CN113188355B - 板式换热器及具有其的换热系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种板式换热器及具有其的换热系统。板式换热器包括前端板、后端板及位于前端板和后端板之间的多个换热片，相邻的两个换热片之间形成换热流道，前端板上设置有流体进口，板式换热器还包括：流体接管；加速结构，加速结构具有第一过液孔、加速内腔和第二过液孔，第一过液孔与流体接管连通，第二过液孔与流体进口连通；其中，加速内腔包括相互连通的第一子内腔和第二子内腔，第一子内腔和第二子内腔沿加速结构内两相流体的流向间隔布置；沿第一过液孔至第二过液孔的方向上，第一子内腔的横截面积逐渐减小，第二子内腔的横截面积逐渐增大。本发明解决了现有技术中板式换热器的两相流体在流道内的分配不均的问题。

Description

板式换热器及具有其的换热系统

技术领域

本发明涉及板式换热器技术领域，具体而言，涉及一种板式换热器及具有其的换热系统。

背景技术

目前，板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器，具有传热效率高、质量轻、占用空间小、结构紧凑、易维修维护等优点，在空调领域应用广泛。具体地，影响板式换热器性能的主要原因是两相流体在流道间的分配不均，流体入口侧通常为气液两相混合物，在液相流体分配较少的流道，流体提前“蒸干”，换热效果变差；在液相流体分配较多的流道，蒸发不完全，导致整体换热量降低。

在现有技术中，为了解决上述分液不均的问题，现有技术中公开了一种制冷蒸发分配器，其在中空的壳体中填充螺旋阻力网，通过螺旋运动对进口流体进行加速，再经过喷射孔喷入对应的流道，实现均匀分配。然而，现有技术中的螺旋网板的设计加工较为复杂，成本较高，螺旋阻力网虽然具有过滤作用，但基于方便更换过滤装置的考虑，该功能往往在入口前就已经实现，若杂物堵塞滤网则会对分配效果产生较大影响，影响板式换热器的分液效果和分液效率。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种板式换热器及具有其的换热系统，以解决现有技术中板式换热器的两相流体在流道内的分配不均的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种板式换热器，包括前端板、后端板及位于前端板和后端板之间的多个换热片，相邻的两个换热片之间形成换热流道，前端板上设置有流体进口，板式换热器还包括：流体接管；加速结构，加速结构具有第一过液孔、加速内腔和第二过液孔，第一过液孔通过加速内腔与第二过液孔连通；第一过液孔与流体接管连通，第二过液孔与流体进口连通；其中，加速内腔包括相互连通的第一子内腔和第二子内腔，第一子内腔和第二子内腔沿加速结构内两相流体的流向间隔布置；沿第一过液孔至第二过液孔的方向上，第一子内腔的横截面积逐渐减小，第二子内腔的横截面积逐渐增大。

进一步地，加速内腔还包括：第三子内腔，第一子内腔通过第三子内腔与第二子内腔连通；其中，沿第一过液孔至第二过液孔的方向上，第三子内腔的横截面积的尺寸相同。

进一步地，流体接管为圆管，第一过液孔为圆孔，圆管与圆孔同轴设置，圆管的内径D₁与圆孔的直径D₂一致。

进一步地，第三子内腔的横截面为圆面，圆面的直径D₃与圆孔的直径D₂之间满足：

进一步地，第一子内腔的内表面由弧线绕第一子内腔的中心轴环绕形成；或者，第一子内腔的内表面由斜线绕第一子内腔的中心轴环绕形成。

进一步地，第二子内腔的内表面由弧线绕第二子内腔的中心轴环绕形成；或者，第二子内腔的内表面由斜线绕第二子内腔的中心轴环绕形成。

进一步地，流体接管的一端具有安装凹部，加速结构包括：加速本体，第一过液孔、加速内腔和第二过液孔均设置在加速本体上；第一延伸部，第一延伸部设置在加速本体远离前端板的一端且朝向流体接管延伸，第一延伸部伸入安装凹部内且与安装凹部限位配合。

进一步地，加速本体朝向前端板的一端具有第二延伸部，第二延伸部朝向远离流体接管的方向延伸，第二延伸部伸入流体进口内且与流体进口限位配合。

进一步地，加速结构的外周面为锥形面。

进一步地，板式换热器还包括：环形分配结构，与流体进口相对设置且位于换热流道内，环形分配结构的两端分别延伸至两个换热片上，环形分配结构具有分配孔，分配孔的两端分别与环形分配结构的内腔和换热流道连通。

进一步地，环形分配结构为多个，多个环形分配结构与多个换热流道一一对应地设置。

根据本发明的另一方面，提供了一种换热系统，包括上述的板式换热器。

应用本发明的技术方案，流体接管通过加速结构与前端板连接，加速结构具有加速内腔，且加速内腔包括相互连通的第一子内腔和第二子内腔，沿第一过液孔至第二过液孔的方向上，第一子内腔的横截面积逐渐减小，第二子内腔的横截面积逐渐增大，以用于对进入至加速内腔中的两相流体进行提速。这样，两相流体先进入至流体接管内，再通过流体接管流入加速结构内，第一子内腔能够提高两相流体的流速，以使气相流体和液相流体进行充分地混合，第二子内腔的上述设置使得从其流出的两相流体形成雾式喷射流，较大程度地改善了板式换热器的分配性能，进而解决了现有技术中板式换热器的两相流体在流道内的分配不均的问题，以使进入各换热流道内的两相流体进行充分地混合，使得板式换热器内的两相流体的分配效果更佳，提升了板式换热器的换热效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的板式换热器的实施例的立体结构示意图；

图2示出了图1中的板式换热器的剖视图；

图3示出了图2中的板式换热器的A处放大示意图；

图4示出了图1中的板式换热器的局部剖视图；以及

图5示出了图1中的板式换热器的加速结构的立体结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、前端板；11、流体进口；12、进液口；13、流体出口；14、出液口；20、后端板；30、换热片；40、换热流道；50、环形分配结构；51、分配孔；60、流体接管；61、安装凹部；70、加速结构；71、第一过液孔；72、加速内腔；721、第一子内腔；722、第二子内腔；723、第三子内腔；73、第二过液孔；74、加速本体；741、第二延伸部；75、第一延伸部。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

为了解决现有技术中板式换热器的两相流体在流道内的分配不均的问题，本申请提供了一种板式换热器及具有其的换热系统。

如图1至图5所示，板式换热器包括前端板10、后端板20及位于前端板10和后端板20之间的多个换热片30，相邻的两个换热片30之间形成换热流道40，前端板10上设置有流体进口11，板式换热器还包括流体接管60和加速结构70。加速结构70具有第一过液孔71、加速内腔72和第二过液孔73，第一过液孔71通过加速内腔72与第二过液孔73连通；第一过液孔71与流体接管60连通，第二过液孔73与流体进口11连通。其中，加速内腔72包括相互连通的第一子内腔721和第二子内腔722，第一子内腔721和第二子内腔722沿加速结构70内两相流体的流向间隔布置；沿第一过液孔71至第二过液孔73的方向上，第一子内腔721的横截面积逐渐减小，第二子内腔722的横截面积逐渐增大。

应用本实施例的技术方案，流体接管60通过加速结构70与前端板10连接，加速结构70具有加速内腔72，且加速内腔72包括相互连通的第一子内腔721和第二子内腔722，沿第一过液孔71至第二过液孔73的方向上，第一子内腔721的横截面积逐渐减小，第二子内腔722的横截面积逐渐增大，以用于对进入至加速内腔72中的两相流体进行提速。这样，两相流体先进入至流体接管60内，再通过流体接管60流入加速结构70内，第一子内腔721能够提高两相流体的流速，以使气相流体和液相流体进行充分地混合，第二子内腔722的上述设置使得从其流出的两相流体形成雾式喷射流，较大程度地改善了板式换热器的分配性能，进而解决了现有技术中板式换热器的两相流体在流道内的分配不均的问题，以使进入各换热流道内的两相流体进行充分地混合，使得板式换热器内的两相流体的分配效果更佳，提升了板式换热器的换热效率。

在本实施例中，通过在板式换热器的流体进口11处增加加速结构70，以使不同进口状态的两相流体均可以转换为高流速均相混合的状态，获得较好的分配效果，最终提升了板式换热器的换热性能。

如图3所示，加速内腔72还包括第三子内腔723。第一子内腔721通过第三子内腔723与第二子内腔722连通。其中，沿第一过液孔71至第二过液孔73的方向上，第三子内腔723的横截面积的尺寸相同。这样，第三子内腔723为流动混合区域，由于第三子内腔723处的横截面积的尺寸小于第一子内腔721和第二子内腔722的横截面积的尺寸，则第三子内腔723内的压力相对于第一子内腔721和第二子内腔722中的压力较大，以使流入第三子内腔723内的两相流体能够在压力下进行充分地混合，并在第二子内腔722处形成雾式喷射流，使得板式换热器内的两相流体的分配效果更佳。

需要说明的是，第三子内腔723的横截面积的尺寸相同指的是：第三子内腔723的横截面的大小和形状均一致。

在本实施例中，流体接管60为圆管，第一过液孔71为圆孔，圆管与圆孔同轴设置，圆管的内径D₁与圆孔的直径D₂一致。这样，上述设置能够防止两相流体在流体接管60和和加速结构70的连接处发生堵塞而影响两相流体的正常流入，提升了板式换热器的运行可靠性。同时，上述设置使得流体接管60和第一过液孔71的加工更加容易、简便，降低了板式换热器的加工成本。

在本实施例中，流体接管60和加速结构70之间通过钎焊的方式固定连接，进而提升了二者之间的连接稳定性。

可选地，第三子内腔723的横截面为圆面，圆面的直径D₃与圆孔的直径D₂之间满足：

这样，在确保加速结构70能够对两相流体进行加速的前提下，上述设置使得两相流体在第三子内腔723中进行充分地混合，以使两相流体在加速结构70内以适当的流速流动，也降低了工作人员的加工难度。

在本实施例中，第一子内腔721和第三子内腔723之间通过弧面过渡连接，第二子内腔722和第三子内腔723之间通过弧面过渡连接，以减小两相流体在加速内腔72中的流动阻力。

可选地，第一子内腔721的内表面由弧线绕第一子内腔721的中心轴环绕形成；或者，第一子内腔721的内表面由斜线绕第一子内腔721的中心轴环绕形成。这样，两相流体在第一子内腔721内流动的过程中，上述设置使得两相流体在第一子内腔721内进行一定的缓冲，以避免气相流体和液相流体分离，以使二者的混合更加均匀。同时，上述设置使得第一子内腔721的结构更加灵活，以满足不同的使用需求和工况。

在本实施例中，第一子内腔721的内表面由弧线绕第一子内腔721的中心轴环绕形成，进一步减小了两相流体在第一子内腔721流动过程中受到的流动阻力，以确保两相流体在加速内腔72内顺畅地流动，提升了板式换热器的换热效率。

可选地，第二子内腔722的内表面由弧线绕第二子内腔722的中心轴环绕形成；或者，第二子内腔722的内表面由斜线绕第二子内腔722的中心轴环绕形成。这样，两相流体在第二子内腔722内流动的过程中，上述设置使得两相流体在第二子内腔722内进行一定的缓冲，以避免气相流体和液相流体分离，以使二者的混合更加均匀。同时，上述设置使得第二子内腔722的结构更加灵活，以满足不同的使用需求和工况。

在本实施例中，第二子内腔722的内表面由弧线绕第二子内腔722的中心轴环绕形成，进一步减小了两相流体在第二子内腔722流动过程中受到的流动阻力，以确保两相流体在加速内腔72内顺畅地流动，提升了板式换热器的换热效率。

如图3和图5所示，流体接管60的一端具有安装凹部61，加速结构70包括加速本体74和第一延伸部75。其中，第一过液孔71、加速内腔72和第二过液孔73均设置在加速本体74上。第一延伸部75设置在加速本体74远离前端板10的一端且朝向流体接管60延伸，第一延伸部75伸入安装凹部61内且与安装凹部61限位配合。这样，在流体接管60和加速结构70进行装配的过程中，可通过第一延伸部75和安装凹部61进行定位，不仅便于工作人员对流体接管60和加速结构70进行装配，也提升了流体接管60和加速结构70的装配精度。

具体地，安装凹部61为环形凹部，第一延伸部75呈环形，第一延伸部75伸入环形凹部内且与环形凹部限位止挡，以实现二者之间的限位配合。之后，工作人员对流体接管60和加速结构70的连接处进行钎焊。

需要说明的是，第一延伸部75的结构不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，第一延伸部75包括多个弧形段，多个弧形段绕环形凹部的中心轴间隔设置，且各弧形段与环形凹部同轴设置。

需要说明的是，流体接管60和加速结构70之间的定位方式不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，流体接管60的一端具有第一延伸部，加速本体74具有安装凹部，第一延伸部伸入安装凹部内且与安装凹部限位配合。

如图5所示，加速本体74朝向前端板10的一端具有第二延伸部741，第二延伸部741朝向远离流体接管60的方向延伸，第二延伸部741伸入流体进口11内且与流体进口11限位配合。在加速结构70和前端板10进行装配的过程中，可通过第二延伸部741和流体进口11进行定位，不仅便于工作人员对加速结构70和前端板10进行装配，也提升了加速结构70和前端板10的装配精度。

具体地，流体进口11为圆孔，第二延伸部741呈环形，第二延伸部741伸入圆孔内且与圆孔限位止挡，以实现二者之间的限位配合。之后，工作人员对加速结构70和前端板10的连接处进行钎焊。

需要说明的是，第二延伸部741的结构不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，第二延伸部741包括多个弧形段，多个弧形段绕环形凹部的中心轴间隔设置，且各弧形段与环形凹部同轴设置。

在本实施例中，加速结构70的外周面为锥形面。这样，上述设置使得加速结构70的整体外形为锥台状，中部为流动混合区，进而提升了加速结构70的整体结构强度，延长了加速结构70的使用寿命。

如图2和图3所示，板式换热器还包括环形分配结构50。其中，环形分配结构50与流体进口11相对设置且位于换热流道40内，环形分配结构50的两端分别延伸至两个换热片30上，环形分配结构50具有分配孔51，分配孔51的两端分别与环形分配结构50的内腔和换热流道40连通。这样，待两相流体穿过加速结构70后流入环形分配结构50内，在两相流体穿过分配孔51的过程中，分配孔51的上述设置增加了两相流体的流动阻力，以使两相流体中的气相流体和液相流体在压力作用下进行良好的混合。进而使得板式换热器内的两相流体的分配效果更佳，提升了板式换热器的换热效率。

可选地，环形分配结构50为多个，多个环形分配结构50与多个换热流道40一一对应地设置。这样，由于环形分配结构50为多个，且多个环形分配结构50与多个换热流道40一一对应地设置，以使进入流体进口11内的两相流体被均匀分配，进一步解决了现有技术中板式换热器的两相流体在流道内的分配不均的问题，以使进入各换热流道40内的两相流体进行充分地混合，使得板式换热器内的两相流体的分配效果更佳，提升了板式换热器的换热效率。

在本实施例中，各环形分配结构50与一个换热流道40对应设置，该环形分配结构50的两端分别延伸至形成上述换热流道40的两个换热片30上。环形分配结构50的两端均以钎焊的方式固定在两个换热片30上，环形分配结构50的厚度与换热流道40的宽度一致。

如图1所示，前端板10上还设置有进液口12，进液口12位于流体进口11的一侧。其中，沿流体进口11至进液口12的方向上，各环形分配结构50的分配孔51位于该环形分配结构50的中心轴线与进液口12之间。这样，进液口12用于供水进入，进入板式换热器内的水能够与换热片30和两相流体进行换热，进而对换热片30和两相流体进行降温、冷却。上述设置确保分配孔51位于板式换热器内靠近进液口12的一侧，以使两相流体靠近水，通过水对两相流体进行良好的降温。

可选地，过环形分配结构50的中心轴的竖直线L₁与分配孔51的中心轴线之间呈夹角B设置。其中，夹角B大于等于15°且小于等于25°。这样，夹角B的上述取值范围最大程度地提升了两相流体的混合均匀度，进而提升了板式换热器的换热效率。同时，上述设置能够避免环形分配结构50内产生流动死区，提升了两相流体在环形分配结构50内的流动流畅性。

在本实施例中，夹角B为20°。这样，上述设置使得分配孔51的加工更加容易、简便，降低了加工难度和加工成本。

需要说明的是，夹角B的取值不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，夹角A为18°、或22°。

如图1所示，前端板10还具有流体出口13和出液口14，出液口14用于供水流出且位于进液口12的上方，流体出口13位于流体进口11的上方。

在本实施例中，环形分配结构50的两端均以钎焊的方式固定在两个换热片30上，环形分配结构50的厚度与换热流道40的宽度一致。

可选地，分配孔51包括顺次连通的第一孔段、第二孔段及第三孔段，第一孔段远离第三孔段的一端与环形分配结构50的内腔连通，第三孔段远离第一孔段的一端与换热流道40的内腔连通。其中，沿第一孔段至第三孔段的方向上，第一孔段的内径逐渐减小，第三孔段的内径逐渐增大。这样，在两相流体进入环形分配结构50内后，由于分配孔51的孔径先减小后增大，故两相流体会受到分配孔51内阻力的影响，以使两相流体在分配孔51内形成混流，进而实现了气相流体和液相流体的初步融合。

本申请还提供了一种换热系统(未示出)，包括上述的板式换热器。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

流体接管通过加速结构与前端板连接，加速结构具有加速内腔，且加速内腔包括相互连通的第一子内腔和第二子内腔，沿第一过液孔至第二过液孔的方向上，第一子内腔的横截面积逐渐减小，第二子内腔的横截面积逐渐增大，以用于对进入至加速内腔中的两相流体进行提速。这样，两相流体先进入至流体接管内，再通过流体接管流入加速结构内，第一子内腔能够提高两相流体的流速，以使气相流体和液相流体进行充分地混合，第二子内腔的上述设置使得从其流出的两相流体形成雾式喷射流，较大程度地改善了板式换热器的分配性能，进而解决了现有技术中板式换热器的两相流体在流道内的分配不均的问题，以使进入各换热流道内的两相流体进行充分地混合，使得板式换热器内的两相流体的分配效果更佳，提升了板式换热器的换热效率。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种板式换热器，包括前端板（10）、后端板（20）及位于所述前端板（10）和所述后端板（20）之间的多个换热片（30），相邻的两个所述换热片（30）之间形成换热流道（40），所述前端板（10）上设置有流体进口（11），其特征在于，所述板式换热器还包括：

流体接管（60），所述流体接管（60）的一端具有安装凹部（61）；

加速结构（70），所述加速结构（70）具有第一过液孔（71）、加速内腔（72）和第二过液孔（73），所述第一过液孔（71）通过所述加速内腔（72）与所述第二过液孔（73）连通；所述第一过液孔（71）与所述流体接管（60）连通，所述第二过液孔（73）与所述流体进口（11）连通；

其中，所述加速内腔（72）包括相互连通的第一子内腔（721）和第二子内腔（722），所述第一子内腔（721）和所述第二子内腔（722）沿所述加速结构（70）内两相流体的流向间隔布置；沿所述第一过液孔（71）至所述第二过液孔（73）的方向上，所述第一子内腔（721）的横截面积逐渐减小，所述第二子内腔（722）的横截面积逐渐增大；

所述加速结构（70）包括：

加速本体（74），所述第一过液孔（71）、所述加速内腔（72）和所述第二过液孔（73）均设置在所述加速本体（74）上；

第一延伸部（75），所述第一延伸部（75）设置在所述加速本体（74）远离所述前端板（10）的一端且朝向所述流体接管（60）延伸，所述第一延伸部（75）伸入所述安装凹部（61）内且与所述安装凹部（61）限位配合。

2.根据权利要求1所述的板式换热器，其特征在于，所述加速内腔（72）还包括：

第三子内腔（723），所述第一子内腔（721）通过所述第三子内腔（723）与所述第二子内腔（722）连通；其中，沿所述第一过液孔（71）至所述第二过液孔（73）的方向上，所述第三子内腔（723）的横截面积的尺寸相同。

3.根据权利要求2所述的板式换热器，其特征在于，所述流体接管（60）为圆管，所述第一过液孔（71）为圆孔，所述圆管与所述圆孔同轴设置，所述圆管的内径

与所述圆孔的直径

一致。

4.根据权利要求3所述的板式换热器，其特征在于，所述第三子内腔（723）的横截面为圆面，所述圆面的直径

与所述圆孔的直径

之间满足：

。

5.根据权利要求1所述的板式换热器，其特征在于，所述第一子内腔（721）的内表面由弧线绕所述第一子内腔（721）的中心轴环绕形成；或者，所述第一子内腔（721）的内表面由斜线绕所述第一子内腔（721）的中心轴环绕形成。

6.根据权利要求1所述的板式换热器，其特征在于，所述第二子内腔（722）的内表面由弧线绕所述第二子内腔（722）的中心轴环绕形成；或者，所述第二子内腔（722）的内表面由斜线绕所述第二子内腔（722）的中心轴环绕形成。

7.根据权利要求1所述的板式换热器，其特征在于，所述加速本体（74）朝向所述前端板（10）的一端具有第二延伸部（741），所述第二延伸部（741）朝向远离所述流体接管（60）的方向延伸，所述第二延伸部（741）伸入所述流体进口（11）内且与所述流体进口（11）限位配合。

8.根据权利要求1所述的板式换热器，其特征在于，所述加速结构（70）的外周面为锥形面。

9.根据权利要求1所述的板式换热器，其特征在于，所述板式换热器还包括：

环形分配结构（50），与所述流体进口（11）相对设置且位于所述换热流道（40）内，所述环形分配结构（50）的两端分别延伸至两个所述换热片（30）上，所述环形分配结构（50）具有分配孔（51），所述分配孔（51）的两端分别与所述环形分配结构（50）的内腔和所述换热流道（40）连通。

10.根据权利要求9所述的板式换热器，其特征在于，所述环形分配结构（50）为多个，多个所述环形分配结构（50）与多个所述换热流道（40）一一对应地设置。

11.一种换热系统，其特征在于，包括权利要求1至10中任一项所述的板式换热器。

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