域44，如图2中所示。收集区域44可具有布置成将所有流体引向并进入第二开口46中的波纹部/流动通路。收集区域44可以是关于分布区域40的侧向中心线120的镜像，并且可以包括主要收集区域122（对应于主要分配区域74）和一个或更多个次要收集区域124（对应于次要分配区域76）。收集区域44中的波纹部可以是分配区域40中的波纹部的倒置，也就是说，收集区域44中的板16的前表面上的波纹部可以与分配区域40中的板的后表面上的波纹部相匹配。通常，流动通路从传热区域42的整个侧向范围会聚到出口开口46以将流体导引到出口开口46。

图11示出了交替板100的主传热区域98，其包括多个子区域102，其中流动通路布置成与相邻子区域中的流动通路不同的角度。子区域102可以具有不规则的形状，并且在子区域中可以存在多个（例如，至少两个）不同的形状，直到并包括具有与所有其它子区域不同的形状的每个子区域。流动通路可以由板100中的波纹部104限定，波纹部104以一角度延伸到纵向中心线106（并且通常不平行于中心线106）。根据需要，流动通路延伸的角度可以在子区域102之间变化。在所示的示例中，多个子区域102具有从中心线106顺时针约30度的角度的流动通路，并且子区域102的其余部分具有60度或更小的角度的流动通路并且示出为从中心线36逆时针约30度。当然，可以使用其它角度，包括15度和60度之间的角度（从中心线顺时针和逆时针）。在至少一些实施方式中，没有子区域102延伸到传热区域98的整个纵向范围，和/或没有子区域102延伸到传热区域98的整个侧向范围。相反，子区域102被其它子区域中断或相交。

在至少一些实施方式中，平行于中心线106并且延伸到板100的整个纵向范围的直线与至少两个不同的子区域102相交，其中每个子区域102的流动通路与在相对于中心线106的方向上交替（例如，至少一个顺时针旋转，以及一个相对于中心线逆时针旋转）的此种线相交。如图示实施例中所示，直线与至少三个子区域102相交。在至少一些实施方式中，如上面关于图2中所示的板16所述，相邻子区域102的通路之间的接合点108相对于中心线106交错，即，两个子区域102之间的接合点并不都沿着平行于中心线106的线。进一步地，在至少一些实施方式中，平行于侧向中心线110的直线与至少三个不同的子区域102相交，并且在图11所示的实施例中，与至少四个不同的子区域相交。在至少一些实施方式中，交叉流动通路之间的接合点108受到限制，使得每个接合点区域包括从不多于三个方向通向接合点108的流动通路，并且在一些实施方式中仅两个方向，以限制其中当形成波纹部104时板100的材料必须流动的方向的数量。限制材料流动的方向可以减小板100的区域中的应力，并且能够在板的生产运行中生产更平坦的板和更一致的板。

例如，某些子区域102可以是关于中心线106的其它子区域的镜像。在图11的实施例中，对于标记为102a和102b的子区域也是如此。其它子区域可以围绕中心线106和110两者镜像或翻转。在图11的实施例中，对于标记为102c和102d的子区域也是如此。进一步地，一些子区域可以从传热区域98的入口端部112跨越到出口端部114，但是在至少一些实施方式中，子区域不沿平行于中心线106的直线连续延伸，并且子区域的一个或更多个部分从子区域的其它部分侧向偏移。由于子区域跨越传热区域98稍微均匀地分布，通过相对于中心线106顺时针旋转的流动通路与通过相对于中心线106逆时针旋转的流动通路提供类似的流动面积。

进一步地，如图12中所示，当另一个板116放置在板100的顶部上并如上所述翻转/旋转时，相邻板100、116的重叠波纹部104处于不同的角度并且在沿每个波纹部提供多个离散接触点的机械接触点118处接合。接触点118可以均匀地间隔开并且相对靠近在一起，以提供通常能够在相对高的压力下与流体一起使用的坚固盒和板组件。因此，板100由在板组件中的两侧上的相邻板相对均匀地接合，以提供坚固的板组件（并且组件的外板可以由热交换器壳或壳体的壁接合和支撑）。

图13和图14示出了图11中所示的板100的主传热区域98的部分。在该板中，代替形成在直的线性节段中的波纹部，该直的线性节段终止于节段的每个端部处，波纹部104中的至少一些是迂回的并且限定了通过过渡部或弯曲部接合在一起的多个直的节段。也就是说，波纹部104具有线性节段、至少一个转弯部、过渡部或弯曲部，并然后在弯曲部之后具有另一个线性节段。根据需要，波纹部104可具有多个弯曲部或仅一个弯曲部。进一步地，一些或所有弯曲部可以处于180度的角度，使得任一侧上的线性节段是平行的，或者一些或所有弯曲部可以处于其它角度。一个示例是60度弯曲部，其中弯曲部的任一侧上的线性节段处于不同的子区域中，并且弯曲部限定了子区域之间的接合点。因此，如果需要，波纹部可以延伸到两个或更多个子区域中并且是其一部分。

图15和图16示出了板16'，其在板的一部分中具有不同构造的波纹部56。更详细地，分配区域40'可以包括次要分配区域76'，其不包括具有不同纵向长度的通路的大致三角形区域。替代地，主要分配区域74'分叉到位于主要分配区域74'和传热区域42之间的次要分配区域76'，没有上述三角形部分并且没有平行于中心线36的通路。

在该示例中，次要分配区域76'具有纵向尺寸（即，平行于中心线36测量的长度），其跨越板的宽度可以是相对恒定的。主要分配区域74'和次要分配区域76'之间的过渡部75（例如，两个区域会聚或相遇之处）可以大致垂直于中心线36（例如垂直于或在距垂直于的10度之内）。同样，次要分配区域76'和传热区域42之间的过渡部77可以大致垂直于中心线36（例如垂直于或在距垂直于的10度之内）。

次要分配区域76'内的波纹部可以布置在与从主要分配区域76'的过渡部处和到传热区域42的过渡部处的波纹部的一个或更多个角度不同的角度。在所示的示例中，次要分配区域包括相对于中心线36处于45度角的波纹部，尽管可以使用其它角度，30度至60度的范围是示例性的而非限制性的。进一步地，次要分配区域76'内的波纹部可以设置在任何所需宽度（垂直于中心线36的方向）的多个区段中，并且所述区段可以具有相同的宽度或不同的宽度。区段可各自跨越小于板的侧向范围（例如宽度）的三分之一。进一步地，相邻区段之间的波纹部可以布置成不同的角度。在图15和图16的示例中，相邻区段具有处于相对的45度角的波纹部。当然，可以使用其它角度和布置。更进一步地，次要分配区域76'的最外区段（宽度方向）可以朝向中心线向内成角度。也就是说，波纹部的第一端部可以定位成比波纹部的第二端部更远离中心线36，其中第二端部与传热区域42相邻。

收集区域44'包括可以设置在传热区域42和主要收集区域122'之间的次要收集区域124'。主要收集区域122'和次要收集区域124'可以分别与主要分配区域74'和次要分配区域76'类似地形成。第二收集区域124'的最外区段（宽度方向）的波纹部可以定向成使流体朝向中心线36移动，也就是说，波纹部的第一端部可以定位成比波纹部的第二端部更远离中心线36，其中第一端部与传热区域42相邻。板16'的其余部分可与上述板16相同。

在至少一些实施方式中，用于热交换器的板具有纵向中心线、平行于纵向中心线的参考平面，以及设置在板中的多个波纹部，其限定流体流动通过的流动通道。波纹部与参考平面成一角度延伸，并且波纹部中的至少一些与参考平面相交。在板的表面区域的至少一部分上，波纹部布置在具有纵向长度的子区域中，并且每个子区域的波纹部相对于纵向中心线处于相同的角度，而相邻子区域的波纹部彼此处于不同的角度。在至少一些实施方式中，相邻子区域中的波纹部在接合点处相遇并且接合点没有纵向对齐。也就是说，纵向中心线或平行于纵向中心线的线不包括两个相邻子区域之间的所有接合点。在至少一些实施方式中，参考平面平行于纵向中心线和与纵向中心线垂直的侧向方向两者，并且相邻子区域的接合点被布置成一些布置在平行于纵向中心线并沿参考平面延伸的假想线的一侧上，并且一些布置在另一侧上。

板可包括流体从其进入由波纹部限定的流动通道的入口区域、传热区域和位于入口区域和传热区域之间的分配区域。分配区域可包括具有波纹部的主要分配区域，该波纹部至少部分地限定了跨越板的侧向范围延伸的流动通道。并且分配区域可以包括具有波纹部的至少一个次要分配区域，该波纹部至少部分地限定流动通道，该流动通道包括与由主要分配区域中的波纹部限定的流动通道成非零角度的过渡部，以及平行于纵向中心线或在距平行于纵向中心线10度内延伸的部分。在至少一些实施方式中，一个或更多个次要分配区域中的流动通道越远离纵向中心线则其变得越长。这可以有助于将流体从板的入口开口或入口区域侧向引导得更远，以允许流体在板的更大纵向长度上跨越板的更大侧向范围流动。每个次要分配区域可以延伸小于板的侧向范围的一半。在至少一些实施方式中，板包括入口开口，该入口开口至少部分地限定板的入口区域，并且每个次要分配区域侧向延伸小于入口开口的侧向范围。

在至少一些实施方式中，用于热交换器的板具有纵向中心线、平行于纵向中心线的参考平面、与参考平面成一角度延伸并限定流体流动通过的流动通道的波纹部、至少部分地由板限定的流体经由其引入流动通道中的入口区域，以及分配区域，其定位成邻近入口区域并包括从入口区域纵向并且侧向延伸远离入口区域的波纹部，其中侧向垂直于纵向中心线。分配区域中的波纹部限定了具有不同横截面面积的至少两个流动通道。根据需要，入口区域可以例如由通过板的开口或者由盒中的两个板之间或相邻盒中的相邻板之间的间隙或开口来限定。

在至少一些实施方式中，流动通道的横截面面积跨越板的侧向范围改变，其中流动通道中的从入口区域侧向延伸更远的至少一些比流动通道中的不从入口区域侧向延伸一样远的一些具有更大的横截面面积。在至少一些实施方式中，波纹部延伸到距参考平面相同距离的峰。

在至少一些实施方式中，用于热交换器的板具有纵向中心线、平行于纵向中心线的参考平面、与参考平面成一角度延伸并限定流体流动通过的流动通道的波纹部、至少部分地由板限定的流体经由其引入流动通道中的入口区域、定位成邻近入口区域并包括波纹部的分配区域，以及纵向邻近分配区域的传热区域，所述波纹部从入口区域纵向并且侧向远离入口区域延伸，其中侧向垂直于纵向中心线。传热区域包括波纹部，该波纹部被布置成使得在沿传热区域的侧向范围并且平行于纵向中心线的任何位置绘制的假想线将与相对于假想线以至少两个不同角度布置的波纹部相交。在至少一些实施方式中，传热区域中的波纹部布置在具有纵向长度的子区域中，并且每个子区域的波纹部相对于纵向中心线处于相同的角度，而相邻子区域的波纹部彼此处于不同的角度。在至少一些实施方式中，假想线将与至少两个不同的子区域相交。在至少一些实施方式中，不同子区域的波纹部在接合点处相遇，并且两个子区域之间的接合点不是纵向对齐的。进一步地，在至少一些实施方式中，接合点不包括来自四个不同角度的波纹部。这避免了菱形、X形或+形的相交点等，其在形成期间可能导致材料在相交点的不期望的移动，这可能影响板的该区段的强度和/或导致板在该区域中卷曲、翘曲或弯曲。

波纹部可用于为板的区域提供结构支撑，以引起流体和板之间的增加的传热，和/或以期望的方式跨越板引导或分配流体流。虽然本文使用相同的术语“波纹部”来指代板的各区域中的各种非平面特征，但是波纹部在不同区域中可以具有不同的主要用途，并且每个区域中的波纹部中的不同波纹部可以具有不同的主要用途。

本文公开的本发明的形式构成目前优选的实施例，并且许多其它形式和实施例是可能的。本文不打算提及本发明的所有可能的等同形式或衍生方案。应当理解，本文使用的术语仅仅是描述性的而不是限制性的，并且在不脱离本发明的精神或范围的情况下可以进行各种改变。

Claims (14)

1.一种用于热交换器的板，具有纵向中心线、平行于所述纵向中心线的参考平面、以及设置在所述板中的多个波纹部，所述多个波纹部限定流体流动通过的流动通道，所述多个波纹部与所述参考平面成一角度延伸，并且所述多个波纹部中的至少一些与所述参考平面相交，其中，在所述板的表面区域的至少一部分上，所述多个波纹部布置在具有纵向长度的子区域中，并且每个子区域的波纹部相对于所述纵向中心线处于相同的角度，并且相邻子区域的所述波纹部彼此处于不同的角度，并且其中，相邻子区域中的所述波纹部在接合点处相遇并且所述接合点没有纵向对齐并且所述接合点被布置成使得不能绘制包括任何两个相邻子区域之间的每个接合点或与任何两个相邻子区域之间的每个接合点相交的假想直线。

2.如权利要求1所述的板，其中，侧向方向被限定为垂直于所述纵向中心线，并且所述参考平面平行于所述侧向方向和纵向中心线两者，并且其中，所述相邻子区域的接合点被布置成其中一些在平行于所述纵向中心线并沿所述参考平面延伸的假想线的一侧上，并且其中一些在所述假想线的另一侧上。

3.如权利要求1所述的板，其中，所述板包括入口区域、传热区域和分配区域，流体从所述入口区域进入由所述多个波纹部限定的流动通道，所述分配区域位于所述入口区域和所述传热区域之间，其中，所述分配区域包括具有波纹部的主要分配区域，所述主要分配区域的波纹部至少部分地限定跨越所述板的侧向范围延伸的流动通道，其中，所述侧向范围被限定为垂直于所述纵向中心线，并且所述分配区域包括位于所述主要分配区域和所述传热区域之间的至少一个次要分配区域，并且其中，所述次要分配区域具有至少部分地限定流动通道的波纹部，所述流动通道包括与由所述主要分配区域中的所述波纹部限定的流动通道成非零角度的过渡部，并且所述次要分配区域的波纹部相对于所述纵向中心线以至少30度的角度延伸。

4.如权利要求3所述的板，其中，所述次要分配区域的纵向尺寸跨越所述板的宽度是相同的。

5.如权利要求4所述的板，其中，所述次要分配区域包括多个区段，并且每个区段延伸小于所述板的侧向范围的三分之一。

6.如权利要求5所述的板，其中，所述多个区段中的每个区段包括与紧邻所述每个区段的区段相比相对于所述参考平面成不同角度的波纹部。

7.如权利要求1所述的板，所述板包括入口区域和分配区域，流体经由所述入口区域引入所述流动通道中，所述分配区域定位成邻近所述入口区域并且包括从所述入口区域纵向并且侧向远离所述入口区域延伸的波纹部，其中，侧向垂直于所述纵向中心线，并且其中，所述分配区域中的所述波纹部限定具有不同横截面面积的至少两个流动通道。

8.如权利要求7所述的板，其中，所述流动通道的横截面面积跨越所述板的侧向范围改变，其中，所述流动通道中的从所述入口区域侧向延伸更远的至少一些比所述流动通道中的不从所述入口区域侧向延伸一样远的一些具有更大的横截面面积。

9.一种用于热交换器的板，具有纵向中心线、平行于所述纵向中心线的参考平面、相对于所述参考平面以一角度延伸并限定流体流动通过的流动通道的波纹部、至少部分地由所述板限定的流体经由其引入所述流动通道中的入口区域、以及定位成邻近所述入口区域并包括波纹部的分配区域以及纵向邻近所述分配区域的传热区域，所述波纹部从所述入口区域纵向并且侧向远离所述入口区域延伸，其中，侧向垂直于所述纵向中心线，并且其中，所述分配区域中的所述波纹部限定具有不同横截面面积的至少两个流动通道，

其中，所述流动通道的横截面面积跨越所述板的侧向范围变化，其中，所述流动通道中的从所述入口区域侧向延伸更远的至少一些比所述流动通道中的不从所述入口区域侧向延伸一样远的一些具有更大的横截面面积；并且

其中，所述传热区域中的波纹部布置在具有纵向长度的子区域中并且每个子区域的波纹部相对于所述纵向中心线成相同的角度，并且相邻子区域的波纹部彼此成不同的角度，以及

其中，相邻子区域中的所述波纹部在接合点处相遇并且所述接合点被布置成使得不能绘制包括所有子区域的相邻子区域之间的每个接合点或与所有子区域的相邻子区域之间的每个接合点相交的假想直线。

10.如权利要求9所述的板，其中，所述波纹部延伸到距参考平面相同距离的峰。

11.一种用于热交换器的板，具有纵向中心线、平行于所述纵向中心线的参考平面、相对于所述参考平面以一角度延伸并限定流体流动通过的流动通道的波纹部、至少部分地由所述板限定的流体经由其引入所述流动通道中的入口区域、定位成邻近所述入口区域并包括波纹部的分配区域、以及纵向邻近所述分配区域的传热区域，所述分配区域的波纹部从所述入口区域纵向并且侧向远离所述入口区域延伸，其中，侧向垂直于所述纵向中心线，其中，所述传热区域包括波纹部，所述传热区域的波纹部被布置成使得在沿所述传热区域的侧向范围并且平行于所述纵向中心线的任何位置绘制的假想线将与相对于所述假想线以至少两个不同角度布置的波纹部相交，

其中所述传热区域中的波纹部布置在具有纵向长度的子区域中并且每个子区域的波纹部相对于所述纵向中心线成相同的角度，并且相邻子区域的波纹部彼此成不同的角度，以及

其中，相邻子区域中的所述波纹部在接合点处相遇并且所述接合点被布置成使得不能绘制包括所有子区域的相邻子区域之间的每个接合点或与所有子区域的相邻子区域之间的每个接合点相交的假想直线。

12.如权利要求11所述的板，其中，所述传热区域中的所述波纹部布置在具有纵向长度的子区域中，并且每个子区域的所述波纹部相对于所述纵向中心线处于相同的角度，并且相邻子区域的所述波纹部彼此处于不同的角度，并且其中，所述假想线将与至少两个不同的子区域相交。

13.如权利要求12所述的板，其中，不同子区域的所述波纹部在接合点处相遇，并且两个子区域之间的所述接合点不是纵向对齐的。

14.如权利要求13所述的板，其中，所述接合点不包括来自四个不同角度的波纹部。

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