CN113819789B - 一种板式换热器的换热板片及板式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明属于换热器领域，尤其涉及一种板式换热器的换热板片及板式换热器，所述换热板片的四个顶角处分别开设一角孔，位于所述换热板片左右同一侧的角孔为相同介质的进口和出口，所述进口和所述出口之间设有换热区，所述进口和所述换热区之间、所述出口和所述换热区之间分别设有导流区，由所述进口流入的介质经所述进口侧的所述导流区进入所述换热区，所述换热区流出的介质经所述出口侧的所述导流区由所述出口流出所述换热板片，所述导流区内分布多个凸起部和多个凹陷部，所述多个凸起部和所述多个凹陷部彼此具有间隔的分散在所述导流区。本发明的换热板片能显著提升介质均匀分配程度和提高换热效率。

Description

一种板式换热器的换热板片及板式换热器

技术领域

本发明属于换热器领域，尤其涉及一种板式换热器的换热板片及板式换热器。

背景技术

导流区也叫三角区是介质在通道中的分配区域，导流区的设计关系到板片设计的成败，是板片设计的关键。目前，国内外学者针对提高板式换热器传热性能这一问题进行了深入研究，研究过程中也发现板式换热器流道内存在介质分布不均、阻力大的问题。介质分布不均与分配区结构有直接关系。蔡毅等发现进口导流区对介质流动分布和换热都有显著影响。文珏等也发现导流区的设计对介质分布情况起到主要影响作用。

目前，在板式换热器的专利申请中，主要集中在整体板片的结构设计上，在导流区的结构设计的专利相对较少。其中，专利号为CN203657586U描述了一种板式换热器特殊导流区板片，所述的板片由角孔、导流区、换热区构成，其特征在于，所述的导流区左侧起鼓斜线上设置若干凹坑，导流区右侧为起鼓的斜线导流，凹坑直径在3mm～4mm之间。这种布置方式虽能一定程度的改善介质分布不均的问题，但介质分配不均和换热效果的问题仍存在一定的改善空间。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种能提升介质均匀分配程度的板式换热器的换热板片和板式换热器。

为解决上述技术问题，本发明的第一目的提出了一种板式换热器的换热板片，所述换热板片的四个顶角处分别开设一角孔，位于所述换热板片左右同一侧的角孔为相同介质的进口和出口，所述进口和所述出口之间设有换热区，所述进口和所述换热区之间、所述出口和所述换热区之间分别设有导流区，由所述进口流入的介质经所述进口侧的所述导流区进入所述换热区，所述换热区流出的介质经所述出口侧的所述导流区由所述出口流出所述换热板片，所述导流区内分布多个凸起部和多个凹陷部，所述多个凸起部和所述多个凹陷部彼此具有间隔的分散在所述导流区。

进一步可选地，所述换热板片包括相背设置的正面和反面；所述导流区包括基板部，所述基板部对应于所述正面和所述反面均呈平面设置，自所述基板部的正面侧和反面侧分别形成所述凸起部和所述凹陷部，且位于所述基板部正面侧的所述凹陷部的凹陷深度与位于所述基板部反面侧的所述凹陷部的凹陷深度之和小于所述基板部的厚度。

进一步可选地，所述导流区为三角形导流区，位于所述换热板片上下同一侧的所述角孔分别与所述三角形导流区的两斜边相对；

所述多个凸起部沿与所述三角形导流区的第一斜边长度方向间隔分布形成凸肋，所述凸肋有多条，多条所述凸肋沿所述三角形导流区的第二斜边的长度方向间隔分布，相邻所述凸肋之间形成介质流路，进入所述导流区的介质在所述介质流路中流通，相同介质的所述进口和所述出口分别与所述三角形导流区的第二斜边相对设置，所述多个凹陷部分布在所述介质流路中并靠近所述进口和所述出口设置。

进一步可选地，所述凸起部包括第一凸部和第二凸部，所述第一凸部包括靠近所述第一斜边的第一端面和远离所述第一斜边的第二端面，所述第一端面和所述第二端面与所述第一斜边平行，所述第二凸部由所述第二端面向远离所述第一斜边方向延伸形成，所述第一凸部沿所述第一斜边方向的宽度大于所述第二凸部沿所述第一斜边方向的宽度。

进一步可选地，所述凹陷部包括第一凹部和第二凹部，所述第一凹部包括靠近所述第二斜边的第一内壁面和远离所述第二斜边的第二内壁面，所述第一内壁面和所述第二内壁面平行于所述第二斜边，所述第二凹部由所述第一内壁面向靠近所述第二斜边方向延伸形成，所述第一凹部沿所述第二斜边方向的宽度大于所述第二凹部沿所述第二斜边方向的宽度。

进一步可选地，所述换热板片的正面流经第一介质流，所述换热板片的反面流经第二介质，且第一介质的温度低于所述第二介质的温度；

位于所述基板部正面侧的所述凸起部的尺寸大于位于所述基板部反面侧的所述凸起部的尺寸，和/或，位于所述基板部正面侧的所述凹陷部部的尺寸小于位于所述基板部反面侧的所述凹陷部的尺寸。

进一步可选地，每个所述凸起部的周侧分布多个所述凹陷部。

进一步可选地，所述凸起部的最大凸起高度处形成上端面，所述上端面的尺寸小于所述凸起部任意凸起高度处横截面的尺寸。

进一步可选地，在所述凹陷部的最大凹陷深度处形成下端面，所述下端面的尺寸小于所述凹陷部任意凹陷深度处的尺寸。

本发明的第二目的还提出了一种板式换热器，其包括上述任意一项所述的换热板片。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明通过在换热板片的导流区设置凸起部增大了介质在换热板片上的流动面积，通过设置凹陷部减缓了介质在导流区的流动速度，使得介质在导流区均匀分布，提升换热效果。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1：为本发明实施例1换热板片结构示意图；

图2：为本发明实施例1的一种导流区结构图；

图3：为本发明实施例1的一种倒流结构的介质流向示意图；

图4：为本发明实施例1的另一种导流区一侧结构图；

图5：为本发明实施例1的另一种导流区另一侧结构图；

图6-图8：为现有技术三种导流区结构示意图；

图9：为本发明实施例2的换热板片换热区结构示意图；

图10：为图9中A处放大图；

图11：为发明实施例2的相邻换热板片层叠状态放大图；

图12：为本发明实施例2的换热板片换热区另一布局图；

图13：为本发明实施例3多个换热板片的换热区层叠状态图；

图14：为本发明实施例3的换热板片换热区中的第二凸起部结构图；

图15：为本发明实施例3的换热板片换热区中的多个凸起部的布局图；

图16：为本发明实施例3的换热板片相邻第二凸起部的高度差示意图；

图17：为本发明实施例3的多个换热板片层叠时的连接示意图；

图18：为本发明实施例4的板式换热器结构图。

其中：10-前端板；20-后端板；30-换热板片；40-板间流道；11-第一介质进口；12-第一介质出口；13-第二介质出口；14-第二介质进口；15-导流区； 151-第一基板部；152-第一凸起部；153-凹陷部；154-第一斜边；155-第二斜边；1521-第一凸部；1522-第二凸部；1531-第一凹部；1532-第二凹部；1523- 上端面；1533-下端面；16-换热区；161-第二基板部；162-第二凸起部；1611- 第一流道；1612-第二流道；1613-中间流道；1614-第一连接部；1621-第二凸起部上端面；1622-第二连接部；1624-第一连接部位置点；1623-过渡斜面；401- 第一板间流道；402-第二板间流道。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“接触”、“连通”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，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。

实施例1

针对目前板式换热器的换热板片因导流区15设计不合理导致介质在换热板片上分布不均、阻力大、换热效果不好的问题，本实施例提出了一种板式换热器的换热板片，换热板片的四个顶角处分别开设一角孔，位于换热板片左右同一侧的角孔为相同介质的进口和出口，进口和出口之间设有换热区16，进口和换热区16之间、出口和换热区16之间分别设有导流区15，由进口流入的介质经进口侧的导流区15进入换热区16，换热区16流出的介质经出口侧的导流区 15由出口流出换热板片，导流区15内分布多个第一凸起部152和多个凹陷部 153，多个凸起部152和多个凹陷部153彼此具有间隔的分散在导流区15。如图 1所示，在换热板片的四个顶角处开设的四个角孔分别为第一介质进口11、第一介质出口12、第二介质进口14和第二介质出口13。第一介质进口11和第一介质出口12位于换热板片的左侧和右侧中的一侧，第二介质进口14和第二介质出口13位于换热板片的左侧和右侧中的另一侧。换热区16位于进口和出口之间，换热区16用于第一介质和第二介质进行换热，第一介质经第一介质进口 11进入换热板片的正面和反面中的一面，流经换热区16后从第一介质出口12 流出换热板片；第二介质经第二介质进口14进入换热板片的正面和反面的另一面，流经换热区16后从第二介质出口13流出换热板片。第一介质和第二介质的温度不同，利用第一介质和第二介质之间的温差实现换热。为了使由进口流入的介质在换热区16内均匀分布，在进口和换热区16之间，以及出口和换热区16之间分别设有导流区15，为了提升介质在导流区15内均匀分布程度以及高换热效率，在导流区15内设多多个第一凸起部152和多个凹陷部153，且第一凸起部152和凹陷部153之间间隙设置。通过在导流区15内设置多个第一凸起部152增大了介质在导流区15内的流动面积，增多了介质流动路径，使介质均匀分布在整个换热板片，同时通过设置凹陷部153减缓了介质流动速度，提升了换热效率。

进一步可选地，换热板片包括相背设置的正面和反面；导流区15包括第一基板部151，第一基板部151对应于正面和反面均呈平面设置，自第一基板部 151的正面侧和反面侧分别形成第一凸起部152和凹陷部153，且位于第一基板部151正面侧的凹陷部153的凹陷深度与位于第一基板部151反面侧的凹陷部 153的凹陷深度之和小于第一基板部151的厚度。

第一凸起部152可直接由第一基板部151的正面侧和反面侧凸起，也可焊接在第一基板部151的正面侧和反面侧。一种可实施的方式为，位于换热板片正面的第一凸起部152自第一基板部151正面侧凸起，与该第一凸起部152对应的第一基板部151反面侧为第一凸起部152、凹陷部153或第一基板部151平面中的至少一个，位于换热板片正面的凹陷部153自第一基板部151正面侧凹陷，凹陷深度小于第一基板部151的厚度，且与该凹陷部153对应的第一基板部151反面侧为第一凸起部152、凹陷部153或第一基板部151平面中的至少一个，当与该凹陷部153对应的第一基板部151反面侧为凹陷部153时，分别位于第一基板部151正面侧和反面侧的凹陷部153的凹陷深度之和小于第一基板部151的厚度。第一凸起部152和凹陷部153在第一基板部151的反面侧的形成方式与第一基板部151正面侧相同，在此不再赘述。这样形成在第一基板部 151正面侧和反面侧的第一凸起部152和凹陷部153互不影响，可根据需要对第一凸起部152和凹陷部153在导流区15中的排布进行布置。

本实施例导流区15中第一凸起部152和凹陷部153的布置方式中，方案1 为：如图1和图2所示，导流区15为三角形导流区15，位于换热板片上下同一侧的角孔分别与三角形导流区15的两斜边相对；多个第一凸起部152沿与三角形导流区15的第一斜边154长度方向间隔分布形成凸肋，凸肋有多条，多条凸肋沿三角形导流区15的第二斜边155的长度方向间隔分布，相邻凸肋之间形成介质流路，进入导流区15的介质在介质流路中流通，相同介质的进口和出口分别与三角形导流区15的第二斜边155相对设置，多个凹陷部153分布在介质流路中并靠近进口和出口设置。第一凸起部152起到引流的作用使介质在整个导流区15均匀分布，靠近进口侧和出口侧的较短流动路径处因凹陷部153的存在使介质的流动速度减缓，同时在远离进口侧和出口侧的较大流动路径处因未设置凹陷部153，其流速速度相对较快，从而使得介质能在整个导流区15内均匀分布的同时增大换热效率。

如图2和图3所示，在靠近进口侧设置沿着介质流通方向设置第一凸起部 152和垂直介质流通方向设置凹陷部153，远离进口的位置只设置沿着介质流通方向设置凸起的小方块，起引流的作用。本实施案例中的第一凸起部152和凹陷部153的结构可相同也可不同，同时，位于第一基板部151正面侧第一凸起部152和凹陷部153与位于第一基板部151反面侧的第一凸起部152和凹陷部 153的结构和尺寸也可相同也可不同，本领域技术人员可根据需要进行选择，可选地，第一凸起部152和凹陷部153的呈凸形，、平行四边形、梯形、菱形、椭圆型和月牙型等其他任意形状。为了获得更好的介质均布效果和换热效果，凹陷部153凹陷的深度可选的为1.5mm-4mm之间，本实施案例的值为2mm。相邻两个第一凸起部152之间的距离可选的为2mm-4mm之间，本实施案例的值为4mm，第一凸起部152底边的边长与第二斜边155长的比值可选为9.5-15.6之间，本实施案例的值为9.8。

进一步可选地，如图1-图3所示，第一凸起部152包括第一凸部1521和第二凸部1522，第一凸部1521包括靠近第一斜边154的第一端面和远离第一斜边 154的第二端面，第一端面和第二端面与第一斜边154平行，第二凸部1522由第二端面向远离第一斜边154方向延伸形成，第一凸部1521沿第一斜边154方向的宽度大于第二凸部1522沿第一斜边154方向的宽度。本实施例中第一凸部 1521和第二凸部1522形成的结构类似“凸”字型，且第二凸部1522的设置可增大介质的流动，提升换热效率。第一凸起部152凸形的长宽比在1.2-3.5之间，本实施案例的值为1.46，其中第一凸起部的长为平行于第一斜边方向的长度，第一凸起部的宽为垂直于第一斜边方向的长度。第一凸部1521和第二凸部 1522的设置形式还可以增大相邻换热板片之间的焊接面积，提升整个板式换热器的可靠性。

进一步可选地，如图1-图3所示，凹陷部153包括第一凹部1531和第二凹部1532，第一凹部1531包括靠近第二斜边155的第一内壁面和远离第二斜边 155的第二内壁面，第一内壁面和第二内壁面平行于第二斜边155，第二凹部1532 由第一内壁面向靠近第二斜边155方向延伸形成，第一凹部1531沿第二斜边155 方向的宽度大于第二凹部1532沿第二斜边155方向的宽度。本实施例中第一凹部1531和第二凹部1532形成的结构类似“凸”字型，且第二凹部1532的设置可具有引流的作用，引导介质顺利进入凹陷部153内。

进一步可选地，换热板片的正面流经第一介质流，换热板片的反面流经第二介质，且第一介质的温度低于第二介质的温度；位于第一基板部151正面侧的第一凸起部152的尺寸大于位于第一基板部151反面侧的第一凸起部152的尺寸，和/或，位于第一基板部151正面侧的凹陷部153部的尺寸小于位于第一基板部151反面侧的凹陷部153的尺寸。

本实施例通过将第一基板部151正面侧第一凸起部152的尺寸设置为大于第一基板部151反面侧的第一凸起部152的尺寸，从而使得第一介质在第一基板部151正面侧的流动面积大于第二介质在第一基板部151反面侧的流动面积，在第一介质的低于高于第二介质的温度情况下，使得在第一基板部151反面侧流动的第二介质能够被在第一基板部151正面侧流动的第一介质完全冷却，达到较好的换热效果。同样，通过将基本正面侧凹陷部153的尺寸设置为小于第一基板部151发面侧的凹陷部153的尺寸，从而使得第一介质在第一基板部151 正面侧的流动速度大于第二介质在第一基板部151反面侧的流动速度，在第一介质的低于高于第二介质的温度情况下，使得在第一基板部151反面侧缓慢流动的第二介质能够被在第一基板部151正面侧快速流动的第一介质完全冷却，达到较好的换热效果。可选的，位于第一基板部151正面侧的第一凸起部152 的流动面积比位于第一基板部151反面侧的第一凸起部152的流动面积高2.66％时换热效率更好。

本实施例导流区15中第一凸起部152和凹陷部153的布置方式中，方案2 为：换热板片的正面流经第一介质流，换热板片的反面流经第二介质，且第一介质的温度低于第二介质的温度；如图4和图5所示，位于第一基板部151正面侧的第一凸起部152的尺寸大于位于第一基板部151反面侧的第一凸起部152 的尺寸，和/或，位于第一基板部151正面侧的凹陷部153部的尺寸小于位于第一基板部151反面侧的凹陷部153的尺寸，每个第一凸起部152的周侧分布多个凹陷部153。介质在进入这些区域的时候因分布在第一凸起部152周侧的凹陷部153速度骤降，并产生一定程度的涡流，同时第一凸起部152还起到分流的作用使介质均匀分布。本实施例通过将第一基板部151正面侧第一凸起部152 的尺寸设置为大于第一基板部151反面侧的第一凸起部152的尺寸，从而使得第一介质在第一基板部151正面侧的流动面积大于第二介质在第一基板部151 反面侧的流动面积，在第一介质的低于高于第二介质的温度情况下，使得在第一基板部151反面侧流动的第二介质能够被在第一基板部151正面侧流动的第一介质完全冷却，达到较好的换热效果。同样，通过将基本正面侧凹陷部153 的尺寸设置为小于第一基板部151发面侧的凹陷部153的尺寸，从而使得第一介质在第一基板部151正面侧的流动速度大于第二介质在第一基板部151反面侧的流动速度，在第一介质的低于高于第二介质的温度情况下，使得在第一基板部151反面侧缓慢流动的第二介质能够被在第一基板部151正面侧快速流动的第一介质完全冷却，达到较好的换热效果。可选的，位于第一基板部151正面侧的第一凸起部152的流动面积比位于第一基板部151反面侧的第一凸起部 152的流动面积高2.66％时换热效率更好。

进一步可选地，如图4和图5所示，第一凸起部152的最大凸起高度处形成上端面1523，上端面1523的尺寸小于第一凸起部152任意凸起高度处横截面的尺寸，上端面1523作为相邻换热板片的焊点，第一凸起部152如此结构在保证相邻换热板片焊接可靠性的同时增大了介质的流动面积，提高换热效率。可选的，第一凸起部152为圆台状，其中位于正面侧的第一凸起部152的底部的直径是上端面1523的直径的1.5-3倍，本实施例为2倍。位于反面侧的第一凸起部152的底部的直径是上端面1523的直径的1.2-2.8倍，本实施例为2倍。

进一步可选地，如图4和图5所示，在凹陷部153的最大凹陷深度处形成下端面1533，下端面1533的尺寸小于凹陷部153任意凹陷深度处的尺寸。介质流入凹陷部153后在下端面1533形成一定缓冲，同时更利于在第一凸起部152 周边形成涡流效果。

如图6-图8所示，为现有技术中的三种导流区15结构，本实施例针对现有导流区15与本实施例中提出的两种导流区15的设计方案在单个流动流动过程中在不同工况下的流速方差值进行比较，各类型导流区15监测面处流速的方差值如表1所示，方差表示了数据相对于平均值的偏离程度，方差越小表明流速分布越均匀。从表1可以看出，现有技术1中导流区15的流速分布十分不均匀，现有技术2中导流区15流速分布得到一定改善，现有技术3、本实施例方案1 和方案2的流速分布均有很大改善，且方案2中介质流速分布最均匀，其流速方差0.008(制冷工况)和0.010(制热工况)。

表1各类型导流区监测面处的平均流速和方差

本实施例还针对现有导流区15与本实施例中提出的两种导流区15的设计方案在单个流道流动过程中在不同工况下的换热量和压降值进行比较，表2表示各类型导流区15在单个流道流动过程中在不同工况下的换热量和压降值。本实施例方案1和方案2导流效果最好，方案1和方案2相对现有技术3的压降增加不过3.8％，但是导流效果却提升11％和10.5％，说明本实施例的导流方案在牺牲少量压降的情况下显著提高介质均匀分配的程度，减少换热区16中的“死区”，增强换热效果。

表2各类型导流区在单个流道流动过程中的换热量和压降值

本实施例可适用于不同形式的板式换热器(如人字形和点波等)，结构合理，能够使换热板片上介质二次分配的更加均匀，有效提升其整体的换热能力。

实施例2

为了提升换热区16的换热效果，本实施例在实施例1的基础上提出了对换热区16进行的改进。方案如下：

如图9-图12所示，换热区16内设有第二基板部161和多个第二凸起部162，换热板片包括相背设置的正面和反面，第二基板部161对应于换热板片的正面和反面均呈平面设置，第二基板部161和第一基板部151相连呈平面设置。在第二基板部161的同一位置处分别在其正面侧和反面侧对应形成第二凸起部 162。

第二凸起部162可直接由第二基板部161的正面侧和反面侧凸起，也可焊接在第二基板部161的正面侧和反面侧。

一种可实施的方式为，如图10所示，位于第二基板部161正面侧的第二凸起部162与位于第二基板部161反面侧的第二凸起部162凸起的高度不同，可以采用第二基板部161正面侧的第二凸起部162凸起高度高，反面侧的第二凸起部162凸起高度低，或者第二基板部161正面侧的第二凸起部162高度低，反面侧的第二凸起部162凸起高度高，通过这种正反两侧非对称设计进行混合搭配，可以调整介质在流道中的湍流强度，来满足不同的换热性能要求。

另一种可实施的方式为，位于第二基板部161正面侧的第二凸起部162与位于第二基板部161反面侧的第二凸起部162凸起相同高度时的横截面积不同。一种可实施的方式为，第二基板部161正面侧为如图10所示的第二凸起部162，第二基板部161反面侧的第二凸起部162可以为图中所示结构的0.5-0.85倍大小(可以不变高度，只改变第二凸起部162结构的大小)，即第二基板部161 正面侧为大凸起结构，第二基板部161反面侧为小凸起结构。这样的话，在换热板片正反两侧的换热区16中介质流道的大小就不一样。大凸起结构那一侧的介质的换热面积相对小凸起结构那一侧的换热面积要小一些，如果大凸起结构那一侧流动的为第二介质，小凸起结构那一侧流动的为第一介质，第一介质的温度低于第二介质的温度，则在换热过程中，第二介质的热量能完全被第一介质带走，第二介质能够得到充分换热，进而使换热板片的整体换热效果得到提升。

再一种可实施的方式为，位于第二基板部161正面侧的第二凸起部162与位于第二基板部161反面侧的第二凸起部162呈镜像对称设置，可以使用同个模具进行生产，有利于降低板片的制造成本。

在以上方案的基础上，如图11所示，第二凸起部162的最大凸起高度处形成第二凸起部上端面1621，上端面1523的尺寸小于第二凸起部162任意凸起高度处横截面的尺寸。第二凸起部上端面1621作为相邻换热板片在换热区16的焊点，较多的焊点保证了相邻换热板片之间连接的稳定性，可以有效提高产品强度。第二凸起部162如此结构在保证相邻换热板片焊接可靠性的同时增大了介质的流动面积，提高换热效率。为降低成本，第二凸起部162可以为空心；为提升板片的强度和延长板片的使用寿命，第二凸起部162也可以选择为实心。

进一步可选地，如图9和图12所示，换热板片的四个顶角处分别设有角孔，位于换热板片左右同侧的角孔分别为相同介质的进口和出口，多个第二凸起部 162由进口向换热区16的中部呈渐扩式分布，并由换热区16的中部向与进口对应的出口呈渐缩式分布。该种布局形式避免了介质流动过程中靠近进口和出口处的阻力小，流速快；远离进口和出口处的阻力大，流速慢，容易造成分配不均的现象。因此在靠近进口和出口的地方可以增加第二凸起部162的数量，提高进口侧和出口侧的阻力，使介质分配更加均匀，进而提高换热量。

进一步可选地，如图12所示，在第二基板部161的中部沿第二基板部161的宽度方向形成中间流道1613，多个第二凸起部162以中间流道1613为中心对称设置在第二基板部161的上下两侧，中间流道1613的宽度大于或等于相邻第二凸起部162之间的间隙。该种布局形式属于上下对称，中间留白二次分配的方式，能够使流道结构复杂，介质流动时受到的扰动较强，从而降低介质流动的阻力，提高介质换热量。

进一步可选地，如图9和图12所示，第二基板部161包括多个路口部和多个通道部，每个路口部的周向分布至少三个第二凸起部162和至少三个通道部，至少三个第二凸起部162和至少三个通道部分别与路口部相连，每个通道部位于相邻的两个第二凸起部162之间。

本实施例中采用的是菱形凸起结构，在实际使用中可以为正方形、圆台型和六边形等其他形状。该凸起结构的在上端面1523形成的焊接面对应为菱形、正方形、圆台型和六边形等，该凸起结构的焊接面的面积远大于人字形板片的焊接点面积，进而其可靠性和强度更高。一种可实施的方式为，如图10所示，第二凸起部162为菱形，在第二凸起部162的端面形成棱形端面，且棱形端面两两相连的两边之间的夹角之间通过一定弧度的弧形过渡，从而使得棱形端面形成圆润尖角，可以使高温下的熔融焊料均匀的分布四周。设定棱形端面的边长为L1,棱形端面钝角端的大圆弧半径长为T1，锐角端小圆弧半径长为T2；菱形菱形凸起结构的底部也呈棱形，底部棱形两两相连的两边之间的夹角之间也通过一定弧度的弧形过渡，设定底部棱形边长为L2,棱形底面钝角端的大圆弧半径长为B1，锐角端小圆弧半径长为B2，满足：

1.2<L2/L1<3；T2<T1<L1；B2<B1<L2。

如图10所示，相邻第二凸起部162之间形成相互垂直的第一流道1611和第二流道1612，介质在流道之间交错流动。如图11所示，第二凸起部162在第二基板部161上形成了若干通道，构成相对较畅通的流道结构，这种流动方式有利于热量的输运。同时介质流动过程中会在焊点四周形成涡流，增强流动的湍流强度，从而实现强化换热的目的。

进一步可选地，如图10所示，路口部的周向分布三个第二凸起部162和三个通道部，其中一个第二凸起部162的中线与其相邻的两个第二凸起部162中的一个第二凸起部162的中线的夹角为a，与另一个第二凸起部162的中线的夹角为b，满足45≤β+θ＜180°。

第二凸起部162的布局方式如图10所示，位于下方的第二凸起部162沿重力方向竖直放置，其他两个第二凸起部162以此为中心线，沿一定角度倾斜放置。本实施案例中两片叶子之间的夹角β+θ的取值范围为45°-180°之间。

实施例3

为了提升换热区16的换热效果，本实施例在实施例1的基础上提出了对换热区16进行的又一改进。方案如下：

如图13-图17所示，换热区16内设有第二基板部161和多个第二凸起部162，第二基板部161对应于换热板片的正面和反面均呈平面设置，第一基板部 151与第二基板部161相连并呈平面设置。第二凸起部162对应于换热板片的正面自第二基板部161凸起，第二凸起部162对应于换热板片的反面自第二基板部161凹陷；第二基板部161上还形成有多个第一连接部1614，第一连接部1614 用于将相邻换热板片的反面相连。第二凸起部162和第一连接部1614交替设置；换热板片的四个顶角处分别设置一角孔，左右同侧的角孔为相同介质的进口和出口，换热区16靠近第一介质的进口侧以第一连接部1614或第二凸起部162 之一开始，换热区16靠近第二介质的进口侧以第一连接部1614或第二凸起部 162的另外一个收尾。

第二凸起部162可直接由第二基板部161的正面侧和反面侧凸起，也可焊接在第二基板部161的正面侧和反面侧。

由于换热板片是通过图13方式层叠在一起，层叠在一起的换热板片通过高温钎焊作用固定在一起；具体的，第一板片与第二板片之间形成第一板间流道 401，第二板片与第三板片之间形成第二板间流道402，第一介质在第一板间流动流通，第二介质在第二板间流道402流通，由于第一板间流道401在左侧的进口是封闭的，因此第二介质仅在第二板间流道402流通，从而实现两种介质总是交替在板间流道流动换热。

进一步可选地，如图15所示，每个第二凸起部162的周向设置四个第一连接部1614，四个第一连接部1614分别与第二凸起部162相连；每个第一连接部 1614的周向设置四个第二凸起部162，四个第二凸起部162分别与第一连接部 1614相连，且四个第二凸起部162两两相连。

进一步可选地，如图14和图15所示，第二凸起部162自第二基板部161 朝远离换热板片正面的方向呈渐缩式凸起形成，第二凸起部162上形成有第二连接部1622，所述第二连接部1622用于将相邻换热板片的正面相连，第二连接部1622为第二凸起部162凸起的最大高度处形成的端面。

一种可实施的方式为，如图14和图15所示，第二连接部1622呈棱形端面，且棱形端面两两相连的边形成的夹角具有弧形过渡，形成圆润尖角，圆润尖角的目的可以使高温下的熔融焊料均匀的分布四周，从而达到最优的钎焊效果；需要说明的是，第二连接部1622的形状、大小不限于此，可根据工艺、生产条件与生产要求具体调整，可选的，第二连接部1622的形状为圆形或矩形，当第二连接部1622为矩形时，矩形两两相连形成的采用弧形过渡，形成圆润尖角；第二连接部1622的大小在同一换热板片中可不相同；

进一步可选地，如图14和图15所示，第二凸起部162的侧部形成四条过渡斜面1623，四条过渡斜面1623将第二连接部1622与位于第二凸起部162周侧的四个第一连接部1614相连；位于第一连接部1614周侧的四个第二凸起部 162通过各自的过渡斜面1623将各自的第二连接部1622与第一连接部1614相连。

进一步可选地，过渡斜面1623与第二基板部161之间的夹角小于或等于 45°时，过渡斜面1623呈直线。过渡斜面1623与第二基板部161之间的夹角大于45°时，过渡斜面1623呈向靠近第二基板部161方向凹陷的曲面。

过渡斜面1623可根据焊接位置点第一连接部1614与第二连接部1622的距离具体调整，当过渡斜面1623与水平之间夹角A小于45°时，过渡斜面1623 为直线结构，否则为有一定曲率的曲线结构，曲率大小由冲压工艺具体调整。

进一步可选地，如图14所示，过渡斜面1623位于第二基板部161的底边向第二凸起部162内部凹陷，且向内凹陷的面积为第二连接部1622面积的1/4。

具体的，每个第一连接部位置点1624大小为第一连接部1614总面积的1/4；第一连接部1614通过分别在该第一连接部1614周侧的四个第二凸起部162中的第一连接部位置点1624组合而成。进一步的，每个第一连接部位置点1624 大小为第二连接部1622总面积的1/4；换言之，四个第一连接部位置点1624可拼接成一个完整的第二连接部1622的形状。

进一步可选地，，如图15所示，介质在换热板片的流动方向上，相邻第二凸起部162自第二基板部161凸起的高度不同。设定相邻第二凸起部162自第二基板部161凸起的高度分别为h1、h2，满足1/2h2＜h1＜h2。

如图16所示，单个第二凸起部162的纵切图整体呈等腰梯形结构。沿介质流动方向的两个第二凸起部162的高度分别为h1与h2,具体的，它们之间的关系满足1/2h2＜h1＜h2，高低交替的第二凸起部162组成的换热板片结构能使介质流经时产生不同的湍流形式，进而增强介质在其内部的扰动能力，起到增强换热的效果，但h1与h2的高度差值不宜过大，较大的差值会引起在板片冲压过程中产生较大的应力集中点，严重影响板片成型效果。

如图17所示，第一换热板片与第二换热板片之间通过第一连接部1614采用高温钎焊作用连接在一起，第二换热板片和第三换热板片之间通过第二连接部1622采用高温钎焊作用连接在一起，从图中可以看出，第一连接部1614与第一板间流道401内其它第一连接部1614同处于一个水平位置。与此同时，由于相邻第二凸起部162的凸起高度不同，形成在第二凸起部162端面的第二连接部1622的高度也不同，从而造成相邻第二凸起部162上的第二焊接部并不在同一水平线，换言之，第二板间流道402沿流体流动方向的焊接位置点呈现高低不平的结构，介质在这种结构下流动过程中对换热板片的冲击应力并不集中在板片的固定位置，这也使该流道可以接受压力更高的流动介质。

本实施例的换热板片可适用于不同流道数的板式换热器，结构简单通用性强，根据本实施例可解决板式换热器高压流体或相变换热介质侧压力突变引起的板片裂开的问题。

实施例4

本实施例还提出了一种板式换热器，其包括实施例1-3任意一项的换热板片。板式换热器包括多个换热板片，多个换热板片相互叠加，相互叠加的换热板片中至少包括一组两两叠加的第一换热板片、第二换热板片和第三换热板片，第一换热板片的正面与第二换热板片的正面相对，第二换热板片的反面与第二换热板片相对，第一介质由第一介质进口11流入第一换热板片和第二换热板片之间的间隙，并由第一介质出口12流出，第二介质由第二介质进口14流入第二换热板片和第三换热板片之间的间隙，并由第二介质出口13流出，第一介质和第二介质的温度不同利用第一介质和第二介质的温差实现换热。如图18所示的板式换热器，该板式换热器的主要组成部分为多层叠加在一起的换热板片，包括前端板10、后端板20及位于前端板和后端板之间的多个换热片30，前后端板起到增强密封效果与使四个进出口管钎焊强度增大的目的，相邻的两个换热片30之间形成换热流道40；换热器前端板上设置两种换热流体的进出口11、 12、13、14；相对应的在每张板片上同样开设进液孔和出液孔，使之前后贯通形成进\出液通道，多个换热板片30层叠在一起，层叠在一起的板片通过高温钎焊作用固定在一起。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (9)

1.一种板式换热器的换热板片，其特征在于，所述换热板片的四个顶角处分别开设一角孔，位于所述换热板片左右同一侧的角孔为相同介质的进口和出口，所述进口和所述出口之间设有换热区，所述进口和所述换热区之间、所述出口和所述换热区之间分别设有导流区，由所述进口流入的介质经所述进口侧的所述导流区进入所述换热区，所述换热区流出的介质经所述出口侧的所述导流区由所述出口流出所述换热板片，所述导流区内分布多个凸起部和多个凹陷部，所述多个凸起部和所述多个凹陷部彼此具有间隔的分散在所述导流区；

所述导流区为三角形导流区，位于所述换热板片上下同一侧的所述角孔分别与所述三角形导流区的两斜边相对；

所述多个凸起部沿与所述三角形导流区的第一斜边长度方向间隔分布形成凸肋，所述凸肋有多条，多条所述凸肋沿所述三角形导流区的第二斜边的长度方向间隔分布，相邻所述凸肋之间形成介质流路，进入所述导流区的介质在所述介质流路中流通，相同介质的所述进口和所述出口分别与所述三角形导流区的第二斜边相对设置，所述多个凹陷部分布在所述介质流路中并靠近所述进口和所述出口设置。

2.根据权利要求1所述的一种板式换热器的换热板片，其特征在于，所述换热板片包括相背设置的正面和反面；所述导流区包括基板部，所述基板部对应于所述正面和所述反面均呈平面设置，自所述基板部的正面侧和反面侧分别形成所述凸起部和所述凹陷部，且位于所述基板部正面侧的所述凹陷部的凹陷深度与位于所述基板部反面侧的所述凹陷部的凹陷深度之和小于所述基板部的厚度。

3.根据权利要求1所述的一种板式换热器的换热板片，其特征在于，所述凸起部包括第一凸部和第二凸部，所述第一凸部包括靠近所述第一斜边的第一端面和远离所述第一斜边的第二端面，所述第一端面和所述第二端面与所述第一斜边平行，所述第二凸部由所述第二端面向远离所述第一斜边方向延伸形成，所述第一凸部沿所述第一斜边方向的宽度大于所述第二凸部沿所述第一斜边方向的宽度。

4.根据权利要求3所述的一种板式换热器的换热板片，其特征在于，所述凹陷部包括第一凹部和第二凹部，所述第一凹部包括靠近所述第二斜边的第一内壁面和远离所述第二斜边的第二内壁面，所述第一内壁面和所述第二内壁面平行于所述第二斜边，所述第二凹部由所述第一内壁面向靠近所述第二斜边方向延伸形成，所述第一凹部沿所述第二斜边方向的宽度大于所述第二凹部沿所述第二斜边方向的宽度。

5.根据权利要求2所述的一种板式换热器的换热板片，其特征在于，所述换热板片的正面流经第一介质流，所述换热板片的反面流经第二介质，且第一介质的温度低于所述第二介质的温度；

位于所述基板部正面侧的所述凸起部的尺寸大于位于所述基板部反面侧的所述凸起部的尺寸，和/或，位于所述基板部正面侧的所述凹陷部的尺寸小于位于所述基板部反面侧的所述凹陷部的尺寸。

6.根据权利要求5所述的一种板式换热器的换热板片，其特征在于，每个所述凸起部的周侧分布多个所述凹陷部。

7.根据权利要求5或6所述的一种板式换热器的换热板片，其特征在于，所述凸起部的最大凸起高度处形成上端面，所述上端面的尺寸小于所述凸起部任意凸起高度处横截面的尺寸。

8.根据权利要求7所述的一种板式换热器的换热板片，其特征在于，在所述凹陷部的最大凹陷深度处形成下端面，所述下端面的尺寸小于所述凹陷部任意凹陷深度处的尺寸。

9.一种板式换热器，其特征在于，其包括权利要求1-8任意一项所述的换热板片。

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