CN113039404B - 传热板 - Google Patents

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Abstract

提供了一种传热板(2a)。该传热板包括沿着传热板(2a)的纵向中心轴线(L)连续布置的第一端部部分(8)、第二端部部分(16)和中心部分(24)。中心部分(24)包括传热区域(26)，该传热区域设有包括支撑脊(60)和支撑谷(62)的传热图案。支撑脊(60)和支撑谷(62)平行于传热板(2a)的纵向中心轴线(L)纵向地延伸。支撑脊(60)和支撑谷(62)沿着平行于传热板(2a)的纵向中心轴线(L)延伸的数量为x的多个分开的假想纵向直线(64)并沿着垂直于传热板(2a)的纵向中心轴线(L)延伸的多个分开的假想横向直线(66)交替地布置。传热图案进一步包括湍流脊(68)和湍流谷(70)。传热板(2a)的特征在于，至少多个湍流脊(68)和湍流谷(70)沿着它们的纵向延伸部的至少中心部分(68a,70a)相对于横向假想直线(66)倾斜地延伸。

Description

传热板
技术领域
本发明涉及一种传热板及其设计。
背景技术
板式热交换器(PHE)典型地由两个端板组成，在这两个端板之间，许多传热板布置成以堆叠或组对齐。PHE的传热板可为相同或不同的类型，并且它们可以以不同的方式堆叠。在一些PHE中，传热板在一个传热板的前侧和后侧分别面向其他传热板的后侧和前侧并且每隔一个传热板相对于其余传热板倒置转动的情况下堆叠。典型地，这被称为传热板相对于彼此是“旋转的”。在其他PHE中，传热板在一个传热板的前侧和后侧分别面向其他传热板的前侧和后侧并且每隔一个传热板相对于其余传热板倒置的情况下堆叠。典型地，这被称为传热板相对于彼此是“翻转的”。在另一些PHE中，传热板在一个传热板的前侧和后侧分别面向其他传热板的前侧和后侧并且每隔一个传热板不相对于其余传热板倒置的情况下堆叠。这可被称为传热板相对于彼此是“转动的”。
在一种众所周知的PHE(所谓的衬垫型PHE)中，衬垫布置在传热板之间。端板和因此传热板通过某种类型的紧固装置被朝向彼此压制，由此垫圈在传热板之间密封。平行的流动通道形成在传热板之间，每对相邻的传热板之间有一个通道。通过入口/出口供给到PHE/来自PHE的两种初始温度不同的流体可交替地流动通过每隔一个通道，以用于将热量从一种流体传递到另一种流体，这些流体通过与PHE的入口/出口连通的传热板中的入口/出口端口孔进入/离开通道。
典型地，传热板包括两个端部部分和一个中间传热部分。端部部分包括入口端口孔和出口端口孔以及分布区域，分布区域利用脊和谷的分布图案压制。类似地，传热部分包括利用脊和谷的传热图案压制的传热区域。传热板的分布图案和传热图案的脊和谷布置成在接触区域中接触板式热交换器中相邻传热板的分布图案和传热图案的脊和谷。传热板的分布区域的主要任务是在流体到达传热区域之前将进入通道的流体越过传热板的宽度散布，并且在流体已经通过传热区域之后收集流体并将其引导出通道。相反，传热区域的主要任务是传热。
由于分布区域和传热区域具有不同的主要任务，分布图案通常不同于传热图案。分布图案可为这样的，使得它提供相对弱的流阻和低压降，这典型地与更“开放”的分布图案设计(诸如所谓的巧克力图案)相关联，在相邻传热板之间提供相对少但大的接触区域。传热图案可为这样的，使得它提供相对强的流阻和高压降，这典型地与更“密集”的传热图案设计相关联。这种设计的一个常见示例是所谓的人字形图案，在相邻传热板之间提供更多但更小的接触区域。在一些应用中，卫生是一个重要的方面，并且然后可能需要提供相对少的接触区域的传热图案。这种设计的一个示例是US 7,186,483中描述的所谓的过山车图案。过山车图案包括以纵向排布置的支撑脊和支撑谷，以及在这些排之间延伸的湍流增强波纹。即使过山车图案发挥良好作用，其热效率在某些类型的应用中也可能不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种传热板，该传热板至少部分地解决了上面论述的现有技术的问题。本发明的基本概念是提供一种具有提高的热效率的卫生传热图案的传热板。用于实现上面的目的的传热板(在本文中也仅称为“板”)在所附权利要求书中限定，并在下面进行了论述。
根据本发明的传热板包括第一端部部分、第二端部部分和布置在第一端部部分与第二端部部分之间的中心部分。第一端部部分、中心部分和第二端部部分沿着将传热板分成第一半部和第二半部的纵向中心轴线连续布置。第一端部部分和第二端部部分各自包括多个端口孔。中心部分包括传热区域，该传热区域设有包括支撑脊和支撑谷的传热图案。支撑脊和支撑谷平行于传热板的纵向中心轴线纵向地延伸。支撑脊和支撑谷各自包括布置在两个端部部分之间的中间部分。支撑脊的相应顶部部分在第一平面中延伸，并且支撑谷的相应底部部分在第二平面中延伸。第一平面和第二平面彼此平行。支撑脊和支撑谷沿着数量为x(x≥3)的多个分开的假想纵向直线或在数量为x(x≥3)的多个分开的假想纵向直线上且沿着多个分开的假想横向直线交替地布置，该假想纵向直线平行于传热板的纵向中心轴线延伸，该假想横向直线垂直于传热板的纵向中心轴线延伸。支撑脊和支撑谷相对于假想纵向直线居中并在假想横向直线中的相邻假想横向直线之间延伸。传热图案进一步包括湍流脊和湍流谷。湍流脊的相应顶部部分在第三平面中延伸，该第三平面布置在第一平面和第二平面之间且平行于第一平面和第二平面，并且湍流谷的相应底部部分在第四平面中延伸，该第四平面布置在第二平面和第三平面之间且平行于第二平面和第三平面。湍流脊和湍流谷在假想纵向直线之间的间隙中以相邻湍流脊和相邻湍流谷之间的间距交替地布置。湍流脊和湍流谷沿着假想纵向直线中的相邻假想纵向直线连接支撑脊和支撑谷。传热板的特征在于，至少多个湍流脊和湍流谷沿着它们的纵向延伸部的至少中心部分相对于横向假想直线倾斜地延伸。
在本文中，如果没有另外说明，当观察传热板的前侧时，传热板的脊和谷是脊和谷。自然地，如从板的前侧所见的所谓的脊是如从板的相对的后侧所见的谷，并且如从板的前侧所见的所谓的谷是如从板的后侧所见的脊，并且反之亦然。
特别地，旨在用于衬垫型板式热交换器的传热板可进一步包括包围第一端部部分和第二端部部分以及中心部分的外边缘部分，该外边缘部分包括在第一平面和第二平面之间和其中延伸的波纹。整个外边缘部分或仅其一个或多个部分可包括波纹。波纹可沿着边缘部分均匀地或不均匀地分布，并且它们可看起来都相同，或者可看起来不都相同。波纹限定了脊和谷，脊和谷可给予边缘部分波浪似的设计。当传热板布置在板式热交换器中时，波纹可布置在传热板的前侧处以抵接第一相邻的传热板，并且布置在传热板的相对后侧处以抵接第二相邻的传热板。
传热板布置成与板组中的其他传热板结合。板组的传热板可能都是相同类型的。备选地，它们可能是不同类型的，只要它们都是根据权利要求1构造的。
第三平面和第四平面可布置在或可不布置在距在第一平面和第二平面之间的中间处延伸的中心平面相同的距离处。
湍流脊和湍流谷增加了传热板的传热能力。湍流脊和谷布置得越高/越深和越密集，它们就越能增加传热能力。
相邻湍流脊和相邻湍流谷之间的间距是一个湍流脊或谷的参考点到相同间隙中的相邻湍流脊或谷的对应参考点之间的距离。
湍流脊和湍流谷在相邻假想纵向直线之间延伸以沿着相邻假想纵向直线连接支撑脊和支撑谷。
由于湍流脊和湍流谷沿着它们的长度的至少一部分在假想纵向直线之间倾斜地延伸，它们可连接未布置在相同的两条假想横向直线之间的支撑脊和支撑谷。具有非倾斜湍流脊和谷的两个传热板相对于彼此的“旋转”、“翻转”和“转动”可导致通道，其中一个板的湍流脊或谷最终与另一个板的湍流脊或谷直接对齐。这种通道可沿着传热板的纵向中心轴线具有变化的深度，这可导致通过通道的流的间歇限制。如果两个传热板改为具有倾斜的湍流脊和湍流谷，则当板相对于彼此“翻转”、“旋转”和“转动”时，可避免直接对齐的湍流脊和湍流谷，并因此避免具有不同深度的通道。
假想横向直线的数量可为偶数或奇数。假想横向直线可越过传热区域的部分或全部等距地布置。
假想纵向直线的数量x可为偶数或奇数。假想纵向直线可越过传热区域的部分或全部等距地布置。在传热板的第一半部和第二半部中的每一个上，存在多个完整的间隙，即没有被纵向中心轴线划分的间隙。第一半部和第二半部中的每一个上的完整间隙的数量可为(x-1-1)/2(如果x是偶数)和(x-1)/2(如果x是奇数)。
根据本发明的一个实施例，假想纵向直线的数量x是偶数，并且间隙的数量是x-1。纵向中心轴线将中心间隙纵长地划分(可能分成两半)，并且(x-2)/2个完整间隙布置在传热板的第一半部和第二半部中的每一个上。中心间隙是假想的纵向直线x/2和x/2+1之间的间隙。中心间隙不必相对于板的纵向中心轴线居中，但是可相对于板的纵向中心轴线居中。该实施例可使传热板适合于在包括相对于彼此“旋转”的板的板组中和包括相对于彼此“翻转”的板的板组中使用，但是可能不适合于在包括相对于彼此“转动”的板的板组中使用。自然地，适用性取决于板组中的其余传热板的设计。
所述至少多个湍流脊和湍流谷中的布置在传热板的第一半部和第二半部中的一个上的完整间隙中的湍流脊和湍流谷可沿着它们的中心部分相对于横向假想直线以最小角度α(0 <α< 90°)顺时针方向地延伸，即在坐标系的第二象限中延伸。此外，所述至少多个湍流脊和湍流谷中的布置在间隙中的其余间隙中的湍流脊和湍流谷可沿着它们的中心部分相对于横向假想直线以最小角度β(0 <β< 90°)逆时针方向地延伸，即在坐标系的第一象限中延伸。由此，至少当板相对于彼此“旋转”以及“翻转”时，可避免板组中像这样构造的两个相邻传热板的相对湍流脊和谷平行于彼此延伸。这种平行延伸可导致板之间的流受到不必要的限制。然而，在假想纵向直线的数量x是偶数并且间隙的数量是奇数的情况下，在间隙的(x-2)/2中的湍流脊和谷的取向可在第二象限内，而在间隙的x/2中的湍流脊和谷的取向可在第一象限内。因此，当板相对于彼此“旋转”时，中心间隙中相对的湍流脊和谷可最终定位成彼此平行，这可导致板之间的流的局部受限限制。
α可与β不同。备选地，α可等于β。后一种选择可导致板组中像这样构造的两个相邻传热板的相对湍流脊和湍流谷至少在除中心间隙之外的所有间隙内以相同的方式相对于彼此延伸，而不管板是否相对于彼此“旋转”或“翻转。
假想纵向直线可在假想交叉点中与假想横向直线相交以形成假想网格。至少在多个假想交叉点处，支撑脊中的一个、支撑谷中的一个和湍流脊中的两个可相遇。这些湍流脊布置在间隙中的相邻间隙中并形成交叉湍流脊。在假想交叉点中的两个之间延伸的交叉湍流脊形成双交叉湍流脊。有可能使双交叉湍流脊至少部分地倾斜延伸，并且仍然在布置在相同假想横向直线上的两个假想交叉点之间延伸，因为湍流脊可在沿着湍流脊的宽度的不同位置处“接合”假想交叉点。从假想交叉点中的一个延伸到支撑谷中的一个的中间部分的交叉湍流脊形成单交叉湍流脊。取决于传热图案的设计，可存在或者可不存在双交叉湍流脊，并且它们的密度或频率可在传热图案之间变化。通过使支撑脊中的一个、支撑谷中的一个和湍流脊中的两个在假想交叉点处相遇，可避免难以形成(即具有低成形性)的板区域。由此，传热图案的总体强度可增加，这可提高板的传热能力。
在同一个间隙中，交叉湍流脊的三分之一中的至少多个可为双交叉湍流脊，而交叉湍流脊中的其余交叉湍流脊是单交叉湍流脊。
传热板可为这样的，使得至少沿着假想纵向直线中的x-1条，相遇的交叉湍流脊中的一个是双交叉湍流脊，而相遇的交叉湍流脊中的另一个是单交叉湍流脊。
因此，如果x是偶数，则两条中间假想纵向直线(即线号x/2和(x/2)+1，其可为最靠近纵向中心轴线的两条假想纵向直线)可形成中心假想纵向直线。沿着中心假想纵向直线中的一条，相遇的交叉湍流脊两者都可为双交叉湍流脊，或者相遇的交叉湍流脊两者都可为单交叉湍流脊。沿着假想纵向直线中的其余假想纵向直线，相遇的交叉湍流脊中的一个可为双交叉湍流脊，而相遇的交叉湍流脊中的另一个可为单交叉湍流脊。该实施例可有利于在中心假想纵向直线中的所述一条处的传热图案的改变。
备选地，如果x是奇数，则中间假想纵向直线(即线号(x+1)/2，其可与纵向中心轴线重合，或者可不与纵向中心轴线重合)可形成中心假想纵向直线。沿着中心假想纵向直线，相遇的交叉湍流脊两者都可为双交叉湍流脊，或者相遇的交叉湍流脊两者都可为单交叉湍流脊。沿着假想纵向直线中的其余假想纵向直线，相遇的交叉湍流脊中的一个可为双交叉湍流脊，而相遇的交叉湍流脊中的另一个可为单交叉湍流脊。该实施例可有利于在中心假想纵向直线中的所述一条处的传热图案的改变。
中间假想纵向直线在两侧上具有相等数量的假想纵向直线，但是不一定在传热板的正中心延伸。因此，中间假想纵向直线不必与板的纵向中心轴线重合/等距偏离。
传热板可被构造成使得在支撑谷中的一个的中间部分和支撑脊中的一个的中间部分之间延伸的湍流脊形成中间湍流脊。取决于传热图案的设计，可存在或者可不存在中间湍流脊。该实施例允许在交叉湍流脊之中的另外的湍流脊，即中间湍流脊，这可增加传热板的传热能力。
中间湍流脊的频率或密度可变化。作为示例，传热板可为这样的，使得中间湍流脊中的至少一个布置在同一个间隙内的每对相邻的单交叉湍流脊和双交叉湍流脊中的至少多个的单交叉湍流脊和双交叉湍流脊之间。作为另一个示例，传热板可为这样的，使得在同一个间隙中，湍流脊的五分之一中的至少多个是中间湍流脊，而湍流脊中的其余湍流脊是单交叉湍流脊。
沿着同一条假想纵向直线的支撑脊的顶部部分和支撑谷的底部部分可通过支撑侧翼连接。此外，在同一个间隙中的湍流脊的顶部部分和湍流谷的底部部分可通过湍流侧翼连接。至少多个湍流脊可具有在顶部部分和传热板的第一侧之间延伸的第一湍流侧翼，以及在顶部部分和传热板的相对的第二侧之间延伸的第二湍流侧翼。因此，湍流脊的第一湍流侧翼和第二湍流侧翼在湍流脊的顶部部分的相对侧上并且沿着湍流脊的纵向延伸部延伸。对于基本上矩形的传热板，第一侧和第二侧可为传热板的短侧。至少对于多个双交叉湍流脊，第一湍流侧翼和第二湍流侧翼可在假想交叉点中的对应假想交叉点处连接到支撑侧翼中相应的一个。这是双交叉湍流脊如何能够至少部分地倾斜并且仍然在布置在相同假想横向直线上的两个假想交叉点之间延伸的一个示例。
至少对于多个单交叉湍流脊，第一湍流侧翼和第二湍流侧翼中的一个可在假想交叉点中对应的一个处连接到支撑侧翼。此外，第一湍流侧翼和第二湍流侧翼中的另一个可连接到支撑谷中对应的一个的中间部分。
至少多个单交叉湍流脊可沿着它们的纵向延伸部的两个端部部分中的至少一个基本上平行于横向假想直线延伸。备选地/附加地，至少多个双交叉湍流脊可沿着它们的纵向延伸部的两个端部部分基本上平行于横向假想直线延伸。端部部分布置在中心部分的相对侧上。根据该实施例，所述多个双交叉湍流脊可具有拉伸的‘Z’的形状。此外，如稍后将论述的那样，该实施例可使得湍流侧翼能够与支撑侧翼一致地延伸。
湍流脊中的每一个的中心部分包括沿着中心部分的相应纵向中心线布置的第一端点和第二端点。对于多个湍流脊，第一端点可相对于第二端点平行于传热板的纵向中心轴线移位湍流脊之间的间距的(n+0.5)倍，其中n是整数。于是，n的值决定了湍流脊多陡；n越大，湍流脊越陡。例如，n可为0、1或大于1。如果n=1，则第一端点和第二端点之间的位移是间距的1.5倍，并且湍流脊相对陡。这种传热图案可典型地与相对低的传热能力和/或流阻相关联。如果n=0，则第一端点和第二端点之间的位移是间距的0.5倍，并且湍流脊不太陡。这种传热图案可典型地与相对高的传热能力和/或流阻相关联。
应该强调的是，当传热板与板组中其他合适构造的传热板结合时，本发明的传热板的上面论述的特征的大部分(如果不是全部)的优点显现。
本发明的还有其他目的、特征、方面和优点将从下面的详细描述以及从附图显现。
附图说明
现在将参考附图更详细地描述本发明，在附图中：
图1是传热板的示意性平面图，
图2示出了如从板组的外部看到的板组中的相邻传热板的抵接外边缘，
图3是图1中的传热板的一部分的放大，
图4示意性地示出了图1中的传热板的支撑脊和支撑谷的截面，
图5示意性地示出了图1中的传热板的湍流脊和湍流谷的截面，
图6-图8各自包含图1中的传热板的一部分的放大，
图9示意性地示出了备选的传热图案，以及
图10示意性地示出了另一种备选的传热图案。
具体实施方式
图1示出了如通过介绍所描述的衬垫型板式热交换器的传热板2a。未完整示出的衬垫型PHE包括成组传热板2(像传热板2a)，即由衬垫隔开的成组相似的传热板，衬垫也是相似的并且未示出。参考图2，在板组中，板2a的前侧4(在图1中示出)面向相邻的板2b，而板2a的后侧6(在图1中不可见，但在图2中指示)面向另一个相邻的板2c。
参考图1，传热板2a是基本上矩形的不锈钢片。它包括第一端部部分8，第一端部部分8继而包括第一端口孔10、第二端口孔12和第一分布区域14。板2a进一步包括第二端部部分16，第二端部部分继而包括第三端口孔18、第四端口孔20和第二分布区域22。板2a进一步包括中心部分24和外边缘部分28，中心部分继而包括传热区域26，以及围绕第一端部部分8和第二端部部分16以及中心部分24延伸的外边缘部分28。第一端部部分8沿着第一边界线30邻接中心部分24，而第二端部部分16沿着第二边界线32邻接中心部分24。如从图1清楚，第一端部部分8、中心部分24和第二端部部分16沿着板2a的纵向中心轴线L连续布置，该纵向中心轴线在板2a的相对的第一长侧34和第二长侧36之间的中间处延伸且平行于第一长侧34和第二长侧36。纵向中心轴线L将板2a分成第一半部38和第二半部40。此外，纵向中心轴线L垂直于板2a的横向中心轴线T延伸，该横向中心轴线在板2a的相对的第一短侧42和第二短侧44之间的中间处延伸且平行于第一短侧42和第二短侧44。另外，传热板2a包括如从前侧4所见的前衬垫凹槽46和如从后侧6所见的后衬垫凹槽(未示出)。前衬垫凹槽和后衬垫凹槽关于彼此部分地对齐，并布置成接纳相应的衬垫。
传热板2a以常规方式在压制工具中压制，以获得所需的结构，更特别地在传热板的不同部分内不同的波纹图案。如通过介绍所论述的那样，波纹图案针对相应的板部分的特定功能进行了优化。因此，第一分布区域14和第二分布区域22设有分布图案，并且传热区域26设有不同于分布图案的传热图案。此外，外边缘部分28包括波纹48，波纹使得外边缘部分28更有刚性，并且因此使得传热板2a更能抵抗变形。此外，波纹48形成支撑结构，因为它们布置成抵接PHE的板组中相邻传热板的波纹。再次参考图2，该图示出了板组的传热板2a和两个相邻传热板2b和2c之间的外围接触，波纹48在平行于图1的图纸平面的第一平面50和第二平面52之间并在其中延伸。中心平面54在第一平面50和第二平面52之间的中间处延伸，并且前衬垫凹槽46和后衬垫凹槽的相应底部在该中心平面54中(即在所谓的半平面中)延伸。
分布图案是所谓的巧克力类型的，并且包括伸长的分布脊56和分布谷58，它们布置成在第一分布区域14和第二分布区域22中的每一个内形成相应的网格。分布脊56的相应顶部部分在第一平面50中延伸，并且分布谷58的相应底部部分在第二平面52中延伸。分布脊56和分布谷58布置成抵接PHE的板组中相邻传热板的分布脊和分布谷。巧克力类型的分布图案是众所周知的，并且本文将不进一步详细描述。
参考图3，其包含图1中在虚线中的框内的传热区域部分的放大，传热图案包括平行于板2a的纵向中心轴线L纵向地延伸的伸长的支撑脊60和伸长的支撑谷62。支撑脊60中的每一个包括布置在两个端部部分60b、60c之间的中间部分60a，并且支撑谷62中的每一个包括布置在两个端部部分62b、62c之间的中间部分62a。此外，参考图4，该图示出了支撑脊60和支撑谷62平行于其纵向延伸部(即平行于板2a的纵向中心轴线L)截取的中心截面，支撑脊60的相应顶部部分60d在第一平面50中延伸，而支撑谷62的相应底部部分62d在第二平面52中延伸。
再次参考图1，支撑脊60和支撑谷62沿着平行于板2a的纵向中心轴线L延伸的x=10条等距布置的假想纵向直线64交替地布置。假想纵向直线64延伸穿过支撑脊60和支撑谷62的相应中心。此外，支撑脊60和支撑谷62沿着平行于板2a的横向中心轴线T延伸的多条等距布置的假想横向直线66交替地布置。图1中示出了这些假想横向直线66中的仅一半。支撑脊60和支撑谷62布置在假想横向直线66之间。假想纵向直线64和假想横向直线66在假想交叉点67处彼此相交，以形成假想网格。
参考图3，传热图案进一步包括伸长的湍流脊68和伸长的湍流谷70。湍流脊68中的每一个包括布置在两个端部部分68b、68c之间的中心部分68a，并且湍流谷70中的每一个包括布置在两个端部部分70b、70c之间的中心部分70a。用于湍流脊和湍流谷中的一些的中心部分和端部部分之间的边界在图3中利用点划线示出。此外，参考图5，该图示出了湍流脊68和湍流谷70垂直于其纵向延伸部截取的中心部分截面，湍流脊68的相应顶部部分68d在第三平面72中延伸，而湍流谷70的相应底部部分70d在第四平面74中延伸。第三平面72布置在第一平面50和中心平面54之间，而第四平面74恰好位于中心平面54的稍下方，即在第二平面52和中心平面54之间。当湍流脊68和湍流谷70被定位和设计在传热区域26内时，由板2a和第一平面50包围的第一体积V1将小于由板2a和第二平面52包围的第二体积V2。
参考图1和图3，湍流脊68和湍流谷70在假想纵向直线64中的相邻假想纵向直线之间的间隙76(76a, 76b)中以间距p交替地布置。那样地布置，湍流脊68和湍流谷70沿着假想纵向直线64中的相邻假想纵向直线连接支撑脊60和支撑谷62。湍流脊68和湍流谷70也在假想纵向直线64中的最外侧假想纵向直线与板2a的相对的第一长侧34和第二长侧36之间以间距p交替地布置。由于假想纵向直线64的数量x是10，因此存在9个间隙76。板2a的纵向中心轴线L将中心间隙76a纵长地分成两半，其在板2a的纵向中心轴线L的每一侧上留下4个完整的间隙76b。限定中心间隙76a的假想纵向直线64形成中心假想纵向直线64a、64b。
湍流脊68的延伸部决定了湍流谷70的延伸部。因此，其余的描述将集中在湍流脊68上。
如从图1和图3清楚，湍流脊68(或者更特别地，其中心部分68a)相对于横向假想直线66倾斜地延伸。在中心假想纵向直线64b处，传热图案改变。更特别地，参考图6，在线64b的左侧(如图1和图6中所见)，湍流脊68的中心部分68a相对于横向假想直线66以最小角度α(最大角度=α+180)度顺时针方向地延伸。此外，在线64b的右侧(如图1和图6中所见)，湍流脊68的中心部分68a相对于横向假想直线66以最小角度β(最大角度=β+180)度逆时针方向地延伸。这里，α=β=25，但是在α可不同于β并且α和β可具有在范围15-75内的其他值的备选实施例中，情况可能不是这样。
参考图7，湍流脊68中的每一个的中心部分68a包括沿着中心部分68a的相应纵向中心线c布置的第一端点e1和第二端点e2。湍流脊68的中心部分68a的倾斜延伸导致第一端点e1相对于第二端点e2的相对位移d。位移d是平行于板2a的纵向中心轴线L的湍流脊68和湍流谷70的间距p的一半。
参考图1、图3和图6，传热图案包含不同类型的湍流脊68。在假想交叉点67中的每一个处，除了在沿着假想横向直线66中的最外侧假想横向直线的交叉点处之外，布置在间隙76中的相邻间隙中的支撑脊60中的一个、支撑谷62中的一个和湍流脊68中的两个相遇。这些湍流脊形成交叉湍流脊78。交叉湍流脊78中的一些在假想交叉点67中的两个之间延伸并形成双交叉湍流脊78a，而其他交叉湍流脊从假想交叉点67中的一个延伸到支撑谷62中的一个的中间部分62a并形成单交叉湍流脊78b。在这个特定实施例中，在间隙76中的每一个中，交叉湍流脊78的三分之一是双交叉湍流脊78a，而其他交叉湍流脊是单交叉湍流脊78b。如从图1清楚，沿着传热图案变化之处的中心假想纵向直线64b，或者两个相遇的交叉湍流脊78都是双交叉湍流脊78a，或者两个相遇的交叉湍流脊78都是单交叉湍流脊78b。沿着其余的假想纵向直线64，相遇的交叉湍流脊78中的一个是双交叉湍流脊78a，而另一个是单交叉湍流脊78b。在支撑脊60中的一个的中间部分60a和支撑谷62中的一个的中间部分62a之间延伸的湍流脊68形成中间湍流脊80。在这个特定实施例中，在间隙76中的每一个中，一个中间湍流脊80布置在每对相邻的双交叉湍流脊和单交叉湍流脊的双交叉湍流脊78a和单交叉湍流脊78b之间。
双交叉湍流脊78a、单交叉湍流脊78b和中间湍流脊80的构造彼此不同。例如，如图7中所示，双交叉湍流脊78a的端部部分68b和68c平行于横向假想直线66延伸。由此，双交叉湍流脊78a具有拉伸的‘Z’的形状。此外，单交叉湍流脊78b的端部部分68b和68c中的一个平行于横向假想直线66延伸。
参考图1和图8，支撑脊60的顶部部分60d和支撑谷62的底部部分62d沿着假想纵向直线64中的每一者通过支撑侧翼82连接。此外，湍流脊68中的每一个的顶部部分68d通过湍流侧翼84(84a, 84b)连接到间隙中的相同间隙内的湍流谷70中的相邻湍流谷的底部部分70d。除了在横向假想直线66中的最外侧横向假想直线处的一些之外，湍流脊68中的每一个具有在湍流脊68的顶部部分68d和板2a的第一短侧42之间延伸的第一湍流侧翼84a，以及在湍流脊68的顶部部分68d和板2a的第二短侧44之间延伸的第二湍流侧翼84b。除了在横向假想直线66中的最外侧横向假想直线处的一些之外，双交叉湍流脊78a中的每一个的第一湍流侧翼84a和第二湍流侧翼84b在假想交叉点67中对应的假想交叉点处连接到支撑侧翼82中相应的一个。此外，对于单交叉湍流脊78b中的每一个，除了在横向假想直线66中的最外侧横向假想直线处的一些之外，第一湍流侧翼84a和第二湍流侧翼84b中的一个在假想交叉点67的对应假想交叉点处连接到支撑侧翼82。如利用图8中的阴影线所示的那样，支撑侧翼82布置成与相应的湍流侧翼84在它们之间的过渡处齐平，使得相应的湍流侧翼84形成支撑侧翼82的“延伸部”。
如之前说明的那样，在板组中，板2a布置在板2b和2c之间。利用传热图案的上述特定设计，板2b和2c可布置成相对于板2a是“翻转的”或“旋转的”。
如果板2b和2c布置成相对于板2a是“翻转的”，则板2a的前侧4和后侧6分别面向板2b的前侧4和板2c的后侧6。这意味着板2a的支撑脊60将抵接板2b的支撑脊，而板2a的支撑谷62将抵接板2c的支撑谷。此外，板2a的湍流脊68将面向但不抵接板2b的湍流脊，并相对于板2b的湍流脊以角度2α=2β延伸，而板2a的湍流谷70将面向但不抵接板2c的湍流谷，并相对于板2c的湍流谷以角度2α=2β延伸。在传热区域26内，板2a和2b将形成体积为2×V1的通道，而板2a和2c将形成体积为2×V2的通道，即两个不对称通道，因为V1<V2。
如果板2b和2c布置成相对于板2a是“旋转的”，则板2a的前侧4和后侧6分别面向板2b的后侧6和板2c的前侧4。这意味着板2a的支撑脊60将抵接板2b的支撑谷，而板2a的支撑谷62将抵接板2c的支撑脊。此外，板2a的湍流脊68将面向但不抵接板2b的湍流谷，而板2a的湍流谷70将面向但不抵接板2c的湍流脊。在除中心间隙76a之外的所有间隙76内，板2a的湍流脊68和湍流谷70将分别相对于板2b的湍流谷和板2c的湍流脊以角度2α=2β延伸。在中心间隙76a内，板2a的湍流脊68和湍流谷70将分别平行于板2b的湍流谷和板2c的湍流脊延伸。在传热区域26内，板2a和2b将形成体积为V1+V2的通道，而板2a和2c将形成体积为V1+V2的通道，即两个对称通道。
本发明的上面描述的实施例应该仅被视为示例。本领域技术人员认识到，在不脱离发明构思的情况下，所论述的实施例可以以多种方式变化。
例如，传热图案可包括更多或更少的中间湍流脊，以及甚至没有中间湍流脊。此外，传热图案可不包括双交叉湍流脊。图9和图10高度示意性地示出了两种备选的传热图案。在这些图中，所有脊以粗线示出，而所有谷以细线示出。此外，矩形代表支撑脊和支撑谷，而斜线代表湍流脊和湍流谷的中心。
从图9开始，该图示出了包括与上面的支撑脊60和支撑谷62类似(只是较短)的支撑脊和支撑谷的传热图案。此外，传热图案包括与上面的双交叉湍流脊78a和单交叉湍流脊78b类似的双交叉湍流脊和单交叉湍流脊。然而，传热图案不包括与上面的中间湍流脊80类似的中间湍流脊。相反，湍流脊的三分之一是双交叉湍流脊，而其他湍流脊是单交叉湍流脊。
继续图10，该图示出了包括与上面的支撑脊60和支撑谷62类似(只是较长)的支撑脊和支撑谷的传热图案。此外，传热图案包括与上面的单交叉湍流脊78b和中间湍流脊80类似的单交叉湍流脊和中间湍流脊。然而，传热图案不包括与上面的双交叉湍流脊78a类似的双交叉湍流脊。相反，湍流脊的五分之一是中间湍流脊，而其他湍流脊是单交叉湍流脊。对应于上面的位移d的湍流脊的第一端点相对于湍流脊的第二端点的相对位移是湍流脊的间距p的1.5倍，即上面的位移d的三倍。因此，图10中的传热图案中的湍流脊和湍流谷比上面描述的传热图案中的更陡。
作为另一个示例，假想纵向直线的数量x不必是10，而是可更多或更少。如果x是奇数，则中间假想纵向直线形成与上面描述的传热图案中的中心假想纵向直线64b(在该处传热图案改变)对应的中心假想纵向直线。关于如在第一描述的实施例中设计的传热图案，沿着中间假想纵向直线，两个相遇的交叉湍流脊都是双交叉湍流脊，或者两个相遇的交叉湍流脊都是单交叉湍流脊。沿着其余的假想纵向直线，相遇的交叉湍流脊中的一个是双交叉湍流脊，而相遇的交叉湍流脊中的另一个是单交叉湍流脊。设有这种图案的板相对于彼此可为“翻转的”或“转动的”，但是可能不是“旋转的”。
作为又一个示例，在x是偶数的情况下，板的纵向中心轴线不必将中心间隙分成两半。类似地，在x为奇数的情况下，中间假想纵向直线不必与板的纵向中心轴线重合。
此外，传热图案不必像上面那样在中心假想纵向直线处改变。例如，湍流脊和湍流谷可改为在整个传热图案内具有相同的取向。设有这种图案的板相对于彼此可为“翻转的”或“转动的”，但是可能不是“旋转的”。
自然地，分布图案不必是巧克力类型的，而是可为其他类型的。
传热板不必是不对称的，而是可为对称的。因此，参考图5，板可被设计成使得V1=V2。
上面描述的板组仅包含一种类型的板。板组可改为包括两种或更多种不同类型的板，诸如具有不同构造的传热图案和/或分布图案的板。
支撑脊和支撑谷、单交叉湍流脊和双交叉湍流脊和中间湍流脊以及对应的谷不必全部具有上面描述的构造，而是它们的设计可不同。
本发明不限于衬垫型板式热交换器，而是还可用于焊接、半焊接、硬钎焊和熔结的板式热交换器。
传热板不必是矩形的，而是可具有其他形状，诸如带有圆化转角而不是直转角的基本矩形、圆形或椭圆形。传热板不必由不锈钢制成，而是可由其他材料(诸如钛或铝)制成。
应该强调的是，定语前、后、第一、第二、第三等在本文中使用仅仅是为了在细节之间区分，而不是为了表达细节之间的任何种类的取向或相互顺序。
此外，应该强调的是，已经省略了与本发明无关的细节的描述，并且附图仅仅是示意性的且没有按照比例绘制。还应该说明的是，附图中的一些比其他附图更简化。因此，一些构件可能在一个图中示出，但在另一个图中省去。

Claims (15)

1.一种传热板(2a)，包括沿着纵向中心轴线(L)连续布置的第一端部部分(8)、中心部分(24)和第二端部部分(16)，所述纵向中心轴线(L)将所述传热板(2a)分成第一半部(38)和第二半部(40)，所述第一端部部分(8)和所述第二端部部分(16)各自包括多个端口孔(10, 12, 18, 20)，所述中心部分(24)包括传热区域(26)，所述传热区域(26)设有包括支撑脊(60)和支撑谷(62)的传热图案，所述支撑脊(60)和所述支撑谷(62)平行于所述传热板(2a)的所述纵向中心轴线(L)纵向地延伸，并且所述支撑脊(60)和所述支撑谷(62)各自包括布置在两个端部部分(60b, 60c, 62b, 62c)之间的中间部分(60a, 62a)，所述支撑脊(60)的相应顶部部分(60d)在第一平面(50)中延伸，并且所述支撑谷(62)的相应底部部分(62d)在第二平面(52)中延伸，所述第一平面(50)和所述第二平面(52)彼此平行，所述支撑脊(60)和所述支撑谷(62)沿着平行于所述传热板(2a)的所述纵向中心轴线(L)延伸的数量为x的多个分开的假想纵向直线(64)且沿着垂直于所述传热板(2a)的所述纵向中心轴线(L)延伸的多个分开的假想横向直线(66)交替地布置，所述支撑脊(60)和所述支撑谷(62)相对于所述假想纵向直线(64)居中并在所述假想横向直线(66)中的相邻假想横向直线之间延伸，所述传热图案进一步包括湍流脊(68)和湍流谷(70)，所述湍流脊(68)的相应顶部部分(68d)在第三平面(72)中延伸，所述第三平面(72)布置在所述第一平面(50)和所述第二平面(52)之间并平行于所述第一平面(50)和所述第二平面(52)，并且所述湍流谷(70)的相应底部部分(70d)在第四平面(74)中延伸，所述第四平面(74)布置在所述第二平面(52)和所述第三平面(72)之间并平行于所述第二平面(52)和所述第三平面(72)，所述湍流脊(68)和所述湍流谷(70)在所述假想纵向直线(64)之间的间隙(76)中以相邻湍流脊(68)和相邻湍流谷(70)之间的间距(p)交替地布置并且沿着所述假想纵向直线(64)中的相邻假想纵向直线连接所述支撑脊(60)和所述支撑谷(62)，其特征在于，至少多个所述湍流脊(68)和所述湍流谷(70)沿着它们的纵向延伸部的至少中心部分(68a, 70a)相对于所述横向假想直线(66)倾斜地延伸。
2.根据权利要求1所述的传热板(2a)，其特征在于，所述假想纵向直线(64)的数量x是偶数并且间隙(76)的数量是x-1，其中，所述纵向中心轴线(L)将中心间隙(76a)纵长地划分，并且(x-2)/2个完整间隙(76b)布置在所述传热板(2a)的第一半部(38)和第二半部(40)中的每一个上。
3.根据前述权利要求中任一项所述的传热板(2a)，其特征在于，所述至少多个所述湍流脊(68)和所述湍流谷(70)中的布置在所述传热板(2a)的所述第一半部(38)和所述第二半部(40)中的一个上的所述完整间隙(76b)中的湍流脊(68)和湍流谷(70)沿着它们的中心部分(68a, 70a)相对于所述横向假想直线(66)以最小角度α(0 <α< 90°)顺时针方向地延伸，并且其中，所述至少多个所述湍流脊(68)和所述湍流谷(70)中的布置在所述间隙(76)中的其余间隙中的湍流脊(68)和湍流谷(70)沿着它们的中心部分(68a, 70a)相对于所述横向假想直线(66)以最小角度β(0 <β< 90°)逆时针方向地延伸。
4.根据权利要求3所述的传热板(2a)，其特征在于，α等于β。
5.根据权利要求1或2所述的传热板(2a)，其特征在于，所述假想纵向直线(64)在假想交叉点(67)中与所述假想横向直线(66)相交以形成假想网格，并且其中，至少在多个所述假想交叉点(67)处，所述支撑脊(60)中的一个、所述支撑谷(62)中的一个和所述湍流脊(68)中的两个相遇，所述湍流脊(68)布置在所述间隙(76)中的相邻间隙中并形成交叉湍流脊(78)，其中，在所述假想交叉点(67)中的两个之间延伸的所述交叉湍流脊(78)形成双交叉湍流脊(78a)，并且从所述假想交叉点(67)中的一个延伸到所述支撑谷(62)中的一个的中间部分(62a)的所述交叉湍流脊(78)形成单交叉湍流脊(78b)。
6.根据权利要求5所述的传热板(2a)，其特征在于，在同一个间隙(76)中，所述交叉湍流脊(78)的三分之一中的至少多个是双交叉湍流脊(78a)，而所述交叉湍流脊(78)中的其余交叉湍流脊是单交叉湍流脊(78b)。
7.根据权利要求5所述的传热板(2a)，其特征在于，如果x是偶数，则两个中间假想纵向直线形成中心假想纵向直线(64a, 64b)，其中，沿着所述中心假想纵向直线(64a, 64b)中的一个，相遇的交叉湍流脊(78)两者都是双交叉湍流脊(78a)，或者相遇的交叉湍流脊(78)两者都是单交叉湍流脊(78b)，其中，沿着所述假想纵向直线(64)中的其余假想纵向直线，相遇的交叉湍流脊(78)中的一个是双交叉湍流脊(78a)，而相遇的交叉湍流脊(78)中的另一个是单交叉湍流脊(78b)。
8.根据权利要求5所述的传热板(2a)，其特征在于，如果x是奇数，则中间假想纵向直线形成中心假想纵向直线，其中，沿着所述中心假想纵向直线，相遇的交叉湍流脊(78)两者都是双交叉湍流脊(78a)，或者相遇的交叉湍流脊(78)两者都是单交叉湍流脊(78b)，其中，沿着所述假想纵向直线(64)中的其余假想纵向直线，相遇的交叉湍流脊(78)中的一个是双交叉湍流脊(78a)，而相遇的交叉湍流脊(78)中的另一个是单交叉湍流脊(78b)。
9.根据权利要求5所述的传热板(2a)，其特征在于，在所述支撑谷(62)中的一个的中间部分(62a)和所述支撑脊(60)中的一个的中间部分(60a)之间延伸的所述湍流脊(68)形成中间湍流脊(80)。
10.根据权利要求9所述的传热板(2a)，其特征在于，所述中间湍流脊(80)中的至少一个布置在所述间隙(76)中的同一个间隙内的每对相邻的单交叉湍流脊(78b)和双交叉湍流脊(78a)中的至少多个的所述单交叉湍流脊(78b)和所述双交叉湍流脊(78a)之间。
11.根据权利要求9所述的传热板(2a)，其特征在于，在同一个间隙(76)中的所述湍流脊(68)的五分之一中的至少多个是中间湍流脊(80)，而所述湍流脊(68)中的其余湍流脊是单交叉湍流脊(78b)。
12.根据权利要求5所述的传热板(2a)，其特征在于，沿着所述假想纵向直线(64)中的同一条假想纵向直线的所述支撑脊(60)的所述顶部部分(60d)和所述支撑谷(62)的所述底部部分(62d)通过支撑侧翼(82)连接，其中，在同一个间隙(76)中的所述湍流脊(68)的所述顶部部分(68d)和所述湍流谷(70)的所述底部部分(70d)通过湍流侧翼(84)连接，其中，至少多个所述湍流脊(68)具有在所述顶部部分(68d)和所述传热板(2a)的第一侧(42)之间延伸的第一湍流侧翼(84a)，以及在所述顶部部分(68d)和所述传热板(2a)的相对的第二侧(44)之间延伸的第二湍流侧翼(84b)，并且其中，至少对于多个所述双交叉湍流脊(78a)，所述第一湍流侧翼(84a)和所述第二湍流侧翼(84b)在所述假想交叉点(67)中的对应假想交叉点处连接到所述支撑侧翼(82)中的相应支撑侧翼。
13.根据权利要求12所述的传热板(2a)，其特征在于，至少对于多个所述单交叉湍流脊(78b)，所述第一湍流侧翼(84a)和所述第二湍流侧翼(84b)中的一个在所述假想交叉点(67)中的对应假想交叉点处连接到所述支撑侧翼(82)，并且所述第一湍流侧翼(84a)和所述第二湍流侧翼(84b)中的另一个连接到所述支撑谷(62)中的对应支撑谷的中间部分(62a)。
14.根据权利要求5所述的传热板(2a)，其特征在于，至少多个所述单交叉湍流脊(78b)沿着它们的纵向延伸部的两个端部部分(68b, 68c)中的至少一个基本上平行于所述横向假想直线(66)延伸，并且其中，至少多个所述双交叉湍流脊(78a)沿着它们的纵向延伸部的两个端部部分(68b, 68c)基本上平行于所述横向假想直线(66)延伸，所述端部部分(68b,68c)布置在中心部分(68a)的相对侧上。
15.根据权利要求1或2所述的传热板(2a)，其特征在于，所述湍流脊(68)中的每一个的中心部分(68a)包括沿着所述中心部分(68a)的相应纵向中心线(c)布置的第一端点(e1)和第二端点(e2)，其中，对于多个所述湍流脊(68)，所述第一端点(e1)相对于所述第二端点(e2)平行于所述传热板(2a)的所述纵向中心轴线(L)移位所述湍流脊(68)之间的间距(p)的(n+0.5)倍，其中n是整数。
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