CN113670109A - 一种换热板片、换热模块及换热器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种换热板片、换热模块及换热器，所述换热板片，包括在所述换热板片上设置第一换热流道，在所述换热板片的至少一端设置弯折部，所述弯折部用于封堵相邻两块换热板片之间的换热流道。本发明所述的换热板片、换热模块及换热器，结构巧妙，便于加工，在保证换热器使用时换热性能的基础上，大大降低了生产成本，提高了生产效率。

Description

一种换热板片、换热模块及换热器

技术领域

本发明涉及热交换设备技术领域，特别涉及一种换热板片、换热模块及换热器。

背景技术

板式换热器是一种紧凑、高效的换热器，广泛应用于动力、化工、空调等行业中，它还是新能源如余热利用等应用中的关键设备。在空调系统中，板式换热器一般被用作蒸发器和冷凝器，在新能源汽车中，还被用于电池热管理系统中，用于制冷剂和冷却液之间的热交换。

一般的，根据冷媒进出口位置的不同，分为两种方式，一种是冷媒的进出口在异侧，称为“对交流”板式换热器；另一种是冷媒的进出口在同侧，称为“单边流”板式换热器。目前市场上出现的板式换热器的板片多为金属板，每一层换热板片在没有设置进出口的端部一般是通过封头板进行封堵。

在目前的锅炉或者其他需要利用回收高温烟气能量的地方，一般都需要用烟气换热器进行换热，现有的烟气换热器一般采用金属材料制备的换热流道形成的换热器。但申请人在实际生产应用过程中研究发现，在气气换热流道或者气液换热流道的换热器中，采用金属换热流道形成的换热器，成本较高；随着非金属材料的性能的开发及相关工艺的发展，有些气相换热流道中已开始使用非金属材料制作的耐蚀换热器。

但是，在不同的换热流道之间，一般是通过封板或者密封条进行封堵，封板与板片连接时，换热器组件装配工艺较为复杂，极易造成密封条或者封板的密封功能下降，导致泄漏甚至失效，严重地影响板式换热器的使用性能。同时，换热流道的两端在运行一段时间后换热管会在烟气的腐蚀作用下出现表层增厚，换热效率下降，严重时出现局部渗漏现象等，不仅影响换热器的使用效果和使用寿命，还需对设备进行定期清洗，维护成本高等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种换热板片、换热模块及换热器，以解决上述技术问题中的至少一个。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种换热板片，所述换热板片上设置第一换热流道，在所述换热板片的至少一端设置弯折部，所述弯折部用于封堵相邻两块换热板片之间的换热流道。

本发明所述的换热板片，通过在换热板片的至少一端设置的弯折部，该弯折部用于封堵相邻两块换热板片之间的换热流道，从而使得换热板片上设置第一换热流道和与其相邻换热板片之间的换热流道沿不同的流动方向进行流动，并且取消了封堵板的设置，减少了零件的设置并且简化了加工工艺，降低了换热器的生产成本，提高了加工效率。

进一步的，在所述弯折部上靠近所述第一换热流道的一侧设置有加劲肋。

该设置便于提高弯折部的强度，保证了弯折部封堵的可靠性，同时，加劲肋的设置还有助于对第一换热流道在端部的分流作用，进一步提高了换热板片换热的可靠性。

进一步的，所述换热板片在所述第一换热流道的两端分别设置有第一弯折部和第二弯折部，所述第一弯折部、所述第二弯折部分别用于相邻两块换热板片之间形成换热流道两端的封堵。

该设置使得相邻两块换热板片之间的换热流道两端的封堵板都可以被取消，进一步降低成本和提高生产效率。

进一步的，所述换热板片包括上板、下板，在所述上板和所述下板之间设置有隔板，所述隔板设置至少两道，所述隔板与所述上板、下板之间形成第一换热流道。

进一步的，所述第一弯折部包括第一上折板和第一下折板，所述第一上折板设置在所述上板上，所述第一下折板设置在所述下板上；所述第二弯折部包括第二上折板、第二下折板，所述第二上折板设置在所述上板上，所述第二下折板设置在所述下板上。

进一步的，在所述第一上折板远离所述上板的一端设置第一水平部；在所述第一下折板远离所述下板上一端设置第二水平部；在所述第二上折板远离所述上板的一端设置第三水平部；在所述第二下折板远离所述下板上一端设置第四水平部；所述第一水平部、所述第二水平部、所述第三水平部、所述第四水平部与所述第一换热流道内的流动方向平行设置。

水平部的设置便于提高两个换热板片粘结连接时的便捷性，便于生产，连接稳定、可靠，封堵效果极佳。

进一步的，所述隔板设置N个，N≥3，N道隔板将所述第一换热流道分隔呈N-1道流道空间。

该设置公开了一种换热板片的具体结构，通过设置的多道隔板将第一换热流道形成多个流道空间，进一步提高换热板片换热的均匀性和可靠性，同时能够减少第一换热流道内的阻塞和积垢。

进一步的，所述弯折部包括至少一个弯折板，所述弯折板与所述第一换热流道的流向呈夹角α设置，α取30°～150°之间的任意数值。

该设置保证了弯折部对相邻两块换热板片之间的换热流道进行封堵的可靠性，同时，弯折部的多个弯折板还有助于第一换热流道内的换热介质在端部流动时进行导流。

进一步的，所述换热板片由非金属材料制成。

该设置便于加工制作，在保证换热板片使用可靠的基础上，并且能够有效降低生产成本，易于推广使用。

进一步的，本发明还公开了一种换热模块，包含如上述所述的换热板片，所述换热板片设置两块，分别为第一换热板片、第二换热板片,所述第一换热板片与所述第二换热板片叠放设置，所述第一换热板片上的第一上折板与第二换热板片上的第一下折板固定连接，所述第一换热板片上第二上折板与第二换热板片上的第二下折板固定连接，所述第一换热板片上的上板、第一上折板、第二上折板与第二换热板片上的下板、第一下折板、第二下折板之间形成第二换热流道，所述第二换热流道内的流动方向与所述第一换热流道内的流动方向相反或者垂直设置。

该设置公开了一种换热模块，通过两个换热板片两端通过换热板片上的弯折部完成第二换热流道两侧的封堵，使得换热模块上的第一换热流道、第二换热流道的两端能够直接跟换热介质的进出口连接，简化工艺步骤，大大提高了生产效率。

同时，由非金属材料制成的换热板片，相邻的两个换热板片的弯折部通过热熔融或者胶粘的方式进行固定，一方面便于加工生产，同时，保证了连接的紧固性和密封性，避免第一换热流道、第二换热流道中的换热介质窜流，保证换热模块换热的可靠性。

进一步的，本发明还公开了一种换热器，包含如上述所述的换热板片。

相对于现有技术，本发明所述的换热板片、换热模块及换热器具有以下优势：

(1)本发明所述的换热板片，通过设置独有的弯折部结构，一方面便于对换热板片上第一换热流道内换热介质的导流，另一方面也容易实现相邻两个换热板片之间形成换热流道的封闭，能够简化换热器的加工工艺，降低了换热器的生产成本，并且提高了加工效率

(2)本发明所述的换热板片、换热模块及换热器，结构巧妙，便于加工，在保证换热器使用时换热性能的基础上，大大降低了生产成本，提高了生产效率。

附图说明

构成本发明的一部分的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为本发明实施例所述换热板片的侧视结构示意图；

图2为本发明实施例所述换热板片的正视结构示意图；

图3为本发明实施例所述换热板片的右视结构示意图；

图4为本发明实施例2中所述换热板片的侧视结构示意图；

图5为本发明实施例2中所述换热板片的正视结构示意图；

图6为本发明实施例所述换热模块的正视结构示意图；

图7为本发明实施例所述换热模块的侧视结构示意图；

附图标记说明：

1-换热板片，101-上板，102-下板，103-第一换热流道，103a-隔板，103b-流道空间，2-第一弯折部，201-第一上折板，201a-第一水平部，202-第一下折板，202a-第二水平部，203-第一加劲肋，204-第二加劲肋，3-第二弯折部，301-第二上折板，301a-第三水平部，302-第二下折板，302a-第四水平部，303-第三加劲肋，304-第四加劲肋，4-第二换热流道，A-第一换热板片，B-第二换热板片。

实施方式

为了使本发明的技术手段及达到目的与功效易于理解，下面结合具体图示对本发明的实施例进行详细说明。

需要说明，本发明中所有进行方向性和位置性指示的术语，诸如：“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“低”、“横向”、“纵向”、“中心”等，仅用于解释在某一特定状态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、连接情况等，仅为了便于描述本发明，而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

实施例1，如图1～3所示，本发明公开了一种换热板片，所述换热板片1上设置第一换热流道103，在所述换热板片1的至少一端设置弯折部，所述弯折部用于封堵相邻两块换热板片1之间的换热流道。

本发明所述的换热板片，通过在换热板片1的至少一端设置的弯折部，所述弯折部设置在第一换热流道103流动的延伸方向上，在换热板片1进行加工制作换热模块或者换热器时，该弯折部用于封堵相邻两块换热板片1之间的换热流道，从而使得换热板片1上设置第一换热流道103和与其相邻换热板片1之间的换热流道沿不同的流动方向进行流动，并且取消了封堵板的设置，减少了零件的设置并且简化了加工工艺，降低了换热器的生产成本，并且提高了加工效率。

优选的，作为本发明的一个较佳示例，所述换热板片1在所述第一换热流道103的两端分别设置有第一弯折部2和第二弯折部3，所述第一弯折部2、所述第二弯折部3分别用于相邻两块换热板片1之间的换热流道两端的封堵。作为本发明的示例，所述第一弯折部2、所述第二弯折部3的弯折方向为同侧弯折和/或两侧弯折。

该设置使得相邻两块换热板片1之间的换热流道两端的封堵板都可以被取消，进一步降低成本和提高生产效率。

优选的，作为本发明的一个较佳示例，如图2、图3所示，所述换热板片1包括上板101、下板102，在所述上板101和所述下板102之间设置有隔板103a，所述隔板103a设置至少两道，所述隔板103a与所述上板101、下板102之间形成第一换热流道103。

具体的，所述隔板103a设置N个，N≥3，N道隔板103a将所述第一换热流道103分隔呈N-1道流道空间103b。优选的，所述N取15、20、25、30、35、40等数值中的任意一个，所述隔板103a的设置数量可以根据换热板片1的尺寸进行适应性调整。

该设置公开了一种换热板片1的具体结构，通过设置的多道隔板103a将第一换热流道103形成多个流道空间103b，进一步提高换热板片1换热的均匀性和可靠性，同时能够减少第一换热流道103内的阻塞和积垢。

优选的，所述弯折部包括至少一个弯折板，所述弯折板与所述第一换热流道103的流向呈夹角α设置，所述第一换热流道103的流向如图2中的流向箭头所示，所述α可以取0°～180°之间的任意数值，优选的，所述150°≥α≥30°，作为本发明的示例，所述60°≥α≥30°。

优选的，作为本发明的一个较佳示例，所述第一弯折部2包括第一上折板201和第一下折板202，所述第一上折板201设置在所述上板101上，所述第一下折板202设置在所述下板102上；所述第二弯折部3包括第二上折板301、第二下折板302，所述第二上折板301设置在所述上板101上，所述第二下折板302设置在所述下板102上。

该设置公开了一种换热板片1上设置的弯折部的具体结构，保证了换热板片1在加工制作换热模块或者换热器时，弯折部对相邻两块换热板片1之间的换热流道进行封堵的可靠性，同时，弯折部的多个弯折板还有助于第一换热流道103内的换热介质在端部流动时进行导流。

具体的，所述第一上折板201和所述第一下折板202以所述第一换热流道103的长度方向的中心面为对称面呈对称状设置；所述第一上折板201与所述第二上折板301、所述第一下折板202与所述第二下折板302均以所述第一换热流道103的高度方向的中心面为对称面呈对称状设置。所述第一换热流道103的高度方向为所述上板101到下板102的方向，与所述第一换热流道103内的流动方向垂直。

进一步的，所述换热板片由非金属材料制成。

将换热板片由非金属材料制作，由于换热板一般需具备高强度、高耐热的特性，本发明所述的换热板可以由高强度、耐高温的树脂材料或者塑胶材料制备而成，如聚苯硫醚(PPS)、聚醚酰亚胺(PEI)、PPA等制作而成，保证换热板片使用的可靠性，并且能够有效降低生产成本，易于推广使用。

作为优选，所述换热板片的高度不小于0.1mm，优选2mm～50mm，更优选5mm～20mm，例如换热板片的高度可以为5mm、10mm、15mm、20mm等，从而在保证换热效果的基础上，达到便于加工生产，降低生产成本的目的。

优选的，作为本发明的一个较佳示例，在所述第一上折板201远离所述上板101的一端设置第一水平部201a；在所述第一下折板202远离所述下板102上一端设置第二水平部202a；在所述第二上折板301远离所述上板101的一端设置第三水平部301a；在所述第二下折板302远离所述下板102上一端设置第四水平部302a；所述第一水平部201a、所述第二水平部202a、所述第三水平部301a、所述第四水平部302a与所述第一换热流道103内的流动方向平行设置。

该设置通过在弯折部的端部设置水平部，便于两个换热板片粘结连接时的可靠性，便于生产，连接稳定、可靠，封堵效果极佳。

优选的，所述第一水平部201a与所述第三水平部301a共面设置；所述第二水平部202a与所述第四水平部302a共面设置。

实施例2，如图4～5所示，本发明公开了另外一种换热板片1，在所述弯折部上靠近所述第一换热流道103的一侧设置有加劲肋，其它结构同实施例1。

具体的，在所述第一上折板201上靠近所述第一下折板202的一侧设置有第一加劲肋203，在所述第一下折板202上靠近所述第一上折板201的一侧设置有第二加劲肋204；在所述第二上折板301上靠近所述第二下折板302的一侧设置第三加劲肋303，在所述第二下折板302上靠近所述第二上折板301的一侧设置第四加劲肋304。

该设置便于提高弯折部的强度，保证了弯折部封堵的可靠性，同时，加劲肋的设置还有助于对第一换热流道103在端部的分流作用，进一步提高了换热板片换热的可靠性。

所述加劲肋与所述隔板103a既可以连接设置，也可以间隔设置，即在所述加劲肋与隔板103a靠近的一端设置有间隙；所述加劲肋与所述隔板103a在所述上板101上的投影既可以共线设置，也可以错位设置。

进一步的，所述第一上折板201、所述第一下折板202、所述第二上折板301、所述第二下折板302与所述第一换热流道103的流向均呈夹角α设置，所述60°≥α≥30°。

实施例3，本发明还公开了一种换热模块，如图1～7所示，包含如实施例1或实施例2中的两个换热板片1，分别为第一换热板片A、第二换热板片B,所述第一换热板片A与所述第二换热板片B叠放设置，所述第一换热板片A上的第一上折板201与第二换热板片B上的第一下折板202固定连接，所述第一换热板片A上第二上折板301与第二换热板片B上的第二下折板302固定连接，所述第一换热板片A上的上板101、第一上折板201、第二上折板301与第二换热板片B上的下板102、第一下折板202、第二下折板302之间形成第二换热流道4，所述第二换热流道4内的流动方向与所述第一换热流道103内的流动方向相反或者垂直设置。

该设置公开了一种换热模块，通过两个换热板片1两端通过换热板片1上的弯折部完成第二换热流道4两侧的封堵，使得换热模块上的第一换热流道103、第二换热流道4的两端能够直接跟换热介质的进出口连接，简化工艺步骤，大大提高了生产效率。

优选的，所述第一换热板片A上的第一上折板201与第二换热板片B上的第一下折板202通过热熔融或者胶粘固定连接；同理，所述第一换热板片A上第二上折板301与第二换热板片B上的第二下折板302也采用热塑或者胶粘固定连接。

该设置公开了一种换热模块中相邻两块换热板片1弯折部进行连接的工艺方法，通过采用热熔融或者胶粘实现相邻两块换热板片1弯折部的连接，一方面便于加工生产，同时，保证了连接的紧固性和密封性，避免第一换热流道103、第二换热流道4中的换热介质窜流，保证换热模块换热的可靠性。

该工艺取代了现有的板式换热器通过焊接工艺进行连接时工艺复杂、焊接应力大，在特定环境下易腐蚀开裂的问题。

图4、图6中所示的箭头方向为第一换热流道103、第二换热流道4内换热流体的流动示意方向，并不是指第一换热流道103、第二换热流道4内换热流体的唯一确定流动方向。

实施例4，基于实施例1～3中的换热板片的结构，本实施例还提供一种换热板片的生产方法，其包括如下的步骤：

S1：首先向成型模具的型腔内浇注熔融状态的成型材料；

所述换热板片的成型材质为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚丁烯、聚对苯二酸丁二酯、聚对苯二甲酸乙二酯或聚碳酸酯等复合材料制备而成；

在浇注熔融状态的成型材料时，通过设置两股以上的料流根据型腔结构在指定区域汇合，使得呈对称状设置的换热板片在加工过程中厚度均匀，保证换热板片性能的稳定性，并且能够消除困气。

S2：将所述成型模具降温至第一预设温度，所述第一预设温度小于成型材料的熔点温度，保持第一预设时间并同时振动所述成型模具，使得型腔内的注塑材料处于半熔融状态能够充分混合；

优选的，所述第一预设时间为3s～5s，第一预设温度小于成型材料的熔点温度的范围为3℃～5℃。

S3：通过冷却系统对所述成型模具快速冷却，脱模，完成换热板片的加工制作。

本发明所述的换热板片的生产方法中采用的成型模具包括能够相互分离的两半模具结构，如上模、下模；左模、右模；或者前模、后模，在注塑时，两半模具形成封闭型腔，注塑成型后，两半模具分离，取出注塑成型的产品，然后进行表面处理，获得换热板片。

优选的，在S3中，在冷却过程中可以对处于封闭状态的型腔进行加压，优选60～100Mpa，并保压1min～5min，优选1.5min,2min，2.5min,作为本发明的示例，在冷却过程中加压80Mpa,保压2.5min，能够取得最优的成型效果，并且制备出来的换热板片不易积垢，抗氧化、耐变形性能极高。

亦或者是，所述换热板片1是通过吹挤或者挤塑一体成型的。

同时，在上述制备换热板片的基础上，将两块换热板片1经过热熔融制备换热模块。

S4：取出两个换热板片1，第一换热板片A、第二换热板片B；

S5：将第一换热板片A、第二换热板片B两端的弯折部依次热熔粘接。

例如：先将所述第一换热板片A上的第一上折板201与第二换热板片B上的第一下折板202热熔粘接；待其冷却后，再将所述第一换热板片A上第二上折板301与第二换热板片B上的第二下折板302热熔粘接。该设置避免换热板片1在热熔粘接时受到热力变形，进一步保证了换热模块的机械性能，避免换热模块或者换热板片在使用过程中应力变形。

实施例5，本发明还公开了一种换热器，所述换热器包含如实施例3中的多个换热模块。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种换热板片，其特征在于，所述换热板片(1)上设置第一换热流道(103)，在所述换热板片(1)的至少一端设置弯折部，所述弯折部用于封堵相邻两块换热板片(1)之间的换热流道。

2.根据权利要求1所述的换热板片，其特征在于，在所述弯折部上靠近所述第一换热流道(103)的一侧设置有加劲肋。

3.根据权利要求1所述的换热板片，其特征在于，所述换热板片(1)在所述第一换热流道(103)的两端分别设置有第一弯折部(2)和第二弯折部(3)，所述第一弯折部(2)、所述第二弯折部(3)分别用于相邻两块换热板片(1)之间形成换热流道两端的封堵。

4.根据权利要求3所述的换热板片，其特征在于，所述换热板片(1)包括上板(101)、下板(102)，在所述上板(101)和所述下板(102)之间设置有隔板(103a)，所述隔板(103a)设置至少两道，所述隔板(103a)与所述上板(101)、下板(102)之间形成第一换热流道(103)。

5.根据权利要求4所述的换热板片，其特征在于，所述第一弯折部(2)包括第一上折板(201)和第一下折板(202)，所述第一上折板(201)设置在所述上板(101)上，所述第一下折板(202)设置在所述下板(102)上；所述第二弯折部(3)包括第二上折板(301)、第二下折板(302)，所述第二上折板(301)设置在所述上板(101)上，所述第二下折板(302)设置在所述下板(102)上。

6.根据权利要求5所述的换热板片，其特征在于，在所述第一上折板(201)远离所述上板(101)的一端设置第一水平部(201a)；在所述第一下折板(202)远离所述下板(102)上一端设置第二水平部(202a)；在所述第二上折板(301)远离所述上板(101)的一端设置第三水平部(301a)；在所述第二下折板(302)远离所述下板(102)上一端设置第四水平部(302a)；所述第一水平部(201a)、所述第二水平部(202a)、所述第三水平部(301a)、所述第四水平部(302a)与所述第一换热流道(103)内的流动方向平行设置。

7.根据权利要求1～6之一所述的换热板片，其特征在于，所述弯折部包括至少一个弯折板，所述弯折板与所述第一换热流道(103)的流向呈夹角α设置，α取30°～150°之间的任意数值。

8.根据权利要求1所述的换热板片，其特征在于，所述换热板片由非金属材料制成。

9.一种换热模块，其特征在于，包含如权利要求1～8任意一项所述的换热板片，所述换热板片设置两块，分别为第一换热板片(A)、第二换热板片(B),所述第一换热板片(A)与所述第二换热板片(B)叠放设置，所述第一换热板片(A)上的第一上折板(201)与第二换热板片(B)上的第一下折板(202)固定连接，所述第一换热板片(A)上第二上折板(301)与第二换热板片(B)上的第二下折板(302)固定连接，所述第一换热板片(A)上的上板(101)、第一上折板(201)、第二上折板(301)与第二换热板片(B)上的下板(102)、第一下折板(202)、第二下折板(302)之间形成第二换热流道(4)，所述第二换热流道(4)内的流动方向与所述第一换热流道(103)内的流动方向相反或者垂直设置。

10.一种换热器，其特征在于，包含如权利要求1～8任意一项所述的换热板片。

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