CN111271996A - 一种具有非对称通道的板式换热器 - Google Patents

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韩维哲
陈天鹏
戚邗云
张雯
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Abstract

本发明涉及换热器技术领域，尤其是一种具有非对称通道的板式换热器，包括多个层叠设置以形成换热通道的换热板片，换热板片为交替设置的第一板片和第二板片，第一板片和第二板片均包括主面板和周围的挡板，主面板上设有若干个凸脊，相邻凸脊之间形成凹谷，第一板片的凹谷上均匀分布若干个凹槽，使第二板片的两侧形成容积不同的非对称通道。本发明的换热器在第一板片的凹谷上设置若干个均匀分布的凹槽，使第二板片的两侧形成容积不同的非对称通道，增加换热性能，且凹槽的设置使得第二板片的凸脊卡设在相邻两个凹槽之间，相互接触的凸脊两侧斜面与凹槽两侧斜面有效增加了焊接面积，增强换热器的承压效果，使换热性能和承压效果得到兼顾。

Description

一种具有非对称通道的板式换热器
技术领域
本发明涉及换热器技术领域，尤其是一种具有非对称通道的板式换热器。
背景技术
钎焊板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装经过钎焊加工而成的一种高效换热器。各种板片之间形成通道，通过板片进行热量交换。它与常规的管壳式换热器相比，在相同的流动阻力和泵功率消耗情况下，其传热系数要高出很多，在适用的范围内有取代管壳式换热器的趋势。
钎焊板式换热器的换热性能和承压性能是产品的两个重要技术指标。在保证客户的设计工况的前提下，应尽可能地提高换热器的换热性能并保证换热器的承压效果。传统的钎焊板式换热器，如果是等高波纹，板片上下两侧的焊点数量一样多，可以保证承压能力，但是传统等高波纹的情况下，各通道的容积也是一样的，对于提高换热效果没有贡献；如果是传统的高低波纹板，虽然能够形成非对称通道，可以提高换热效果，但由于板片上下两侧的焊点数量不一样多，容易导致焊点少的一侧的承压效果变差。可见，传统的钎焊板式换热器板片之间的焊接效果往往和板片的换热性能成反比，二者不能兼顾，而且传统的钎焊板式换热器的承压性能通常仅仅依赖于前、后端板和加强板布置。在寻求提高换热器换热性能的前提下，从换热器板片本身的结构上考虑如何保证承压效果是一种可行的研究方向。
发明内容
为了解决现有的板式换热器的换热性能和承压效果无法兼顾的问题，本发明提供了一种具有非对称通道的板式换热器，该换热器通过在第一板片的凹谷上设置若干个均匀分布的凹槽，使第二板片的两侧形成容积不同的非对称通道，增加换热性能，且凹槽的设置使得第二板片的凸脊位于相邻的两个凹槽之间，相互接触的凸脊两侧斜面与凹槽两侧斜面有效增加了焊接面积，增强了换热器的承压效果，使得换热性能和承压效果得到兼顾。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种具有非对称通道的板式换热器，包括多个层叠设置以形成换热通道的换热板片，所述换热板片为交替设置的第一板片和第二板片，所述第一板片和第二板片均包括主面板和周围的挡板，所述主面板上设有若干个凸脊，相邻凸脊之间形成凹谷，所述第一板片的凹谷上均匀分布若干个凹槽，使所述第二板片的两侧形成容积不同的非对称通道。
作为优选，上述第二板片的凸脊卡设在第一板片上相邻的两个凹槽之间，使第二板片的凸脊的顶部与第一板片的凹谷的底部接触，第二板片的凸脊的两侧上端与第一板片的凹槽的侧面接触，所述接触部位形成焊点。
作为优选，上述凸脊自第一板片或第二板片的中轴向两侧呈鱼骨状排列。
作为优选，上述第二板片相对于第一板片旋转180°。
作为优选，上述第一板片的凹谷在中轴位置均具有凹槽，其余凹槽自中轴位置的凹槽向两侧均匀排布。
作为优选，上述凸脊的高度为凹槽的深度的1.1-8倍。
作为优选，上述凸脊的高度为凹槽的深度的2-4倍。
作为优选，上述主面板的四角具有四个角孔，所述第一板片上靠近角孔的部凹谷上不设置凹槽。
作为优选，上述第一板片的主面板上不设置凹槽的部分的宽度为w1，设置凹槽的部分的宽度为w2，所述w2为w1的8-12倍。
本发明的有益效果是：
（1）本发明的换热器通过在第一板片的凹谷上设置若干个均匀分布的凹槽，使第二板片的两侧形成容积不同的非对称通道，容积较小的一侧通道内介质的流动压降增大，介质湍流程度明显提高，从而强化了介质在换热器内部的传热效果，换热性能明显提高；
（2）本发明中凹槽的设置使得第二板片的凸脊卡设在第一板片上相邻的两个凹槽之间，在不设置凹槽的传统板片上，只能在第二板片的凸脊顶部和第一板片的凹谷底部的接触面进行焊接，焊接面积较小，而本发明除了凸脊顶部与凹谷底部的接触面之外，还在凸脊两侧斜面与凹槽两侧斜面处有效增加了接触面积，即在不改变焊点数量的前提下，有效增加了每个焊点的接触面积，增加每个焊点的受力能力，提高换热器整体的承压能力，即本发明使得换热性能和承压效果得到兼顾；
（3）本发明的第一板片在靠近角孔的部分凹谷上不设置凹槽，在不设置凹槽的部分，通道具有较大的容积，可以使介质进行快速导流，保证介质进行快速、均匀的分配，利于介质在整个通道中更加均匀地流通，进一步提高换热性能，保证长久的换热稳定性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的换热板片排布情况示意图；
图2是依次由第一板片、第二板片和第一板片层叠设置构成的板片组的主视图；
图3是沿图2中A-A线的剖视图（省略视图）；
图4是沿图2中B-B线的剖视图（省略视图）；
图5是图2中C部分的放大图；
图6是第二板片的主视图（省略视图）；
图中：1.第一板片；2.第二板片；3.主面板；31.凸脊；32.凹谷；321.凹槽；33.角孔；4.挡板。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
一种具有非对称通道的板式换热器，如图1、图2、图3、图5和图6所示，包括多个层叠设置以形成换热通道的换热板片，换热板片为交替设置的第一板片1和第二板片2，第一板片1和第二板片2均包括主面板3和周围的挡板4，主面板3上设有若干个凸脊31，相邻凸脊31之间形成凹谷32，第一板片1的凹谷32上均匀分布若干个凹槽321，使第二板片2的两侧形成容积不同的非对称通道。如图3靠右侧具有凹槽321的部分所示，第二板片2上面形成的通道的容积明显小于下面形成的通道，在第二板片两侧形成的非对称通道中，容积较小的一侧通道内介质的流动压降增大，介质湍流程度明显提高，从而强化了介质在换热器内部的传热效果，换热性能明显提高。一般情况下，容积较小的通道内走制冷剂。
在一种具体的实施方式中，如图4所示，第二板片2的凸脊31卡设在第一板片1上相邻的两个凹槽321之间，使第二板片2的凸脊31的顶部与第一板片1的凹谷32的底部接触，第二板片2的凸脊31的两侧上端与第一板片1的凹槽321的侧面接触，接触部位形成焊点。
在不设置凹槽的传统板片上，只能在第二板片的凸脊顶部和第一板片的凹谷底部的接触面进行焊接，焊接面积较小，而本发明除了凸脊顶部与凹谷底部的接触面之外，还在凸脊两侧斜面与凹槽侧面斜面处有效增加了接触面积，即在不改变焊点数量的前提下，有效增加了每个焊点的接触面积，增加每个焊点的受力能力，提高换热器整体的承压能力，同时由于焊点数量不变，换热面积不受影响，即本发明使得换热性能和承压效果得到兼顾。
在一种具体的实施方式中，如图1所示，凸脊31自第一板片1或第二板片2的中轴向两侧呈鱼骨状排列。
在一种具体的实施方式中，如图1所示，第二板片2相对于第一板片1旋转180°。
在一种具体的实施方式中，如图2所示，第一板片1的凹谷32在中轴位置均具有凹槽321，其余凹槽321自中轴位置的凹槽321向两侧均匀排布。
在一种具体的实施方式中，凸脊31的高度为凹槽321的深度的1.1-8倍。在具体实施方式中，可以根据实际的需求调整凹槽321的深度，只要不将通道堵死，都是可行的。
在一种具体的实施方式中，凸脊31的高度为凹槽321的深度的2-4倍。当凸脊31的高度为凹槽321的深度的2-4倍时，可以获得更好的换热效果和承压效果，在具体实施例中可以选择2倍、2.5倍、3倍、3.5倍、4倍等。
在一种具体的实施方式中，如图2所示，主面板3的四角具有四个角孔33，第一板片1上靠近角孔33的部分凹谷32上不设置凹槽321。
如图3所示，第一板片在靠近角孔的部分凹谷上不设置凹槽，针对第二板片2上方的通道：不设置凹槽的部分（图3中靠左侧的位置，该位置各通道的容积相等）比设置凹槽的部分（图3中最右侧，该处上面一条通道容积小于下面一条通道的容积）形成的通道的容积要大，未设置凹槽部分较大的通道容积可以使介质进行快速导流，保证介质进行快速、均匀的分配，利于介质在整个通道中更加均匀地流通，进一步提高换热性能，保证长久的换热稳定性。
在一种具体的实施方式中，第一板片1的主面板3上不设置凹槽321的部分的宽度为w1，设置凹槽321的部分的宽度为w2，所述w2为w1的8-12倍。如图2所示，w1仅为一侧的不设置凹槽部分的宽度，并非一张板片上所有未设置凹槽部分的总宽度，该不设置凹槽的部分可以将流入的介质快速导流、均匀分配，待介质在中间具有凹槽部分的主换热区完成换热后，再次流入未设置凹槽的部分，将介质均匀地汇集在一起，最后流至出口，介质在整个过程中经历两次均匀分配，利于介质在通道中更加均匀、顺畅地流通，有利于提高换热性能，保证长久的换热稳定性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种具有非对称通道的板式换热器，包括多个层叠设置以形成换热通道的换热板片，所述换热板片为交替设置的第一板片（1）和第二板片（2），所述第一板片（1）和第二板片（2）均包括主面板（3）和周围的挡板（4），所述主面板（3）上设有若干个凸脊（31），相邻凸脊（31）之间形成凹谷（32），其特征在于：所述第一板片（1）的凹谷（32）上均匀分布若干个凹槽（321），使所述第二板片（2）的两侧形成容积不同的非对称通道。
2.如权利要求1所述的具有非对称通道的板式换热器，其特征在于：所述第二板片（2）的凸脊（31）卡设在第一板片（1）上相邻的两个凹槽（321）之间，使第二板片（2）的凸脊（31）的顶部与第一板片（1）的凹谷（32）的底部接触，第二板片（2）的凸脊（31）的两侧上端与第一板片（1）的凹槽（321）的侧面接触，所述接触部位形成焊点。
3.如权利要求1所述的具有非对称通道的板式换热器，其特征在于：所述凸脊（31）自第一板片（1）或第二板片（2）的中轴向两侧呈鱼骨状排列。
4.如权利要求3所述的具有非对称通道的板式换热器，其特征在于：所述第二板片（2）相对于第一板片（1）旋转180°。
5.如权利要求3所述的具有非对称通道的板式换热器，其特征在于：所述第一板片（1）的凹谷（32）在中轴位置均具有凹槽（321），其余凹槽（321）自中轴位置的凹槽（321）向两侧均匀排布。
6.如权利要求1所述的具有非对称通道的板式换热器，其特征在于：所述凸脊（31）的高度为凹槽（321）的深度的1.1-8倍。
7.如权利要求6所述的具有非对称通道的板式换热器，其特征在于：所述凸脊（31）的高度为凹槽（321）的深度的2-4倍。
8.如权利要求1所述的具有非对称通道的板式换热器，其特征在于：所述主面板（3）的四角具有四个角孔（33），所述第一板片（1）上靠近角孔（33）的部分凹谷（32）上不设置凹槽（321）。
9.如权利要求8所述的具有非对称通道的板式换热器，其特征在于：所述第一板片（1）的主面板（3）上不设置凹槽（321）的部分的宽度为w1，设置凹槽（321）的部分的宽度为w2，所述w2为w1的8-12倍。
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