CN112601926A - 伸入彼此的尖角形-尖顶式换热器片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有三角形纹路的换热器片，其中每个片的三角形(D1、D2和D3、D4)通过基线(B)彼此相连并且两个相邻的片(1、2)的三角形以其尖端分别指向彼此并支撑在另一个片的基线(B)上。在第二纹路形状中，三角形通过类似于具有尖顶(8)的房屋(6)的纹路形状取代。为了改善冷凝物流出，可在冷凝物聚积的区域内将伸入“冷凝物槽”(x)区域内的纹路元件(y、z)缩短Δh。因此减少了附着力，由此冷凝物能够更好地流出。纹路也可进行(沿着流动方向观察)锯齿形延伸。

Description

伸入彼此的尖角形-尖顶式换热器片
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求的前序部分的换热器片。
背景技术
由实用新型DE29620248和专利DE19635552已知具有锯齿纹路形状的换热器(图19a)。
可知通过小的纹路宽度(s)能够提高换热面积。
然而这受限于深冲过程中的极限。
发明内容
该问题可通过将两个不同纹路(1、2)插入彼此解决(图1)。根据本发明的基础纹路设计为使两个(优选等边的)三角形(D1和D2)(指向一个方向地)通过平的基线(B)彼此相连(图1)。
在底片中的三角形(D1、D2)相对于顶片中的三角形(D3、D4)侧向偏置，使其能够插入彼此(图1、图2)。
两个片(1、2)的三角形(D1、D2，以及D3、D4)以其尖端指向彼此，其中，一个片的三角形尖端(3、4)支撑在另一个片的基线(B)上。由此两个纹路彼此固定并保持。相比于锯齿纹路的优点在于通过基线(B)改善的深冲性能。
相比于现有技术，该换热技术的优势在于平行延伸的三角形棱边之间的短的热流路径(a)(图3和图19b)。在此，构成的角(α)可为任意大小：0°<α<180°，但应尽可能为锐角，以避免高的片数量(贵！)。
但是在纹路高度(h)大同时纹路宽度(s)小的情况下，在该新型的三角形纹路中角α十分小。这在该锐角区域内导致很窄的流动横截面(F)(图3)。通过由窄的流动横截面引起的在壁上的提高的滑动摩擦，在该窄的横截面区域内的流动速度下降并且因此导热系数下降，压力损失上升。
为了解决该问题，在另一种新型纹路变体中使用尖顶形状(5、6)代替该三角形(1、2)(图4a、图4b、图5)。
此种换热技术的优点在于，(具有更长的热流路径的)三角形(2)变为具有平行侧边(右侧和左侧的“屋壁”)的细长区域-设置有“顶尖(8)”。同时换热面积相比于三角形被扩大。
在“顶尖”中，替代1×90°和2×45°，均匀的角度分布：3×60°是有利的(角区域内的流动)-但略减小了换热面积(细节Y，图5、图6)。
为了改善彼此支撑的纹路的支承，可以要么通过将角β从45°(细节X)增加到例如60°至90°而增加支承宽度(b)(图5a、图5b、图5c)、要么设置矩形的支承部(13)(细节Z、图14a)。所有支承部形状应有利地仅在短的长度(l)范围内延伸(沿着流动方向观察)。
为了改善深冲时的脱模，可将尖顶纹路的平行的侧边设计为略微锥形的(5a、6b)(图7)。
通过将角落倒圆或削平，可实现改善的深冲成功率，即可很大程度避免深冲材料中的稀薄和孔洞。
为了改善热量回收度和压力损失，并且为了减少冻结风险，冷凝物在换热器纹路中良好的流出是有利的。为此，根据本发明的纹路可改为使以尖端向下的纹路元件(y)不伸入至“冷凝物槽”(x)中，而是通过将纹路高度缩短Δh(图8)而使纹路尖端(y)悬于“冷凝物槽”(x)之上。
在现有技术中，与此相反，冷凝物在锯齿纹路的尖角α区域内(图19a)仅能困难地流出(较大的附着力)。
在具有垂直布置的纹路的换热器中，有利的是在两侧(即“底侧”和“顶侧”)设置“冷凝物槽”(图10和图11)。
因此，在指向“顶侧”的纹路尖端(z)中也实施了Δh的缩短(图10)。
由此引起的换热面积的降低小于通过改善地流出的冷凝物以及因此释放的换热面积获得的有效换热面积。这对以下结构同样有效，在该结构中，纹路尖端的Δh的缩短仅限定在(沿着凝结的气流的流动方向的)换热器末端上的(通过计算或测试)预期出现冷凝物的区段。
如果缩短的尖端变为矩形(7a、8a)(图9至图11)，则可实现换热面积的进一步提高。
为了止挡纹路化的片，在所需的距离C中需要向相邻的片的支承部(w)(图10和图11)。两个相邻于支承部(w)的纹路元件(u1、u2)有利地被缩短(例如缩短Δh)，从而无须(由于支承部(w))增加深冲高度。支承部(w)也可限定在短的区段。具有纹路高度缩短(Δh)的纹路变体除了改善冷凝物流出以外还对距离(h)(纹路化的片的距离)的增大有利，由此能够降低用于换热器的片的数量(经济优势)。
通过纹路结构(12、13)的沿着流动方向观察呈锯齿形的(11)或类似正弦曲线的(12)走势，能够提高流线长度并因此提高停留时长和换热时长，这促使换热功率改善。换热面积通过锯齿结构(图12)增大大约6％，其中已经计入了边缘区域(R)内的面积损失(图12b)。
在(沿着流动方向观察)呈锯齿形的纹路走势(11)中，通过湍流提高了传热系数α。在此，彼此叠置的纹路同步延伸(5、5a)(图14)。通过沿流动方向观察呈锯齿形的纹路走势，尤其在纹路高度大的情况下也搅动位于较大纹路深度中的流动区域E(图5、图12a)，这由在角落处的频繁的换向引起(图12b)。
搅动的优点也可通过V形的隆起(14)实现(图15)。V形的隆起(14)在所有彼此叠置的片中同步延伸。
V形的隆起(14)也可在锯齿形的纹路走势中构建(图17)。
V形的隆起也可实施为弧形的(15)(U形)(图16)。
在图18a和图18b中示出了介质向纹路(通道分配器)中的分配。
附图标记说明
1 具有三角形纹路的顶片
2 具有三角形纹路的底片
3 顶片指向下的尖端
4 底片指向上的尖端
5 在层1中具有尖顶纹路形状的顶片
6 在层1中具有尖顶纹路形状的底片
5a 在层2中具有尖顶纹路形状的顶片
6a 在层2中具有尖顶纹路形状的底片
5b、6b 具有略微锥形的侧边的尖顶纹路
7 尖顶上的尖端-指向下
7a 在尖顶尖端位置处的矩形，指向下
8 尖顶上的尖端-指向上
8a 在尖顶尖端位置处的矩形，指向上
9 具有倒角的角的矩形，指向下
10 具有倒角的角的矩形，指向上
11 纹路结构的锯齿形走势
12 纹路结构的类似正弦曲线的走势
13 支承部，矩形的
14 V形的隆起
15 U形的隆起
B 基线
C 片宽度内部的侧向距离，在该距离之后重复支承部
D1、D2 底片内的两个相邻的三角形，通过基线(B)相连
D3、D4 顶片内的两个相邻的三角形，通过基线(B)相连
E 流动横截面局部，在较大纹路深度位于后部区域中
F 锐角区域内的流动横截面
G 纹路区域
P 一个周期
R 纹路化的片的边缘区域
a 间隙宽度
b 支承宽度
h 纹路高度
l 支承部长度
s 纹路宽度
u1、u2 在两侧相邻于支承部(w)的纹路元件(由于深冲高度缩短)
w 相对于相邻片的支承止挡
x 冷凝物槽
y 尖顶上的尖端，指向下，缩短了Δh，悬于“冷凝物槽”(x)之上
z 尖顶上的尖端，指向上，缩短了Δh
α 三角形构成的角
β 倒角处的角(支承棱边)
γ “尖顶”与基线(B)之间的角
Δh 纹路高度缩短的尺度

Claims (7)

1.具有三角形纹路的换热器片，其特征在于，每个片的三角形(D1、D2和D3、D4)通过基线(B)彼此相连，并且两个相邻的片(1、2)的三角形以其尖端分别指向彼此并支撑在另一个片的基线(B)上。
2.根据权利要求1所述的换热器片，其特征在于，替代所述三角形(D1至D4)使用类似于具有尖顶(8)的房屋(6)的纹路形状，所述纹路形状具有指向上的尖端(8)和指向下的尖端(7)，即两个插入彼此的纹路的尖端指向彼此相向的方向(7、8)，并且在此一个片的尖端(7)支撑在另一个片的基线(B)上，
各个相邻的(具有尖顶(8)的)“房屋形状”(6)通过基线(B)彼此相连，使得产生具有倒角的角的指向下的矩形(9)(或者指向上的矩形(10))。
3.根据权利要求1或2所述的换热器片，其特征在于，纹路的所述角和尖端倒圆或者削平，以改善深冲性能，为了同样的目的，尖顶纹路的平行的侧边设计为略微锥形的(5b、6b)。
4.根据权利要求2或3所述的换热器片，其特征在于，为了改善彼此支撑的纹路的支承，要么通过在矩形(9、10)的倒角处将角β增大(例如从45°至60°)而增加支承宽度(b)，要么在所述倒角处设置矩形的支承部(13)，两种支承装置应有利地仅在短的长度(l)范围内延伸。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的换热器，其特征在于，(至少在换热器的预期形成冷凝物的区段)为了改善冷凝物流出，不使纹路尖端(y、z)碰到相邻的片上，而通过距离Δh为“冷凝物槽”(x)内的(在相邻片处)流出的冷凝物提供充足的空间，
在两侧构造的Δh距离(y)和(z)中，在所需的距离C中需要支承部(w)用于使纹路化的片彼此止挡，替代地仅在换热器的短的区段范围内，其中，分别相邻于所述支承部(w)的纹路元件(u1、u2)应缩短(例如Δh)，从而无须(由于支承部(w))增加深冲高度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的换热器片，其特征在于，纹路结构沿着流动方向观察进行锯齿形的走势(11)或者类似正弦曲线的走势(12)，其中，所述纹路结构在所有彼此叠置的片中同步地延伸。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的换热器，其特征在于，纹路结构沿着流动方向观察具有总是反复的V形隆起(14)，在其他方面为直的纹路走势中以及在锯齿纹路中均是这样，V形隆起在此也能够在棱边处倒圆(15)(U形)。
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