CN113203307A - 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。其中，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：分配管道，穿设在流体进口内，分配管道具有贯穿其管壁的第一分配孔；多个环形分配结构，各个环形分配结构套设在分配管道外且位于相应的一个换热流道内，环形分配结构的两端分别与相邻两个换热片连接；环形分配结构具有贯穿其内壁和外壁的第二分配孔。本发明有效地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。

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具有二次分配功能的板式换热器，其在冷媒进口处设置分配管，管壁开有一排分配通孔，外部设有一个外套管同样开设一排分配通孔。流体先经分配管通孔流出，在外套管均匀混合后再分配到各流道。

然而，现有技术中的板式换热器的外套管的分配孔需与板间流道准确对准，装配错位则会对分配效果产生较大影响，导致板式换热器的分液效果不稳定，甚至影响板式换热器的分液效率。

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：分配管道，穿设在流体进口内，分配管道具有贯穿其管壁的第一分配孔；多个环形分配结构，各个环形分配结构套设在分配管道外且位于相应的一个换热流道内，环形分配结构的两端分别与相邻两个换热片连接；环形分配结构具有贯穿其内壁和外壁的第二分配孔。

进一步地，第一分配孔包括多个沿分配管道的延伸方向间隔设置的子分配孔，多个子分配孔与多个环形分配结构一一对应地设置。

进一步地，各环形分配结构的第二分配孔在分配管道上的正投影与该环形分配结构相对应的子分配孔间隔设置。

进一步地，前端板上还设置有第一过液口，第一过液口位于流体进口的一侧；其中，沿流体进口至第一过液口的方向上，各环形分配结构的第二分配孔位于该环形分配结构的中心轴线与第一过液口之间。

进一步地，过环形分配结构的中心轴的竖直线L₁与第二分配孔的中心轴线之间呈夹角A设置；其中，夹角A大于等于15°且小于等于25°。

进一步地，子分配孔的中心轴线与过环形分配结构的中心轴的竖直线L₁重合设置。

进一步地，子分配孔的内径大于或者等于2mm；和/或，第二分配孔的内径大于或者等于1mm。

进一步地，分配管道与环形分配结构同轴设置。

进一步地，分配管道的第一端凸出于前端板设置，分配管道的第二端与后端板的内壁相贴合设置。

进一步地，环形分配结构的内径D₁与分配管道的外径D₂之间满足：

进一步地，第一分配孔为多个，多个第一分配孔沿分配管道的周向和/或轴向间隔设置，各个第一分配孔包括多个沿分配管道的延伸方向间隔设置的子分配孔。

进一步地，子分配孔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的内腔连通，第三孔段远离第一孔段的一端与分配管道的内腔连通；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。

进一步地，第二分配孔包括顺次连通的第四孔段、第五孔段及第六孔段，第四孔段远离第六孔段的一端与环形分配结构的内腔连通，第六孔段远离第四孔段的一端与换热流道连通；其中，沿第四孔段至第六孔段的方向上，第四孔段的内径逐渐减小，第六孔段的内径逐渐增大。

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，两相流体先进入分配管道内，并通过分配管道的第一分配孔流入多个环形分配结构内，以完成一级分配。进入环形分配结构内的两相流体在环形分配结构内形成环流，完成环流后的两相流体从第二分配孔分配到各换热流道中，以完成二级分配。这样，两相流体在分配管道和环形分配结构内的上述流动过程提升了两相流体中液相流体和气相流体之间的混合程度，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主视图；

图2示出了图1中的板式换热器的局部剖视图；

图3示出了图2中的板式换热器的B处放大示意图；

图4示出了图2中的板式换热器的环形分配结构的立体结构示意图；以及

图5示出了图2中的板式换热器的分配管道的立体结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、前端板；11、流体进口；12、第一过液口；13、流体出口；14、第二过液口；20、后端板；30、换热片；40、换热流道；50、环形分配结构；51、第二分配孔；80、分配管道；81、第一分配孔；811、子分配孔。

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。板式换热器还包括分配管道80和多个环形分配结构50。其中，分配管道80穿设在流体进口11内，分配管道80具有贯穿其管壁的第一分配孔81。各个环形分配结构50套设在分配管道80外且位于相应的一个换热流道40内，环形分配结构50的两端分别与相邻两个换热片30连接。环形分配结构50具有贯穿其内壁和外壁的第二分配孔51。

应用本实施例的技术方案，两相流体先进入分配管道80内，并通过分配管道80的第一分配孔81流入多个环形分配结构50内，以完成一级分配。进入环形分配结构50内的两相流体在环形分配结构50内形成环流，完成环流后的两相流体从第二分配孔51分配到各换热流道40中，以完成二级分配。这样，两相流体在分配管道80和环形分配结构50内的上述流动过程提升了两相流体中液相流体和气相流体之间的混合程度，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。

在本实施例中，进入分配管道80内的两相流体先通过第一分配孔81进入至环形分配结构50内，再通过第二分配孔51流入换热流道40内，由于两相流体能够在环形分配结构50中进行环流，进而使得两相流体中的液相流体和气相流体在进入换热流道40之前进行充分地混合，进而提升了板式换热器的换热效率。

在本实施例中，多个环形分配结构50与多个换热流道40一一对应地设置，提升了环形分配结构50的通用性，若改变了换热片30的数量，只需改变环形分配结构50的数量即可，降低了工作人员的劳动强度。

在本实施例中，本实施例中的板式换热器与现有技术中板式换热器的换热能力对比情况如表1所示：

表1本实施例中的板式换热器与现有技术中板式换热器的换热能力对比

经表1可知：在相同工况条件下，本实施例中的板式换热器与现有技术中的板式换热器相比，本实施例中的板式换热器的换热能力增加0.61kw，整体换热效果提升4％左右。

可选地，第一分配孔81包括多个沿分配管道80的延伸方向间隔设置的子分配孔811，多个子分配孔811与多个环形分配结构50一一对应地设置。这样，上述设置一方面提升了第一分配孔81的分配量，进而避免两相流体在分配管道80内发生堵塞而影响两相流体的正常流动；另一方面确保两相流体在进入各换热流道40之前均经过环形分配结构50并在环形分配结构50内进行环流，进一步确保进入板式换热器内的两相流体在各换热流道40内均匀分配。

在本实施例中，多个子分配孔811与多个换热流道40一一对应地设置。这样，在两相流体进入至分配管道80内后，上述设置能够避免分配管道80内产生较大的压降而影响分配管道80的使用寿命。

在本实施例中，各环形分配结构50的第二分配孔51在分配管道80上的正投影与该环形分配结构50相对应的子分配孔811间隔设置。这样，上述设置使得第二分配孔51与其相对应的子分配孔811错开设置，进而确保从子分配孔811流出的两相流体能够在环形分配结构50内进行环流，以使两相流体中的气相流体和液相流体进行充分地混合，提升了板式换热器的换热效率。

在本实施例中，分配管道80与环形分配结构50同轴设置。这样，上述设置使得分配管道80与环形分配结构50之间的间隙处处一致，进而使得两相流体均匀地进入至各环形分配结构50内，进一步提升了板式换热器内两相流体的分配均匀性。

需要说明的是，第二分配孔51在分配管道80上的正投影指的是第二分配孔51沿分配管道80的径向在分配管道80上的投影。

如图1所示，前端板10上还设置有第一过液口12，第一过液口12位于流体进口11的一侧。其中，沿流体进口11至第一过液口12的方向上，各环形分配结构50的第二分配孔51位于该环形分配结构50的中心轴线与第一过液口12之间。这样，第一过液口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。上述设置确保第二分配孔51位于板式换热器内靠近第一过液口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。

如图4所示，过环形分配结构50的中心轴的竖直线L₁与第二分配孔51的中心轴线之间呈夹角A设置。其中，夹角A大于等于15°且小于等于25°。这样，夹角A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A为20°。这样，上述设置使得第二分配孔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A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°。

在本实施例中，子分配孔811的中心轴线与过环形分配结构50的中心轴的竖直线L₁重合设置。这样，上述设置使得子分配孔811位于环形分配结构50的中心轴的正上方，从子分配孔811流出的两相流体能够在其自重下在环形分配结构50内进行充分地环流，以确保两相流体中的气相流体和液相流体进行良好的混合。

可选地，子分配孔811的内径大于或者等于2mm。这样，子分配孔811内径的上述取值范围能够避免分配管道80内产生较大压降，延长了分配管道80的使用寿命。

可选地，子分配孔811的内径小于换热流道40的宽度(形成换热流道40的两个换热片30之间的距离)。

可选地，第二分配孔51的内径大于或者等于1mm。

如图1所示，前端板10还具有流体出口13和第二过液口14，第二过液口14用于供水流出且位于第一过液口12的上方，流体出口13位于流体进口11的上方。

如图1和图2所示，分配管道80的第一端凸出于前端板10设置，分配管道80的第二端与后端板20的内壁相贴合设置。这样，分配管道80的长度大于前端板10和后端板20之间距离且贯穿多个换热流道40，以便两相流体进入分配管道80内。

在本实施例中，分配管道80与前端板10通过钎焊的方式固定连接。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，环形分配结构50的内径D₁与分配管道80的外径D₂之间满足：

这样，上述设置使得进入至环形分配结构50内的两相流体能够在环形分配结构50内进行充分地混合，以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，环形分配结构50的内径D₁与分配管道80的外径D₂之间满足：

需要说明的是，环形分配结构50的内径D₁与分配管道80的外径D₂之间的关系不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，

或者

可选地，第一分配孔81为多个，多个第一分配孔81沿分配管道80的周向和/或轴向间隔设置，各个第一分配孔81包括多个沿分配管道80的延伸方向间隔设置的子分配孔811。这样，上述设置使得第一分配孔81的设置更加灵活，以满足不同的使用需求和工况。

可选地，子分配孔811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分配管道80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，在两相流体进入分配管道80内后，由于子分配孔811的孔径先减小后增大，故两相流体会受到子分配孔811内阻力的影响，以使两相流体在子分配孔811内形成混流，进而实现了气相流体和液相流体的初步融合。

可选地，第二分配孔51包括顺次连通的第四孔段、第五孔段及第六孔段，第四孔段远离第六孔段的一端与环形分配结构50的内腔连通，第六孔段远离第四孔段的一端与换热流道40连通。其中，沿第四孔段至第六孔段的方向上，第四孔段的内径逐渐减小，第六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，由于第二分配孔51的孔径先减小后增大，故两相流体会受到第二分配孔51内阻力的影响，以使两相流体在第二分配孔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：

两相流体先进入分配管道内，并通过分配管道的第一分配孔流入多个环形分配结构内，以完成一级分配。进入环形分配结构内的两相流体在环形分配结构内形成环流，完成环流后的两相流体从第二分配孔分配到各换热流道中，以完成二级分配。这样，两相流体在分配管道和环形分配结构内的上述流动过程提升了两相流体中液相流体和气相流体之间的混合程度，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 (14)

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：

分配管道(80)，穿设在所述流体进口(11)内，所述分配管道(80)具有贯穿其管壁的第一分配孔(81)；

多个环形分配结构(50)，各个所述环形分配结构(50)套设在所述分配管道(80)外且位于相应的一个所述换热流道(40)内，所述环形分配结构(50)的两端分别与相邻两个所述换热片(30)连接；所述环形分配结构(50)具有贯穿其内壁和外壁的第二分配孔(51)。

2.根据权利要求1所述的板式换热器，其特征在于，所述第一分配孔(81)包括多个沿所述分配管道(80)的延伸方向间隔设置的子分配孔(811)，多个所述子分配孔(811)与多个所述环形分配结构(50)一一对应地设置。

3.根据权利要求2所述的板式换热器，其特征在于，各环形分配结构(50)的第二分配孔(51)在所述分配管道(80)上的正投影与该环形分配结构(50)相对应的子分配孔(811)间隔设置。

4.根据权利要求1所述的板式换热器，其特征在于，所述前端板(10)上还设置有第一过液口(12)，所述第一过液口(12)位于所述流体进口(11)的一侧；其中，沿所述流体进口(11)至所述第一过液口(12)的方向上，各所述环形分配结构(50)的第二分配孔(51)位于该环形分配结构(50)的中心轴线与所述第一过液口(12)之间。

5.根据权利要求1所述的板式换热器，其特征在于，过所述环形分配结构(50)的中心轴的竖直线L₁与所述第二分配孔(51)的中心轴线之间呈夹角A设置；其中，所述夹角A大于等于15°且小于等于25°。

6.根据权利要求2所述的板式换热器，其特征在于，所述子分配孔(811)的中心轴线与过所述环形分配结构(50)的中心轴的竖直线L₁重合设置。

7.根据权利要求2所述的板式换热器，其特征在于，所述子分配孔(811)的内径大于或者等于2mm；和/或，所述第二分配孔(51)的内径大于或者等于1mm。

8.根据权利要求1所述的板式换热器，其特征在于，所述分配管道(80)与所述环形分配结构(50)同轴设置。

9.根据权利要求1所述的板式换热器，其特征在于，所述分配管道(80)的第一端凸出于所述前端板(10)设置，所述分配管道(80)的第二端与所述后端板(20)的内壁相贴合设置。

10.根据权利要求1所述的板式换热器，其特征在于，所述环形分配结构(50)的内径D₁与所述分配管道(80)的外径D₂之间满足：

11.根据权利要求1所述的板式换热器，其特征在于，所述第一分配孔(81)为多个，多个所述第一分配孔(81)沿所述分配管道(80)的周向和/或轴向间隔设置，各个所述第一分配孔(81)包括多个沿所述分配管道(80)的延伸方向间隔设置的子分配孔(811)。

12.根据权利要求2所述的板式换热器，其特征在于，所述子分配孔(811)包括顺次连通的第一孔段、第二孔段及第三孔段，所述第一孔段远离所述第三孔段的一端与所述环形分配结构(50)的内腔连通，所述第三孔段远离所述第一孔段的一端与所述分配管道(80)的内腔连通；其中，沿所述第一孔段至所述第三孔段的方向上，所述第一孔段的内径逐渐减小，所述第三孔段的内径逐渐增大。

13.根据权利要求2所述的板式换热器，其特征在于，所述第二分配孔(51)包括顺次连通的第四孔段、第五孔段及第六孔段，所述第四孔段远离所述第六孔段的一端与所述环形分配结构(50)的内腔连通，所述第六孔段远离所述第四孔段的一端与所述换热流道(40)连通；其中，沿所述第四孔段至所述第六孔段的方向上，所述第四孔段的内径逐渐减小，所述第六孔段的内径逐渐增大。

14.一种换热系统，其特征在于，包括权利要求1至13中任一项所述的板式换热器。

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