CN114729789A - 传热板 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于板式热交换器（2）的传热板（8）。其包括设有传热图案的传热区域（22）。传热图案包括细长的交替布置的传热脊（36）和传热谷（38），传热脊（36）的相应顶部部分（40）在顶部平面（T）中延伸并且传热谷（38）的相应底部部分（42）在底部平面（B）中延伸。传热脊（36）包括脊接触区域（52、62），在脊接触区域内，传热脊（36）布置成邻接板式热交换器（2）中的相邻第一传热板（48），并且传热谷（38）包括谷接触区域（54、64），在谷接触区域内，传热谷（38）布置成邻接板式热交换器（2）中的相邻第二传热板（50）。在传热区域（22）的至少一半内，传热脊（36）的顶部部分（40）具有第一宽度w1，并且传热谷（38）的底部部分（42）具有第二宽度w2，w1≠w2。传热板（8）的特征在于，在脊接触区域（52、62）中的相应第一脊接触区域（52a、62b）内，传热脊（36）中的一定数量的第一传热脊（36a、36b）的顶部部分（40）具有第三宽度w3，其中如果w1>w2，则w3<w1，并且如果w1<w2，则w3>w1。

Description

传热板

技术领域

本发明涉及一种传热板及其设计。

背景技术

板式热交换器可通常由两个端板构成，一定数量的传热板以对准的方式（即，成堆叠或组）布置在两个端板之间。PHE的传热板可为相同或不同的类型，并且它们可以以不同的方式堆叠。在一些PHE中，传热板堆叠成其中一个传热板的前侧和后侧分别面对其它传热板的后侧和前侧，并且每隔一个传热板相对于其余的传热板倒置。通常，这称为相对于彼此“旋转”的传热板。在其它的PHE中，传热板堆叠成其中一个传热板的前侧和后侧分别面对其它传热板的前侧和后侧，并且每隔一个传热板相对于其余的传热板倒置。通常，这称为相对于彼此“翻转”的传热板。

在一类型的公知的PHE（所谓的带垫片的PHE）中，垫片布置在传热板之间。端板并因此传热板由某种上紧装置压向彼此，由此垫片密封在传热板之间。平行流动通道形成在传热板之间，一个通道在各对相邻传热板之间。通过入口/出口送入/送出PHE的两种初始温度不同的流体可交替流过每隔一个通道，以将热量从一种流体传递到另一种流体，这些流体通过与PHE的入口/出口连通的传热板中的入口/出口端口孔进入/离开通道。

通常，传热板包括两个端部部分和一个中间传热部分。端部部分包括入口端口孔和出口端口孔，以及分配区域，该分配区域压有脊和谷的分配图案。类似地，传热部分包括压有脊和谷的传热图案的传热区域。传热板的分配图案和传热图案的脊和谷布置成在接触区域中接触板式热交换器中的相邻传热板的分配图案和传热图案的脊和谷。传热板的分配区域的主要任务在于在流体到达传热区域之前将进入通道的流体扩散跨过传热板的宽度，且在其穿过传热区域之后收集流体并将其引导出通道。相反，传热区域的主要任务是传热。

由于分配区域和传热区域具有不同的主要任务，故分配图案一般不同于传热图案。分配图案可使得其提供相对弱的流阻和低压降，其通常与更“开放”的图案设计相关联，如，所谓的巧克力图案，以提供相邻传热板之间的相对较少但大的接触区域。传热图案可使得其提供相对强的流阻和高压降，其通常与更“密集”的图案设计相关联，如，所谓的鲱骨形图案，以提供相邻传热板之间的较多但较小的接触区域。

在许多应用中，供给通过PHE的两种流体的流量不同，和/或两种流体的物理特性不同，为了最佳的传热，其可能需要用于接收一种流体的通道与用于接收另一种流体的通道具有不同的特性。在其它应用中，优选所有通道具有相似的特性。市场上已知的传热板设有所谓的非对称传热图案，取决于它们如何相对于彼此堆叠，其可提供不同类型的通道。图1a和1b各自示出了四个传热板1，其包括非对称的传热图案，其中脊3比谷5较宽。在图1a中，传热板1相对于彼此“翻转”，使得传热板1的脊3在接触区域中彼此邻接，而传热板1的谷5在接触区域中彼此邻接。如从图1a清楚，这种板“翻转”产生不同特性的通道，更具体是不同的容积。在图1b中，传热板1相对于彼此“旋转”，使得一个传热板的脊3和谷5在接触区域中分别邻接相邻传热板1的谷5和脊3。如从图1b清楚，这种板“旋转”产生具有相似特性的通道，更具体是相似的容积。

即使图1a和1b中所示的传热板1可用于以简单的方式取决于板相对于彼此如何定向而产生不同类型的通道，板变形也可能发生在接触区域，尤其是在图1b中所示的旋转情况下，其中较窄的谷5邻接较宽的脊3。在包括图1b的传热板1的板组压缩期间，谷5可能“切入”脊3并使脊3变形。这不必要地限制了传热板的压力性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种传热板，其至少部分地解决上述现有技术的问题。本发明的基本构想是局部改变传热板的传热图案，这可减小谷的底部部分的宽度与脊的顶部部分的宽度之间的差异。用于实现上述目的的传热板，在本文中也仅称为“板”，在所附权利要求书中限定，并且在下面进行论述。

根据本发明的传热板布置成包括在板式热交换器中。其包括沿传热板的纵向中心轴线依次布置的第一分配区域、传热区域和第二分配区域。纵向中心轴线垂直于传热板的横向中心轴线延伸。传热区域设有与第一分配区域和第二分配区域内的图案不同的传热图案。第一分配区域沿上边界线毗连传热区域。类似地，第二分配区域沿下边界线毗连传热区域。传热图案包括细长的交替布置的传热脊和传热谷。传热脊的相应顶部部分在顶部平面中延伸，并且传热谷的相应底部部分在底部平面中延伸。顶部平面和底部平面平行于彼此。在顶部平面和底部平面之间的中间并平行于顶部平面和底部平面延伸的中心平面限定传热脊和传热谷之间的边界。传热脊包括脊接触区域，在该脊接触区域内传热脊布置成邻接板式热交换器中的相邻第一传热板。类似地，传热谷包括谷接触区域，在该谷接触区域内传热谷布置成邻接板式热交换器中的相邻第二传热板。在传热区域的至少一半内，传热脊的顶部部分具有第一宽度w1，并且传热谷的底部部分具有第二宽度w2。顶部部分和底部部分的宽度垂直于传热脊和传热谷的纵向延伸测量，并且w1≠w2。传热板的特征在于，在脊接触区域中的相应第一脊接触区域内，传热脊中的一定数量的第一传热脊的顶部部分具有第三宽度w3。如果w1>w2，则w3<w1，并且如果w1<w2，则w3>w1。

当板以特定参考定向位于平坦表面上时，传热脊从中心平面向上突出，且传热谷从中心平面向下下降。当然，当板在板式热交换器中使用时，传热脊不一定向上突出，而是可改为例如指向下或指向侧面。类似地，当板在板式热交换器中使用时，传热谷不一定向下下降，而是可改为例如指向上或指向侧面。自然地，当从一侧看板时的传热脊和传热谷分别是当从相对侧看板时的传热谷和传热脊。对应的推理对上边界线和下边界线成立。取决于传热板的定向，下边界线可布置在上边界线上方。

顶部平面、底部平面和中心平面是假想的。

传热脊的顶部部分是在顶部平面中延伸的传热脊的部分。类似地，传热谷的底部部分是在底部平面中延伸的传热谷的部分。

第一传热脊的数量和每个第一传热脊的第一脊接触区域的数量可为一个或多个。

传热板可或可不与第一传热板和第二传热板中的一个或两个为相同类型。

在本文中，当谈到顶部部分和底部部分的宽度时，如果没有其它说明，则指的是完整顶部部分和底部部分的宽度。例如，在传热脊和传热谷的端部处，如果传热脊和传热谷相对于传热板的纵向中心轴线倾斜地延伸（通常是这种情况），则顶部部分和底部部分可为斜切的并且不完整。

由于在传热区域的至少一半内的传热脊的顶部部分具有的宽度不同于传热谷的底部部分的宽度，因此在传热区域的至少一半内，传热板相对于中心平面是非对称的。在第一传热脊的第一脊接触区域内，顶部部分的宽度增加或减小，以便较接近或甚至等于在传热区域的所述至少一半内的传热谷的底部部分的宽度。因此，当根据本发明的传热板带到与另一个传热板邻接时，两个传热板的接触区域可以局部地比没有在第一脊接触区域内的顶部部分宽度的局部变化将有的情况下具有更加相同的大小。因此，可降低一个传热板“切入”另一个传热板的风险。

传热脊和传热谷可为直的。此外，传热脊和传热谷可相对于传热板的横向中心轴线倾斜地延伸。此外，传热脊和传热谷可形成V形波纹。这些V形波纹的顶点可沿传热板的纵向中心轴线布置。

第一宽度w1和第二宽度w2可为常数。

传热板还可包括包围第一分配区域和第二分配区域以及传热区域的外边缘部分。外边缘部分可包括在顶部平面与底部平面之间以及在顶部平面和底部平面中延伸的波纹。完整外边缘部分或仅其一个或多个部分可包括波纹。波纹可沿边缘部分均匀地或不均匀地分布，并且它们可看起来都相同或可不相同。波纹可限定可使边缘部分具有波浪状设计的脊和谷。

传热板还可包括布置成接收垫片的垫片凹槽。沿传热区域的两个相对的长侧，垫片凹槽可与传热区域接界或限制传热区域并且在传热区域和外边缘部分之间延伸。

热传板可使得如果w1>w2，则w3≥w2，这意味着第一脊接触区域内的顶部部分宽度减小但保持不小于传热区域的所述至少一半内的底部部分宽度。相反，传热板可使得如果w1<w2，则w3≤w2，这意味着第一脊接触区域内的顶部部分宽度增加但保持不大于传热区域的所述至少一半内的底部部分宽度。如果w3＝w2，则增加或减小第一脊接触区域内的顶部部分宽度，以便等于传热区域的所述至少一半内的传热谷的底部部分的宽度。当根据本发明的传热板带到与另一传热板邻接时，这可使一个传热板“切入”另一个传热板的风险最小化。

传热板可使得，关于穿过传热脊和传热谷并垂直于传热脊和传热谷的纵向延伸的截面，第一脊接触区域内的第一传热脊，以及在传热区域的所述至少一半内的传热谷相对于所述中心平面对称。该实施例可使大体非对称的传热板局部对称。继而，当根据本发明的传热板带到与另一个传热板邻接时，这可使传热板彼此变形的风险最小化。

传热板可设计成使得w1＞w2，即，使得传热脊的顶部部分在传热区域的至少一半内比传热谷的底部部分较宽。此外，在谷接触区域的相应第一谷接触区域内，传热谷的一定数量的第一传热谷的底部部分可具有第四宽度w4，其中w2＜w4。因此，顶部部分的宽度在第一传热脊的第一脊接触区域内减小，而底部部分的宽度在第一传热谷的第一谷接触区域内增加。与仅局部改变顶部部分宽度的情况相比，这可实现传热脊的顶部部分的宽度的较小变化，这可改善传热板的强度并且便于传热板的制造。

第一传热谷的数量和每个第一传热谷的第一谷接触区域的数量可为一个或多个。

当w1＞w2时，传热板可使得w4≤w3，这意味着在完整传热区域内保持顶部部分宽度不小于底部部分宽度。如果w4＝w3，则第一传热脊的第一脊接触区域内的顶部部分的宽度等于第一传热谷的第一谷接触区域内的底部部分的宽度。当根据本发明的传热板带到与另一传热板邻接时，这可使一个传热板“切入”另一个传热板的风险最小化。

关于穿过传热脊和传热谷并垂直于传热脊和传热谷的纵向延伸的截面，在第一脊接触区域内的第一传热脊和在第一谷接触区域内的第一传热谷可相对于所述中心平面对称。该实施例可使大体非对称的传热板局部对称。继而，当根据本发明的传热板带到与另一个传热板邻接时，这可使传热板彼此变形的风险最小化。

根据先前的论述，第一分配区域和第二分配区域通常设有在相邻传热板之间提供很少但大的接触区域的图案，而传热区域通常设有在相邻传热板之间提供较多但较小的接触区域的图案。因此，第一分配区域和第二分配区域内的相邻接触区域之间的距离通常可大于传热区域内的相邻接触区域之间的距离。一组对准的传热板通常较弱，其中相邻接触区域之间的距离相对大。此外，在分配区域和传热区域之间的过渡部处，即在板图案改变的位置，接触区域通常相对分散，这可能对过渡部处的传热板组的强度产生负面影响。在板组强度较小的位置，其更容易变形，这可能导致板式热交换器出现故障。

因此，由于传热板靠近第一分配区域和第二分配区域可能最容易变形，故第一传热谷中的各个可从所述上边界线和下边界线中的一个延伸。

类似地，对于第一传热谷中的各个，第一谷接触区域可为布置成最靠近所述上边界线和下边界线中的所述一个的谷接触区域，因为板变形最有可能在这里发生。自然地，在第一传热谷仅包括一个谷接触区域的情况下，这就是本语境所指的那个。

根据上文，第一谷接触区域可包括在第一传热谷的相应端部部分中，该端部部分从所述上边界线和下边界线中的所述一个延伸并且在底部部分内具有恒定的宽度。这种实施例可便于传热板的设计和制造。

传热板可构造成使得分别布置在传热板的右上四分之一、左上四分之一、右下四分之一和左下四分之一内的第一脊接触区域中的相应一个相对于传热板的纵向中心轴线和横向中心轴线的绝对位置与分别布置在传热板的左下四分之一、右下四分之一、左上四分之一和右上四分之一内的第一谷接触区域中的相应一个相对于传热板的纵向中心轴线和横向中心轴线的绝对位置至少部分地重叠。纵向中心轴线和横向中心轴线将传热板分成四等分。“右上”、“左下”等属性仅用于在沿特定参考方向布置时限定传热板的四分之一，而不限制传热板在板式热交换器中布置时的定向。通过绝对位置意思是从轴线的任何方向（即在轴线的任一侧）上距纵向轴线和横向轴线一定距离的位置。当根据该实施例的传热板带到与根据该实施例的另一个“旋转”顶置传热板邻接时，分别布置在传热板的右上四分之一、左上四分之一、右下四分之一和左下四分之一内的第一脊接触区域中的所述相应一个可邻接分别布置在顶置传热板的左下四分之一、右下四分之一、左上四分之一和右上四分之一内的第一谷接触区域中的相应一个。类似地，当根据该实施例的传热板带到与根据该实施例的另一个“旋转”下置传热板邻接时，分别布置在传热板的右上四分之一、左上四分之一、右下四分之一和左下四分之一内的第一谷接触区域中的所述相应一个可邻接分别布置在下置传热板的左下四分之一、右下四分之一、左上四分之一和右上四分之一内的第一脊接触区域中的相应一个。

传热板可构造成使得布置在传热板的上半部内的第一谷接触区域中的一个的位置跨过传热板的横向中心轴线的镜像与布置在传热板的下半部内的第一谷接触区域中的一个的位置至少部分地重叠。当根据该实施例的传热板带到与根据该实施例的另一个“翻转”下置传热板邻接时，布置在传热板的上半部内的第一谷接触区域中的所述一个可邻接布置在下置传热板的下半部内的第一谷接触区域中的一个。此外，布置在传热板的下半部内的第一谷接触区域中的所述一个可邻接布置在下置传热板的上半部内的第一谷接触区域中的一个。

类似地，传热板可构造成使得布置在传热板的上半部内的第一脊接触区域中的一个的位置跨过传热板的横向中心轴线的镜像与布置在传热板的下半部内的第一脊接触区域中的一个的位置至少部分地重叠。当根据该实施例的传热板带到与根据该实施例的另一个“翻转”顶置传热板邻接时，布置在传热板的上半部内的第一脊接触区域中的所述一个可邻接布置在顶置传热板的下半部内的第一脊接触区域中的一个。此外，布置在传热板的下半部内的第一脊接触区域中的所述一个可邻接布置在顶置传热板的上半部内的第一脊接触区域中的一个。

如上文所述，由于传热板靠近第一分配区域和第二分配区域可能最容易变形，故第一传热脊中的各个可从所述上边界线和下边界线中的一个延伸。

类似地，对于第一传热脊中的各个，第一脊接触区域可为布置成最靠近所述上边界线和下边界线中的所述一个的脊接触区域，因为板变形最有可能在这里发生。自然地，在第一传热脊仅包括一个脊接触区域的情况下，这就是本语境所指的那个。

根据上文，第一脊接触区域可包括在第一传热脊的相应端部部分中，该端部部分从所述上边界线和下边界线中的所述一个延伸并且在顶部部分内具有恒定的宽度。这种实施例可便于传热板的设计和制造。

上边界线和下边界线可为非直的，即，不垂直于纵向中心轴线延伸。由此，与上边界线和下边界线改为直的情况相比，可增加传热板的弯曲强度，在此情况下，上边界线和下边界线可用作传热板的弯曲线。

上边界线和下边界线可为弯曲的、拱形的或凸出的，以便朝着传热区域突出。这样弯曲的上边界线和下边界线比对应的直上边界线和下边界线将有的较长，这导致分配区域的较大的“出口”和较大的“入口”。这继而又有助于流体跨过传热板的宽度的分布以及已经通过传热区域的流体的收集。由此可在保持分配和收集效率的情况下使分配区域较小。

应当强调的是，当传热板与板组中的其它适当构造的传热板组合时，本发明的传热板的大多数（如果不是全部）上述特征的优点出现。

本发明的还有其它目的、特征、方面和优点将从以下详细描述以及从附图清楚。

附图说明

现在将参考所附示意图来更详细描述本发明，在附图中：

图1a示意性地示出了当以第一方式堆叠时在现有技术传热板之间形成的通道，

图1b示意性地示出了当以第二方式堆叠时在图1a的传热板之间形成的通道，

图2是板式热交换器的示意性侧视图，

图3是根据本发明的传热板的示意性平面视图，

图4示意性地示出了图3的传热板的传热图案的总体截面，

图5示意性地示出了图3的传热板的传热图案的局部截面，

图6a示意性地示出了当以第一方式堆叠时在较大传热区域部分内的在根据本发明的传热板之间形成的通道，

图6b示意性地示出了当以第一方式堆叠时在较小的传热区域部分内的在根据本发明的传热板之间形成的通道，

图7a示意性地示出了当以第二方式堆叠时在较大传热区域部分内的在根据本发明的传热板之间形成的通道，

图7b示意性地示出了当以第二方式堆叠时在较小的传热区域部分内的在根据本发明的传热板之间形成的通道，

图8示意性地示出了当图3的传热板布置在板组中的根据图3的两个其它传热板之间时脊接触区域和谷接触区域的位置，以及

图9示意性地示出了图3的传热板的第一脊接触区域和第一谷接触区域的位置。

具体实施方式

参考图2，示出了带垫片的板式热交换器2。其包括第一端板4、第二端板6，以及分别在第一端板4与第二端板6之间布置成板组10的一定数量的传热板（它们中的一个标为8）。传热板都是相同类型的并且相对于彼此“旋转”。

传热板通过垫片（未示出）彼此分开。传热板与垫片一起形成平行通道，其布置成交替地接收两种流体或介质以将热量从一种流体或介质传递到另一种。为此，第一流体布置成在每隔一个通道中流动，且第二流体布置成在其余的通道中流动。第一流体分别通过入口12和出口14进入和离开板式热交换器2。类似地，第二流体分别通过入口和出口（图中不可见）进入和离开板式热交换器2。为了通道防泄漏，传热板必须压靠彼此，由此垫片在传热板之间密封。为此，板式热交换器2包括一定数量的上紧装置16，其布置成分别朝彼此压第一端板4和第二端板6。

带垫片的板式热交换器的设计和功能是公知的，且在本文中将不详细描述。

现在将进一步参考图3、4和5来描述传热板8，图3、4和5示出了完整传热板和传热板的截面。传热板8基本上是矩形不锈钢板，其以常规方式在压制工具中压制而被给予期望的结构。其限定平行于彼此且平行于图3的图平面的顶部平面T、底部平面B和中心平面C（也见图2）。中心平面C分别在顶部平面T与底部平面B之间的中间延伸。此外，传热板具有将传热板8划分为右上四分之一a和左上四分之一b以及右下四分之一c和左下四分之一d的纵向中心轴线l和横向中心轴线t。

传热板8包括第一端部区域18、第二端部区域20和布置在其间的传热区域22。第一端部区域18继而又包括布置成分别与板式热交换器2的用于第一流体的入口12和用于第二流体的出口连通的用于第一流体的入口端口孔24和用于第二流体的出口端口孔26。此外，第一端部区域18包括设有所谓的巧克力图案形式的分配图案的第一分配区域28。类似地，第二端部区域20继而又包括布置成分别与板式热交换器2的第一流体的出口14和第二流体的入口连通的用于第一流体的出口端口孔30和用于第二流体的入口端口孔32。此外，第二端部区域20包括设有所谓的巧克力图案形式的分配图案的第二分配区域34。第一端部区域和第二端部区域的结构相同，但相对于横向中心轴线t成反转镜像。

传热板8还包括分别围绕第一端部区域18和第二端部区域20以及传热区域22延伸的外边缘部分35。外边缘部分35包括在顶部平面T与底部平面B之间且在顶部平面T和底部平面B中延伸的波纹，以限定边缘脊37和边缘谷39。传热板8还包括布置成接收垫片的垫片凹槽41。沿传热区域22的两个相对的长侧43和45，垫片凹槽41与传热区域22接界或限制传热区域22并且在传热区域22与外边缘部分35之间延伸。带垫片的板式热交换器的垫片凹槽的设计是公知的，并且在本文中将不详细描述。

传热区域22设有所谓的鲱骨形图案形式的传热图案。其包括相对于限定脊和谷之间的过渡部的中心平面C交替地布置的直的细长传热脊36和传热谷38，在下文中也称为仅脊和谷。脊36和谷38相对于横向中心轴线t倾斜地延伸并形成V形波纹，其顶点沿传热板8的纵向中心轴线l布置。参考图4和5，脊36的相应顶部部分40在顶部平面T中延伸，而谷38的相应底部部分42在底部平面B中延伸。传热区域22分别沿上边界线44和下边界线46分别毗连与第一分配区域28和第二分配区域34（图3）。

如下文将进一步论述，如图6a和6b所示，在板式热交换器2中，传热板8布置成定位在第一传热板48与第二传热板50之间。如此布置，传热板8的波纹外边缘部分35将邻接传热板48和50的波纹外边缘部分。此外，在图8中，对于传热板8的传热区域22的左上部分，如图示意性所示，传热板8的传热图案将与传热板48和50的传热图案交叉。更具体地，由于板相对于彼此“旋转”，因此传热板8的脊36（由较粗的实线示出）将在脊接触区域52（其中一些由较粗的线绘制的圆圈示出）交叉并邻接第一传热板48的谷（由较细的虚线示出）。此外，传热板8的谷38（由较细的实线示出）将在谷接触区域54（其中一些由较细的线绘制的圆圈示出）交叉并邻接第二传热板50的脊（由较粗的虚线示出）。

除了从上边界线44和下边界线46延伸的脊和谷外，所有的脊36和谷38沿它们的长度具有基本恒定的截面，这些截面在图4中示出。在这些截面中，脊36的顶部部分40具有第一宽度w1，而谷38的底部部分42具有第二宽度w2，顶部部分40和底部部分42的宽度垂直于脊36和谷38的纵向延伸测量。w1大于w2，意味着顶部部分40比底部部分42较宽。

从上边界线44和下边界线46延伸的传热脊36和传热谷38具有沿它们的长度变化的截面。从上边界线44和下边界线46延伸的脊36和谷38具有如图5中所示分别在传热区域22的上条带56和下条带58（图3）内的截面，即在从上边界线44和下边界线46延伸的相应端部部分36'和38'（针对上边界线44在图8中示出）内。上条带56沿上边界线44并紧邻上边界线44以一致宽度延伸，而下条带58沿下边界线46并紧邻下边界线46以相同的一致宽度延伸，对于上条带56，如在图8中由平行于上边界线44延伸的虚线示出。在上条带56和下条带58内，脊36的顶部部分40具有第三宽度w3，且谷38的底部部分42具有第四宽度w4，w3<w1并且w2<w4。这里w3=w4，这意味着顶部部分和底部部分在上条带56和下条带58内的宽度相等。此外，在上条带56和下条带58内，脊36和谷38相对于中心轴线C对称。因此，在上条带56和下条带58内，脊36和谷38具有分别局部减小的顶部部分宽度和局部增加的底部部分宽度。在上条带56和下条带58之外，从上边界线44和下边界线46延伸的脊36和谷38具有如图4中所示的截面，即顶部部分宽度超过底部部分宽度。

因此，传热区域22的上条带56和下条带58设有对称传热图案，而其余的传热区域设有总体非对称传热图案。

参考图3和图8，从上边界线44和下边界线46延伸的传热脊36中的至少一些（这里，除了可能最外面的传热脊之外的所有）包括布置在上条带56和下条带58内的脊接触区域52。在本文中，这些传热脊和脊接触区域称为第一传热脊或仅第一脊36a和第一脊接触区域52a。类似地，从上边界线44和下边界线46延伸的传热谷38中的至少一些（这里，除了可能最外面的传热谷之外的所有）包括布置在上条带56和下条带58内的谷接触区域54。在本文中，这些传热谷和谷接触区域称为第一传热谷或仅第一谷38a和第一谷接触区域54a。

如从图清楚，限定第一分配区域28和第二分配区域34以及传热区域22的延伸的上边界线44和下边界线46是弯曲的并且朝向传热板8的横向中心轴线t向外突出，以改善传热板8的强度和流动分配能力。由于该边界线曲率，故靠近上边界线44和下边界线46的相邻脊接触区域52和谷接触区域54之间的距离可能比上边界线和下边界线改为直的情况下的距离较长。当传热板8布置在板式热交换器2中的板组10中的第一传热板48和第二传热板50之间时，相邻接触区域之间的较长距离可能导致板变形的风险增加，尤其是在热交换器操作期间。此外，可能增加板变形的风险的另一个因素是非对称的传热图案，其包括分别具有不同宽度的顶部部分和底部部分的脊和谷。对于这种非对称的传热图案，当传热板在板组中相对于彼此“旋转”（在此情况下，一个传热板的脊顶部部分和谷底部部分邻接相邻传热板的谷底部部分和脊顶部部分）时，变形风险最高。根据本发明，在靠近其中板变形的风险最高的上边界线和下边界线处，脊顶部部分宽度与谷底部部分宽度之间的差异局部减小或甚至消除，这降低了板变形的风险。因此，传热板的强度得到改善，同时传热板跨过大部分传热区域保持其非对称特性，以及其整体非对称特性。其内的传热图案局部改变的上条带和下条带制成足够宽以包括用于从上边界线和下边界线延伸的至少大部分脊的至少一个脊接触区域，以及用于从上边界线和下边界线延伸的至少大部分谷的至少一个谷接触区域。同时，其内的传热图案局部改变的上条带和下条带制成足够窄以对传热图案的非对称特性具有微不足道的影响。

在热交换器2的板组10中，第一传热板48和第二传热板50布置成相对于传热板8“旋转”。因此，传热板8的右上四分之一a和左上四分之一b以及右下四分之一c和左下四分之一d内的脊36在脊接触区域52内分别邻接传热板48的左下四分之一和右下四分之一以及左上四分之一和右上四分之一内的谷接触区域内的谷。此外，传热板8的右上四分之一a和左上四分之一b以及右下四分之一c和左下四分之一d内的谷38在谷接触区域54内分别邻接传热板50的左下四分之一和右下四分之一以及左上四分之一和右上四分之一内的脊接触区域内的脊。在板组10中，板8的上条带56布置在板48和50的下条带之间，而板8的下条带58布置在板48和50的上条带之间。局部改变截面的板部分应该彼此邻接，即传热板8的第一脊接触区域和第一谷接触区域应该邻接传热板48和50的第一谷接触区域和第一脊接触区域。为此，由于板8、48和50相对于纵向中心轴线l和横向中心轴线t看起来相同，因此分别在传热板8的右上四分之一a、左上四分之一b、右下四分之一c和左下四分之一d内的第一脊接触区域52a的绝对位置与分别布置在传热板8的左下四分之一d、右下四分之一c、左上四分之一b和右上四分之一a内的第一谷接触区域54a的绝对位置至少部分地重叠。这在图9中针对第一脊接触区域52a1、52a2、52a3和52a4示出，第一脊接触区域布置在与第一谷接触区域54a1、54a2、54a3和54a4距纵向中心轴线l和横向中心轴线t相同距离（pt1、pl1）、（pt2、pl2）、（pt3、pl3）和（pt4、pl4）。

图6a和6b示出了在传热板8、48和50的传热区域的上条带和下条带内（图6b）和外（图6a），在板式热交换器2的板组10内部看起来是什么样子。应该说，图6a和6b为清楚起见进行了简化，并且没有描绘板组的真实截面，因为不同板的脊和谷相对于彼此倾斜地延伸，且不是如由图所示的平行延伸。如前文所述，在传热区域22内，板8的脊36的顶部部分40和谷38的底部部分42分别邻接板48和50的谷的底部部分和脊的顶部部分。参考图6a，在上条带和下条带外，板的脊的顶部部分比板的谷的底部部分较宽。参考图6b，在上条带和下条带内，板的脊的顶部部分和板的谷的底部部分宽度相等，以便降低最有可能出现位置的板变形的风险。板8和48形成容积V1的通道，并且板8和50形成容积V2的通道，其中V1等于V2。

代替相对于彼此“旋转”，板组中的板可相对于彼此“翻转”，如图7a和7b中所示。如此布置，在图8中，对于传热板8的传热区域22的左上部分，如图示意性所示，传热板8的传热图案将与传热板48和50的传热图案交叉。更具体地，由于板相对于彼此“翻转”，因此传热板8的脊36（由较粗的实线示出）将在脊接触区域62（其中一些由较粗的线绘制的正方形示出）交叉并邻接第一传热板48的脊（由较粗的虚线示出）。此外，传热板8的谷38（由较细的实线示出）将在谷接触区域64（其中一些由较细的线绘制的正方形示出）交叉并邻接第二传热板50的谷（由较细的虚线示出）。

清楚地，传热板8的脊接触区域和谷接触区域的位置取决于传热板布置成相对于板组中的其它板“旋转”还是“翻转”。

参考图3和图8，从上边界线44和下边界线46延伸的传热脊36中的至少一些（这里，除了可能最外面的传热脊之外的所有）包括布置在上条带56和下条带58内的脊接触区域62。在本文中，这些传热脊和脊接触区域称为第一传热脊或仅第一脊36b和第一脊接触区域62b。类似地，从上边界线44和下边界线46延伸的传热谷38中的至少一些（这里，除了可能最外面的传热谷之外的所有）包括布置在上条带56和下条带58内的谷接触区域64。在本文中，这些传热谷和谷接触区域称为第一传热谷或仅第一谷38b和第一谷接触区域64b。

如前文所述，如果第一传热板48和第二传热板50布置成相对于传热板8“翻转”，则传热板8的脊36在脊接触区域62内邻接传热板48的脊接触区域内的脊。此外，传热板8的谷38在谷接触区域64内邻接传热板50的谷接触区域内的谷。板8的上条带56布置在板48和50的下条带之间，而板8的下条带58布置在板48和50的上条带之间。局部改变截面的板部分应该彼此邻接，即传热板8的第一脊接触区域和第一谷接触区域应该邻接传热板48和50的第一脊接触区域和第一谷接触区域。为此，由于板8、48和50看起来相同，故布置在传热板8的上半部（即，左上四分之一b和右上四分之一a）内的第一谷接触区域64b的位置跨过传热板8的横向中心轴线t的镜像与布置在传热板8的下半部（即，左下四分之一d和右下四分之一c）内的第一谷接触区域64b的位置至少部分地重叠。类似地，布置在传热板8的上半部（即，左上四分之一b和右四上分之一a）内的第一脊接触区域62b的位置跨过传热板8的横向中心轴线t的镜像与布置在传热板8的下半部（即，左下四分之一d和右下四分之一c）内的第一脊接触区域62b的位置至少部分地重叠。

这在图9中针对布置在距纵向中心轴线l和横向中心轴线t相同的距离（Pt1、Pl1）的第一脊接触区域62bu1和62bl1，以及布置在距纵向中心轴线l和横向中心轴线t相同的距离（Pt2、Pl2）的第一谷接触区域64bu2和64bl2示出。

图7a和7b示出了在传热板8、48和50的传热区域的上条带和下条带内（图7b）和外（图7a），在板组内部看起来是什么样子，其中板相对于彼此“翻转”而不是“旋转”。就像图6a和6b一样，图7a和7b为了清楚起见进行简化并且没有描绘板组的真实截面。如前文所述，在传热区域22内，板8的脊36的顶部部分40和谷38的底部部分42分别邻接板48和50的脊的顶部部分和谷的底部部分。参考图7a，在上条带和下条带外，板的脊的顶部部分比板的谷的底部部分较宽。参考图7b，在上条带和下条带内，板的脊的顶部部分和板的谷的底部部分宽度相等。板8和48形成容积V3的通道，并且板8和50形成容积V4的通道，其中V3＜V4。

因此，传热板8具有用于“旋转”布置的一组脊接触区域52和谷接触区域54以及用于“翻转”布置的一组脊接触区域62和谷接触区域64。上条带56和下条带58优选地制成足够宽使得从上边界线44和下边界线46延伸的传热脊36中的至少一些（这里，除了可能最外面的传热脊之外的所有）包括布置在上条带56和下条带58内的脊接触区域52和脊接触区域62。于是，这些传热脊是第一脊36a以及第一脊3b。类似地，上条带56和下条带58优选地制成足够宽使得从上边界线44和下边界线46延伸的传热谷38中的至少一些（这里，除了可能最外面的传热谷之外的所有）包括布置在上条带56和下条带58内的谷接触区域54和谷接触区域64。于是，这些传热谷是第一谷38a以及第一谷38b。同时，上条带56和下条带58制成尽可能地窄，以便最大程度可能地保持传热板的非对称特性。

传热板8包括传热区域22，传热区域设有交替布置的脊36和谷38的传热图案。在传热区域的上条带56和下条带58外，传热图案是非对称的，其中脊36的顶部部分40比谷38的底部部分42较宽。在上条带和下条带内，脊的顶部部分的宽度减小，而谷的底部部分的宽度增加，使顶部部分和底部部分的宽度相等，并使传热图案局部对称。在备选实施例中，上条带和下条带内的顶部部分宽度和底部部分宽度不一定相等，而是可仅比上条带和下条带外的差异较小。顶部部分宽度甚至在上条带和下条带外可大于底部部分宽度，并且在上条带和下条带内小于底部部分宽度。此外，可仅改变其中之一，而不是改变上条带56和下条带58内的顶部部分宽度和底部部分宽度两者。作为示例，在上条带和下条带内，可增加谷的底部分的宽度，同时可保持脊的顶部部分的宽度。备选地，在上条带和下条带内，可减小脊的顶部部分的宽度，同时可保持谷的底部部分的宽度。同样在这里，顶部部分宽度和底部部分宽度在上条带和下条带内可（但不一定）相等。此外，在顶部部分宽度和底部部分宽度相等的情况下，关于穿过传热脊和传热谷并且垂直于传热脊和传热谷的纵向延伸的截面，这里的脊和谷也可在上条带和下条带内关于中心平面对称。

本发明的上述实施例仅应当看作是示例。本领域的技术人员认识到所述实施例可以以一定数目的方式改变和组合，而不脱离本发明的构想。

作为示例，其内传热图案局部改变的上条带和下条带沿其延伸不一定具有一致的宽度和/或不一定是连续的而是可为间断的。因此，并非所有从上边界线和下边界线延伸的传热脊和传热谷都必须具有局部改变的截面。

此外，其内传热图案局部改变的上条带和下条带不一定与上边界线和下边界线接界，而是可沿延伸的一部分或其全部与上边界线和下边界线分开。

此外，传热图案甚至不一定在靠近上边界线和下边界线局部改变，而是可在传热区域内的其它地方改变，例如沿传热板的纵向中心轴线，靠近传热图案的V形波纹的顶点或靠近传热区域的纵向边缘。

上述的巧克力类型的分配图案和鲱骨类型的传热图案仅为示例性的。自然地，本发明适合结合其它类型的图案。例如，传热图案可包括V形波纹，其中每个波纹的顶点从传热板的一个长侧指向另一个长侧。此外，传热脊和传热谷不一定具有图中所示的截面。作为示例，传热脊和传热谷可形成“肩部”，如WO 2017/167598中所示。还应该说，分配区域内的分配图案可为对称的，也可为非对称的。

上述板式热交换器为平行逆流类型，即，各种流体的入口和出口布置在板式热交换器的同一半上，且流体沿相反方向流过传热板之间的通道。自然地，板式热交换器可改为对角流类型和/或同流类型。

以上板式热交换器仅包括一个板类型。自然地，板式热交换器可改为包括两种或更多种不同类型的交替布置的传热板，例如具有不同传热图案的两种类型，如传热脊和传热谷的不同倾斜度。

传热板不一定是矩形的，而是可具有其它形状，如基本上是具有圆角而不是直角的矩形、圆形或椭圆形。传热板不一定由不锈钢制成，而可由其它材料（如钛或铝）制成。

本发明可结合除带垫片的热交换器外的其它类型的板式热交换器使用，如，全焊接的、半焊接的、熔合的和钎焊的板式热交换器。

上边界线和下边界线不一定弯曲，而可具有其它形式。例如，它们可为直的或锯齿形的。

传热板的传热区域可包括与上边界线和下边界线接界并且设有与其余的传热区域不同的图案的上过渡带和下过渡带，其中上条带和下条带将包括在这些上过渡带和下过渡带中。例如，这种过渡带可设计成类似于根据EP2728292的传热板的过渡区域。

应当强调的是，属性前、后、上、下、第一、第二、第三、上、下等在本文中仅用于区分细节，而不是表示细节之间的任何种类的定向或相互顺序。

此外，应当强调的是，与本发明无关的细节的描述已省略，且图仅为示意性的，且未根据比例绘制。还应当说一些图比其它图更简化。因此，一些构件在一个图中示出，但在另一个图中省略。

Claims (15)

1.一种用于板式热交换器（2）的传热板（8），包括沿所述传热板（8）的纵向中心轴线（l）依次布置的第一分配区域（28）、传热区域（22）和第二分配区域（34），所述纵向中心轴线垂直于所述传热板（8）的横向中心轴线（t）延伸，所述传热区域（22）设有与所述第一分配区域和所述第二分配区域内的图案不同的传热图案，所述第一分配区域（28）沿上边界线（44）毗连所述传热区域（22），并且所述第二分配区域（34）沿下边界线（46）毗连所述传热区域（22），其中所述传热图案包括细长的交替布置的传热脊（36）和传热谷（38），所述传热脊（36）的相应顶部部分（40）在顶部平面（T）中延伸并且所述传热谷（38）的相应底部部分（42）在底部平面（B）中延伸，所述顶部平面（T）和所述底部平面（B）平行于彼此，中心平面（C）在所述顶部平面（T）与所述底部平面（B）之间的中间并平行于所述顶部平面（T）和所述底部平面（B）延伸，以限定所述传热脊（36）与所述传热谷（38）之间的边界，其中所述传热脊（36）包括脊接触区域（52、62），在所述脊接触区域内，所述传热脊（36）布置成邻接所述板式热交换器（2）中的相邻第一传热板（48），并且所述传热谷（38）包括谷接触区域（54、64），在所述谷接触区域内，所述传热谷（38）布置成邻接所述板式热交换器（2）中的相邻第二传热板（50），其中在所述传热区域（22）的至少一半内，所述传热脊（36）的顶部部分（40）具有第一宽度w1，并且所述传热谷（38）的底部部分（42）具有第二宽度w2，所述顶部部分（40）和所述底部部分（42）的宽度垂直于所述传热脊（36）和所述传热谷（38）的纵向延伸测量，并且w1≠w2，其特征在于，在所述脊接触区域（52、62）中的相应第一脊接触区域（52a、62b）内，所述传热脊（36）中的一定数量的第一传热脊（36a、36b）的顶部部分（40）具有第三宽度w3，其中如果w1>w2，则w3<w1，并且如果w1<w2，则w3>w1。

2.根据权利要求1所述的传热板（8），其中，如果w1>w2，则w3≥w2，并且如果w1<w2，则w3≤w2。

3.根据前述权利要求中任一项所述的传热板（8），其中，w1>w2，并且其中在所述谷接触区域（54、64）中的相应第一谷接触区域（54a、64b）内，所述传热谷（38）中的一定数量的第一传热谷（38a、38b）的底部部分（42）具有第四宽度w4，w2<w4。

4.根据权利要求3所述的传热板（8），其中，w4≤w3。

5.根据权利要求3至权利要求4中任一项所述的传热板（8），其中，关于穿过所述传热脊（36）和所述传热谷（38）并垂直于所述传热脊（36）和所述传热谷（38）的纵向延伸的截面，所述第一脊接触区域（52a、62b）内的第一传热脊（36a、36b）和所述第一谷接触区域（54a、64b）内的第一传热谷（38a、38b）相对于所述中心平面（C）对称。

6.根据权利要求3至权利要求5中任一项所述的传热板（8），其中，所述第一传热谷（38a、38b）中的各个从所述上边界线（44）和所述下边界线（46）中的一个延伸。

7.根据权利要求3至权利要求6中任一项所述的传热板（8），其中，对于所述第一传热谷（38a、38b）中的各个，所述第一谷接触区域（54a、64b）是布置成最靠近所述上边界线（44）和所述下边界线（46）中的所述一个的谷接触区域（54、64）。

8.根据权利要求3至权利要求7中任一项所述的传热板（8），其中，所述第一谷接触区域（54a、64b）包括在所述第一传热谷（38a、38b）的相应端部部分（38'）中，所述端部部分（38'）从所述上边界线（44）和所述下边界线（46）中的所述一个延伸并且在所述底部部分（42）内具有恒定的宽度。

9.根据权利要求3至权利要求8中任一项所述的传热板（8），其中，分别布置在所述传热板（8）的右上四分之一（a）、左上四分之一（b）、右下四分之一（c）和左下四分之一（d）内的所述第一脊接触区域（52a1、52a2、52a3、52a4）中的相应一个相对于所述传热板（8）的纵向中心轴线（l）和横向中心轴线（t）的绝对位置（（pt1、pl1）、（pt2、pl2）、（pt3、pl3）、（pt4、pl4））与分别布置在所述传热板（8）的左下四分之一（d）、右下四分之一（c）、左上四分之一（b）和右上四分之一（a）内的所述第一谷接触区域（54a1、54a2、54a3、54a4）中的相应一个相对于所述传热板（8）的纵向中心轴线（l）和横向中心轴线（t）的绝对位置（（pt1、pl1）、（pt2、pl2）、（pt3、pl3）、（pt4、pl4））至少部分地重叠。

10.根据权利要求3至权利要求9中任一项所述的传热板（8），其中，布置在所述传热板的上半部（a+b）内的所述第一谷接触区域（64bu2）中的一个的位置（Pt2、Pl2）跨过所述传热板（8）的横向中心轴线（t）的镜像与布置在所述传热板（8）的下半部（c+d）内的所述第一谷接触区域（64bl2）中的一个的位置（Pt2、Pl2）至少部分地重叠。

11.根据前述权利要求中任一项所述的传热板（8），其中，布置在所述传热板（8）的上半部（a+b）内的所述第一脊接触区域（62bu1）中的一个的位置（Pt1、Pl1）跨过所述传热板（8）的横向中心轴线（t）的镜像与布置在所述传热板（8）的下半部（c+d）内的所述第一脊接触区域（62bl1）中的一个的位置（Pt1、Pl1）至少部分地重叠。

12.根据前述权利要求中任一项所述的传热板（8），其中，所述第一传热脊（36a、36b）中的各个从所述上边界线（44）和所述下边界线（46）中的一个延伸。

13.根据前述权利要求中任一项所述的传热板（8），其中，对于所述第一传热脊（36a、36b）中的各个，所述第一脊接触区域（52a、62b）是布置成最靠近所述上边界线（44）和所述下边界线（46）中的所述一个的脊接触区域（52、62）。

14.根据前述权利要求中任一项所述的传热板（8），其中，所述第一脊接触区域（52a、62b）包括在所述第一传热脊（36a、36b）的相应端部部分（36'）中，所述端部部分（36'）从所述上边界线（44）和所述下边界线（46）中的所述一个延伸并且在所述顶部部分（40）内具有恒定的宽度。

15.根据前述权利要求中任一项所述的传热板（8），其中，所述上边界线（44）和所述下边界线（46）是非直的。

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