CN113677945B - 热交换器板和板式热交换器 - Google Patents

Abstract

一种板式热交换器包括具有四边形形状和纵向中心轴线(x)的热交换器板(1)，该四边形形状具有两个相对的主边(5)和两个相对的副边(6)，纵向中心轴线(x)与主边平行。热交换器板包括热交换器区域(7)，热交换器区域(7)具有脊(8)和谷(9)的波纹。四个孔口区域(14)位于热交换器板的相应边角处，并且各自包括延伸穿过热交换器板的相应孔口(15)。边缘区域(16)围绕热交换器区域和孔口区域延伸并邻接热交换器区域和孔口区域。热交换器区域包括主区域和局部区域，局部区域沿着主边中的一个延伸并邻接孔口区域中的一个孔口区域和边缘区域。局部区域的谷朝向纵向中心轴线渐缩。

Description

热交换器板和板式热交换器

技术领域

本发明涉及根据本发明的热交换器板。本发明还涉及根据本发明的板式热交换器。

背景技术

在例如用于空调应用的板式热交换器中，在形成用于载热介质的入口的孔口区域旁边的封闭孔口区域周围难以获得足够的载热介质(诸如水)的流。在封闭孔口区域周围流动的载热介质在进入热交换器区域时遇到过高的流阻。这可能是由于热交换器区域的相对高θ(theta)的图案，即相对于热交换器板的纵向中心轴线可具有较大的所谓的人字形角度或倾斜度的波纹的图案。相对高θ的图案产生更多的湍流，并且因此产生更多的热传递、更高的压降和更高的流阻。

US9448013公开了一种板式热交换器，其包括多个热交换器板，每个热交换器板具有用于流体的入口和出口。热交换器板中的每一个包括具有波纹或脊和谷的热交换器区域。

US8109326公开了一种热交换器板，该热交换器板具有带有脊和谷的波纹的热交换器区域。脊具有沿着脊的延伸部变化的宽度。脊的宽度越小，峰顶部分的宽度越小。

US4630674公开了一种板式热交换器，其包括多个热交换器板。热交换器板中的每一个包括带有波纹或脊和谷的热交换器区域以及四个孔口区域。热交换器区域由垫圈界定。凹槽从热交换器区域的一边渐缩，而脊从热交换器区域的对边渐缩。

发明内容

本发明的目的是克服上文论述的问题。更准确地说，本发明的目的是提供一种允许围绕封闭的孔口的改善的流动的热交换器板和板式热交换器。

该目的通过初始限定的热交换器板来实现，该热交换器板的特征在于，局部区域的谷朝向纵向中心轴线渐缩。

在热交换器区域上延伸的热交换器区域的波纹形成与脊和值的倾斜度(所谓的人字形角度)有关的θ值。波纹因此可在主区域、或者整个主区域、或者基本上整个主区域上延伸。局部区域的波纹的脊和谷可延续到主区域中，并且因此可在主区域和局部区域两者上延伸。

主区域的波纹的脊和谷可沿着它们的延伸部具有恒定或基本上恒定的宽度。

因此，局部区域的波纹的谷在它们远离边缘区域朝向主区域和纵向中心轴线的延伸部的方向上渐缩或具有逐渐减小的宽度。

局部区域的渐缩的谷促成在边缘区域内的孔口周围和通过局部区域朝向主区域流动的流体的减小的流阻。

局部区域可包括至少一个谷、至少两个谷或至少三个谷。局部区域可具有似三角形的形状。局部区域小于或显著小于主区域。

根据本发明的实施例，所述一个孔口区域包括在边缘区域和孔口之间的弯曲外部区，其中，弯曲外部区形成延伸到局部区域的弯曲谷。因此，弯曲外部区可围绕所述一个孔口区域的孔口延伸，并且可将封闭的孔口的外部和周围的流体输送通过局部区域并输送到主区域中。

根据本发明的实施例，脊和谷的波纹在顶部平面和底部平面之间延伸，其中，脊延伸到顶部平面，并且谷延伸到底部平面。弯曲外部区可位于底部平面处。

根据本发明的实施例，局部区域的波谷的波纹渐缩到局部区域和主区域之间的过渡线。

根据本发明的实施例，局部区域的脊的波纹沿着它们的延伸部具有恒定的宽度。

根据本发明的实施例，局部区域包括沿着边缘区域延伸并邻接边缘区域的伸长的外部区，其中，伸长的外部区是平坦的，并且其中，局部区域的脊和谷从伸长的外部区延伸。伸长的外部区可形成用于到局部区域的流体的入口。伸长的外部区可位于底部平面处，并且因此与局部区域的谷处于相同的水平并且与弯曲外部区处于相同的水平。

根据本发明的实施例，局部区域的波纹的谷从伸长的外部区渐缩。因此，局部区域的谷可从伸长的外部区延伸到过渡线。

根据本发明的实施例，局部区域的波纹的谷具有邻接伸长的外部区的相应端部部分，其中，端部部分是弯曲的。弯曲的端部部分可允许流体更平滑地流入局部区域的谷中。

根据本发明的实施例，波纹的脊和谷的倾斜度在局部区域上比在主区域上更陡。因此，流阻在局部区域处可比在主区域处更小。

根据本发明的实施例，局部区域的波纹的θ值低于主区域的波纹的θ值。因此，与主区域相比，局部区域可呈现相对低的压降和相对低的流阻。

根据本发明的实施例，波纹的脊和谷在过渡线处是弯曲的。因此，脊和谷可允许脊和谷的倾斜度从局部区域到主区域的平滑过渡。

根据本发明的实施例，边缘区域形成凸缘，该凸缘相对于延伸平面p倾斜。

该目的还通过初始限定的板式热交换器来实现，其特征在于第一热交换器板中的每一个是上文限定的类型的热交换器板。

根据本发明的实施例，第一热交换器板和第二热交换器板持久地接合(优选地钎焊)到彼此。

根据本发明的实施例，板式热交换器包括：

第一入口通道，其用于第一流体并且延伸穿过孔口区域中的第一个的孔口，

第一出口通道，其用于第一流体并且延伸穿过孔口区域中的第二个的孔口，

第二入口通道，其用于第二流体并且延伸穿过孔口区域中的第三个的孔口，和

第二出口通道，其用于第二流体并且延伸穿过孔口区域中的第四个的孔口，

其中，第一热交换器板的局部区域邻接第四孔口区域。从第一孔口区域的孔口流出的第一流体可在第一热交换器板上围绕第四孔口区域流动穿过局部区域并且到主区域中。

根据本发明的实施例，第一入口通道和第一出口通道与第一板空隙连通，并且第二入口通道和第二出口通道与第二板空隙连通。

附图说明

现在将通过各种实施例的描述并参照本发明的附图更详细地解释本发明。

图1示意性地公开了根据本发明的实施例的板式热交换器的平面图。

图2示意性地公开了沿着图1中的线II-II的纵向截面图。

图3示意性地公开了图1中的板式热交换器的第一热交换器板的平面图。

图4示意性地公开了图1中的板式热交换器的第二热交换器板的平面图。

图5示意性地公开了图3中的第一热交换器板的边角部分的平面图。

图6示意性地公开了图5中的边角部分的平面图并示出了第一流体的流动。

图7示意性地公开了图4中的第二热交换器板的边角部分的平面图。

具体实施方式

图1和图2公开了一种板式热交换器，该板式热交换器包括在板式热交换器中以交替的顺序布置在彼此旁边的多个第一热交换器板1和多个第二热交换器板2。

板式热交换器可被构造成作为蒸发器或冷凝器操作。然而，板式热交换器也可用于其他热交换应用。在下面论述的实施例中，板式热交换器被构造成作为蒸发器操作。

第一热交换器板1和第二热交换器板2中的每一个平行于延伸平面p延伸。

第一热交换器板1和第二热交换器板2并排布置，使得形成用于第一流体的第一板空隙3和用于第二流体的第二板空隙4。

在所公开的实施例的蒸发器应用中，第一流体可为诸如水的载热流体，并且第二流体可为任何合适的制冷剂。

如在图2中可看到的，第一板空隙3中的每一个由第一热交换器板1中的一个和第二热交换器板2中相邻的一个形成。第二板空隙4中的每一个由第二热交换器板2中的一个和第一热交换器板2中相邻的一个形成。

如在图2中可看到的，第一板空隙3和第二板空隙4以交替的顺序布置在彼此旁边。

在所公开的实施例中，第一热交换器板1和第二热交换器板2持久地接合到彼此，优选地钎焊到彼此。然而，第一热交换器板1和第二热交换器板2可以其他方式安装在一起，例如借助于系紧螺栓。

如可看到的，尤其是在图3和图4中，第一热交换器板1和第二热交换器板2中的每一个具有四边形形状，该四边形形状带有两个相对的平行主边5和两个相对的平行副边6。在所公开的实施例中，四边形形状是带有倒圆边角的矩形，其中主边5形成长边，并且副边6形成短边。

纵向中心轴线x延伸穿过副边6并与主边5平行。纵向中心轴线x与第一热交换器板1和第二热交换器板2中的每一个的延伸平面p平行。

第一热交换器板1和第二热交换器板2中的每一个包括热交换器区域7，该热交换器区域7具有脊8和谷9的波纹，也参见图5。热交换器区域7与延伸平面p平行延伸。脊8和谷9的波纹可以已知的方式形成各种图案，例如对角线图案、鱼骨图案或如图3和图4中所示的交替对角线图案。

脊8和谷7的波纹在顶部平面和底部平面之间延伸。顶部平面和底部平面彼此平行，并且与延伸平面p平行。脊8延伸到顶部平面，并且谷9延伸到底部平面。

脊8和谷9相对于纵向中心轴线x具有倾斜度，也称为人字形角度。脊8和谷9的波纹形成与倾斜度相关的θ值。相对于纵向中心轴线x不太陡的较大的人字形角度意味着较高的θ值，并且相对于纵向中心轴线x较陡的较小的人字形角度意味着较低的θ值。

第一热交换器板1和第二热交换器板2中的每一个还包括四个孔口区域11、12、13、14。每个孔口区域11-14位于第一热交换器板1和第二热交换器板2中相应一个的相应边角处，并且包括分别延伸穿过第一热交换器板1和第二热交换器板2的相应孔口15。

此外，第一热交换器板1和第二热交换器板2中的每一个包括围绕热交换器区域7和孔口区域11-14延伸并与之邻接的边缘区域16。边缘区域16因此围绕热交换器区域7并形成凸缘，该凸缘相对于延伸平面p倾斜，参见图2。

第一热交换器板1中的一个的边缘区域16的凸缘可以本身已知的方式并且如在图2中可看到的那样邻接并且可接合到第二热交换器板2中相邻的一个的边缘区域16的对应凸缘。

板式热交换器包括用于第一流体的第一入口通道21和第一出口通道22以及用于第二流体的第二入口通道23和第二出口通道24，参见图1和图2。

用于第一流体的第一入口通道21延伸穿过第一孔口区域11的孔口15。用于第一流体的第一出口通道22延伸穿过第二孔口区域12的孔口15。用于第二流体的第二入口通道23延伸穿过第三孔口区域13的孔口15。用于第二流体的第二出口通道24延伸穿过第四孔口区域14的孔口15。

第一入口通道21和第一出口通道22与第一板空隙3连通，以便将第一流体供应到第一板空隙3以及从第一板空隙3排出第一流体。第二入口通道23和第二出口通道24与第二板空隙4连通，以便将第二流体供应到第二板空隙4以及从第二板空隙排出第二流体。

第一热交换器板1的热交换器区域7包括主区域30和局部区域31。局部区域31沿着主边5中的一个延伸，并且邻接边缘区域16和第四孔口区域14，如在图5和图6中更细致地公开的那样。

局部区域31的波纹的脊8和谷9可延续到主区域30中，并且因此可在主区域30和局部区域31两者上延伸。局部区域31小于或显著小于主区域30。

在所公开的实施例中，局部区域31的波纹包括四个谷9。然而，局部区域31可包括少于或多于四个谷9，例如1个、2个、3个、5个或甚至更多个谷9。每个谷9由波纹的脊8界定。

如在图5和图6中可看到的，局部区域31可具有类似三角形的形状。

局部区域31的谷9朝向纵向中心轴线x且朝向主区域30渐缩。渐缩的谷9可具有半锥形或基本上半锥形的形状。

局部区域31的渐缩的谷9促成在第一热交换器板1上围绕边缘区域16内的第四孔口区域14的孔口15以及通过局部区域31朝向主区域30流动的第一流体的减小的流阻。

对于图5中公开的四个谷9中的三个，指示了渐缩角度α。谷9的渐缩角度α可为2-6°，尤其是3°或4°。对于不同的谷9，渐缩角度α可不同。

在所公开的实施例中，第四孔口区域14包括位于边缘区域16和孔口15之间的弯曲外部区32。弯曲外部区32可形成延伸到局部区域31的弯曲谷。弯曲外部区32因此可位于底部平面处，或者至少在底部平面处具有最低的延伸部。弯曲外部区32可允许第一流体围绕第四孔口区域14的孔口15的平滑流动。

局部区域31包括伸长的外部区33，其沿着边缘区域16延伸并邻接边缘区域16。伸长的外部区33可为平坦的或基本上平坦的。局部区域31的脊8和谷9从伸长的外部区33朝向主区域30延伸。伸长的外部区33位于底部平面处，并且因此与弯曲外部区32和局部区域31的谷9处于相同的水平。第一板空隙3中的第一流体因此可在弯曲外部区32上在图6中箭头F的方向上流到伸长的外部区33，并且第一流体从那里分配到局部区域31的四个谷9中，如由四个较细的箭头所示。

局部区域31的谷9渐缩到局部区域31和主区域30之间的过渡线34。谷9因此可沿着它们的延伸部从伸长的外部区33到过渡线34和主区域30渐缩。

局部区域31的波纹的脊8沿着它们的延伸部具有恒定的宽度。脊8因此可从伸长的外部区33到过渡线34和主区域30具有相同的宽度。主区域30的波纹的脊8和谷9可沿着它们的延伸部具有恒定或基本上恒定的宽度。

局部区域31的谷9具有邻接伸长的外部区33的相应端部部分35。如在图5和图6中可看到的，端部部分35是弯曲的或略微弯曲的。端部部分35在朝向边缘区域16的向外方向上朝向第四孔口区域14弯曲。

在局部区域31上的波纹的脊8和谷9的倾斜度比在主区域30上的更陡。倾斜度还可促成局部区域31的波纹的θ值低于主区域30的波纹的θ值。局部区域31的脊8和谷9中的每一个因此可与主区域的对应脊8和谷9形成相应的角度β，如图5中指示的那样。角度β可为170-179°，尤其是173-177°。

如在图5和图6中可看到的，脊8和谷9在过渡线34处弯曲。

参见图4、图7和图8，第二热交换器板2没有局部区域带有渐缩的谷9或比主区域30更陡的脊8和谷9。相反，第二热交换器板2可具有这样的脊8和谷9，其在整个热交换器区域7上具有恒定的宽度并且在整个热交换器区域7上相对于纵向中心轴线x具有恒定的倾斜度，即人字形角度。

第一热交换器板1和第二热交换器板2因此可除了局部区域31之外并且除了具有相同绝对值但符号相反的脊和谷的倾斜度之外为相同的。如在图3和图4中可看到的，第一热交换器板1和第二热交换器板2可被构造成以交替的顺序堆叠到彼此上。

第一热交换器板1和第二热交换器板2两者的第四孔口区域14包括环形波纹37。环形波纹37设置在第四孔口区域14的孔口15周围。环形波纹37的目的是提高第四孔口区域14的强度。环形波纹37包括沿着相应的延伸方向延伸的脊和谷，该延伸方向与孔口15的径向线形成锐角，参见EP3093602。

如上文所述，所公开的实施例涉及蒸发器。根据另一个实施例，热交换器板和板式热交换器可用作冷凝器，其中，第四孔口区域14的孔口15形成用于副流体(即制冷剂)的入口，并且第三孔口区域的孔口15形成用于副流体的出口。

上文公开和论述的实施例被构造成用于第一流体和第二流体的逆流流动。然而，这些实施例可备选地被构造成用于第一流体和第二流体的并流流动，其中，例如，第一出口通道22形成用于第一流体的入口，并且第一入口通道21形成用于第一流体的出口。

本发明不限于所公开的实施例，而是可在后面的权利要求书的范围内修改和变化。

Claims (12)

1.一种用于板式热交换器的热交换器板(1)，

所述热交换器板(1)具有四边形形状和纵向中心轴线(x)，所述四边形形状带有两个相对的平行主边(5)和两个相对的平行副边(6)，所述纵向中心轴线(x)与所述主边(5)并且与所述热交换器板(1)的延伸平面平行，所述热交换器板(1)包括：

热交换器区域(7)，其具有相对于所述纵向中心轴线(x)具有倾斜度的脊(8)和谷(9)的波纹，其中，所述波纹形成与所述倾斜度相关的θ值，

四个孔口区域(11-14)，其各自位于所述热交换器板(1)的相应边角处并且各自包括延伸穿过所述热交换器板(1)的相应孔口(15)，和

边缘区域(16)，其围绕所述热交换器区域(7)和所述孔口区域(11-14)延伸并邻接所述热交换器区域(7)和所述孔口区域(11-14)，

其中，所述热交换器区域(7)包括主区域(30)和局部区域(31)，所述局部区域(31)沿着所述主边(5)中的一个延伸并且邻接所述孔口区域中的一个孔口区域(14)和所述边缘区域(16)，

其特征在于，所述局部区域(31)的所述谷(9)朝向所述纵向中心轴线(x)渐缩，其中，所述局部区域(31)的所述波纹的所述脊(8)沿着它们的延伸部具有恒定的宽度，其中，所述局部区域(31)的所述波纹的所述谷(9)渐缩到所述局部区域(31)和所述主区域(30)之间的过渡线(34)。

2.根据权利要求1所述的热交换器板，其中，所述一个孔口区域(14)包括在所述边缘区域(16)和所述孔口(15)之间的弯曲外部区(32)，并且其中，所述弯曲外部区(32)形成延伸到所述局部区域(31)的弯曲谷。

3.根据权利要求1所述的热交换器板，其中，所述局部区域(31)包括沿着所述边缘区域(16)延伸并邻接所述边缘区域(16)的伸长的外部区(33)，其中，所述伸长的外部区(33)是平坦的，并且其中，所述局部区域(31)的所述脊(8)和谷(9)从所述伸长的外部区(33)延伸。

4.根据权利要求3所述的热交换器板，其中，所述局部区域(31)的所述波纹的所述谷(9)从所述伸长的外部区(33)渐缩。

5.根据权利要求3所述的热交换器板，其中，所述局部区域(31)的所述波纹的所述谷(9)具有邻接所述伸长的外部区(33)的相应端部部分(35)，并且其中，所述端部部分(35)是弯曲的。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的热交换器板，其中，所述波纹的所述脊(8)和谷(9)的倾斜度在所述局部区域(31)上比在所述主区域(30)上更陡。

7.根据权利要求6所述的热交换器板，其中，所述局部区域(31)的所述波纹的θ值低于所述主区域(30)的所述波纹的θ值。

8.根据权利要求6所述的热交换器板，其中，所述波纹的所述脊(8)和谷(9)在所述过渡线处弯曲。

9.一种板式热交换器，包括：

第一热交换器板(1)和第二热交换器板(2)，它们以交替的顺序布置在彼此旁边，

用于第一流体的第一板空隙(3)，每个第一板空隙(3)由所述第一热交换器板(1)中的一个和所述第二热交换器板(2)中相邻的一个形成，和

用于第二流体的第二板空隙(4)，每个第二板空隙(4)由所述第二热交换器板(2)中的一个和所述第一热交换器板(1)中相邻的一个形成，

其中，所述第一板空隙(3)和所述第二板空隙(4)以交替的顺序布置在彼此旁边，

其特征在于，所述第一热交换器板(1)中的每一个是根据前述权利要求中任一项所述的热交换器板(1)。

10.根据权利要求9所述的板式热交换器，其中，所述第一热交换器板(1)和所述第二热交换器板(2)持久地接合到彼此。

11.根据权利要求9或10所述的板式热交换器，其中，所述板式热交换器包括：

第一入口通道(21)，其用于所述第一流体并且延伸穿过所述孔口区域(11-14)中的第一孔口区域(11)的孔口(15)，

第一出口通道(22)，其用于所述第一流体并且延伸穿过所述孔口区域(11-14)中的第二孔口区域(12)的孔口(15)，

第二入口通道(23)，其用于所述第二流体并且延伸穿过所述孔口区域(11-14)中的第三孔口区域(13)的孔口(15)，和

第二出口通道(24)，其用于所述第二流体并且延伸穿过所述孔口区域(11-14)中的第四孔口区域(14)的孔口(15)，

其中，所述第一热交换器板(1)的所述局部区域(31)邻接所述第四孔口区域(11)。

12.根据权利要求11所述的板式热交换器，其中，所述第一入口通道(21)和第一出口通道(22)与所述第一板空隙(3)连通，并且其中，所述第二入口通道(23)和第二出口通道(24)与所述第二板空隙(4)连通。