CN114777536A - 换热板及换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及换热器领域，公开了一种换热板及换热器。该换热板包括板体和设置在板体上的多排导流板，相邻的两排导流板之间形成第一流体通道，导流板包括多个间隔设置的翼型块，翼型块的内部设有第二流体通道，翼型块具有相对的第一端和第二端，第一端设有与第二流体通道连通的流体入口，第二端设有与第二流体通道连通的流体出口。该换热器包括壳体和设置在壳体内部的上述换热板。本发明在板体上均布有翼型块，且翼型块的内部设置第二流体通道，以此降低翼型块的热阻，并且该种设计方式可增加处于翼型块周围的流体的流速，进而强化翼型块的前缘、中部和尾缘处的换热能力，从而增强整个换热板的传热能力。

Description

换热板及换热器

技术领域

本发明涉及换热器领域，具体地涉及一种换热板及换热器。

背景技术

热能在能源动力、石油化工等重要领域是能源的主要表现形式之一，80％的热量需要通过换热设备转换，以适应不同工艺要求，热能利用的效率直接影响到系统综合能耗的高低。因此，换热器是能源动力系统中能量转换的关键设备，对我国节能减排战略的实施具有重要的意义。

由于场地和成本的限制，对换热器提出高效紧凑低阻的要求。为了实现以上目标，常用方法是在换热板片上加工出微小通道，然后将换热板片叠加形成换热芯体，再焊接封头形成换热器。但该种换热板存在热阻较大，传热效果较差的缺陷。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本发明提供了一种换热板及换热器。

本发明提供了一种换热板，所述换热板包括板体和设置在所述板体上的多排导流板，相邻的两排所述导流板之间形成第一流体通道，所述导流板包括多个间隔设置的翼型块，所述翼型块的内部设有第二流体通道，所述翼型块具有相对的第一端和第二端，所述翼型块的第一端设有与所述第二流体通道连通的流体入口，所述翼型块的第二端设有与所述第二流体通道连通的流体出口。

可选地，所述流体入口包括设置在所述翼型块的第一端的多个离散孔，多个所述离散孔均与所述第二流体通道连通。

可选地，所述第二流体通道呈弯折状。

可选地，所述翼型块的内部设有延伸部和扰流部，所述第二流体通道设置在所述延伸部，所述扰流部的内部设有多个扰流柱，所述第二流体通道的一端与所述流体入口连通，所述第二流体通道的另一端与所述扰流部的入口连通，所述扰流部的出口与所述流体出口连通。

可选地，所述延伸部与所述扰流部之间设有隔板，所述隔板上设有多个用于连通所述延伸部和所述扰流部的通孔。

可选地，所述扰流柱为圆柱体、三角形柱体或多边形柱体。

可选地，所述翼型块的长度方向与所述板体的长度方向相同。

可选地，相邻两排所述导流板的所述翼型块的位置一一对应。

可选地，相邻两排所述导流板的所述翼型块的设置方向相反。

本发明还提供了一种换热器，所述换热器包括壳体和设置在所述壳体内部的上述换热板。

本发明实施方式提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本发明在板体上均布有翼型块，且翼型块的内部设置第二流体通道，使得流体经过翼型块时，分成三路，两路流体通过翼型块两侧的第一流体通道流过，一路流体通过翼型块内部的第二流体通道流过，且第二流体通道流出后的流体与第一流体通道内的流体汇合，以此降低翼型块的热阻，进而降低换热板的热阻，并且该种设计方式可增加处于翼型块周围的流体的流速，进而强化翼型块的前缘、中部和尾缘处的换热能力，从而增强整个换热板的传热能力。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施方式所述换热板的结构示意图；

图2为本发明实施方式所述流体的流动路径的示意图；

图3为本发明实施方式所述翼型块沿着其高度方向的剖面图；

图4为本发明实施方式所述翼型块沿着其宽度方向的剖面图。

附图标记说明

1、板体；2、第一流体通道；3、翼型块；31、第二流体通道；4、流体入口；41、离散孔；5、流体出口；6、延伸部；61、挡板；7、扰流部；71、扰流柱；8、隔板；81、通孔。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将对本发明的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施方式只是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。

经研究发现，翼型宽度最高处流速较快，换热效果最好。流体冲击到翼型前缘，在此处形成滞止区域，流速较低，因此换热效果也较差。而在翼型尾缘处，流体混合能力较弱，因此也存在低速区，换热效果也非常差。对此，本申请对于带有翼型结构的换热板进行改进，其中一个实施方式如下：

结合图1至图4所示，本发明实施方式提供的换热板包括板体1和设置在板体1上的多排导流板，相邻的两排导流板之间形成第一流体通道2，进而使得板体1的表面形成多个第一流体通道2，用于流体流通。其中，通过导流板围成的第一流体通道2的形状可为直通道、波纹通道、蛇形通道、翼型通道等，可根据实际需求进行设计。导流板包括多个间隔设置的翼型块3，即同组导流板的相邻两个翼型块3之间形成有间隙，该间隙的大小可根据实际需求进行设计。翼型块3的内部设有第二流体通道31，翼型块3具有相对的第一端和第二端，翼型块3的第一端设有与第二流体通道31连通的流体入口4，翼型块3的第二端设有与第二流体通道31连通的流体出口5。使得部分流体可通过流体入口4进入到第二流体通道31内，再通过流体出口5与其他两路的流体汇合。

如图2所示，本发明在板体1上均布有翼型块3，且翼型块3的内部设置第二流体通道31，使得流体经过翼型块3时，分成三路，两路流体通过翼型块3两侧的第一流体通道2流过，一路流体通过翼型块3内部的第二流体通道31流过，且第二流体通道31流出后的流体与第一流体通道2内的流体汇合，以此降低翼型块3的热阻，进而降低换热板的热阻，并且该种设计方式可增加处于翼型块3周围的流体的流速，进而强化翼型块3的前缘、中部和尾缘处的换热能力，从而增强整个换热板的传热能力。本申请中，翼型块3的前缘即为翼型块3的第一端，翼型块3的尾缘即为翼型块3的第二端。

结合图3和图4所示，流体入口4包括设置在翼型块3的第一端的多个离散孔41，多个离散孔41均与第二流体通道31连通，增加进入到第二流体通道31内部的流体的流量。优选地，第二流体通道31呈弯折状，进而增加流体在第二流体通道31内部的流动路径，增加换热效果。此外，流体出口5也可设置成多个，可根据实际需求进行设计。

如图4所示，翼型块3的内部设有延伸部6和扰流部7，第二流体通道31设置在延伸部6。具体地，延伸部6的内部至少设有一个挡板61，且挡板61的一端与延伸部6的内壁连接，挡板61的另一端与延伸部6的内壁之间存在一定的间隙，使得流体从挡板61的一侧绕过该间隙流向挡板61的另一侧，进而增加流体的流动路径。进一步优化地，挡板61为多个，相邻两个挡板61之间的缝隙所处的位置相反，进而使得第二流体通道31弯折延伸，进一步增加了流体的流动路径。挡板61的数量可根据实际的使用需求进行设计，以增加流体在第二流体通道31内部的流动路径，从而增加整个换热板的传热能力。优选地，挡板61为两个。

扰流部7的内部设有多个扰流柱71，多个扰流柱71均匀分布在扰流部7的内部，增加扰流效果，且根据实际情况，扰流柱71进行错流或其他形式的排布。第二流体通道31的一端与流体入口4连通，第二流体通道31的另一端与扰流部7的入口连通，扰流部7的出口与流体出口5连通。该种设计方式，使得流体经过第二流体通道31后进入到扰流部7的内部进行扰流，从而增加传热能力，扰流后的流体再通过流体出口5流出，与外部的流体混合，不同流速的流体混合时，进一步起到扰流效果，进而在此增加换热能力。具体地，延伸部6与扰流部7之间设有隔板8，隔板8上设有多个用于连通延伸部6和扰流部7的通孔81，使得第二流体通道31流出的流体均匀的进入到扰流部7。其中，扰流柱71为圆柱体、三角形柱体或多边形柱体，可见，扰流柱71的形状和数量可根据实际使用需求进行设计，从而增强扰动，进一步强化传热能力。

在一些实施方式中，如图1所示，翼型块3的长度方向与板体1的长度方向相同，便于流体通过翼型块3的第一端进入到翼型块3的内部。相邻两排导流板的翼型块3的位置一一对应。且相邻两排导流板的翼型块3的设置方向相反。该种设计方式中，翼型块3最宽处与另一相邻翼型块3最窄处之间形成第一流动通道的一部分，此时翼型块3最宽处带来流速增大可以强化传热，弥补由于翼型较窄处带来的换热弱化，因此，可有效确保换热板的换热能力。

在另一些实施方式中，翼型块3的长度方向与板体1的长度方向相同，便于流体通过翼型块3的第一端进入到翼型块3的内部。相邻两排导流板的翼型块3的位置一一对应。且相邻两排导流板的翼型块3的设置方向相同。

在另一些实施方式中，翼型块3的长度方向与板体1的长度方向不同，进而使得第一流体通道2呈弯折状，使得翼型块3为第一流体通道2内的流体起到扰流作用，增加换热效果。

可见，本发明的翼型块3的排布方式不受限制，可根据实际需求进行设计。此外，相邻的翼型块3的流向和法向间距可根据实际需求进行设计，从而获得较高的传热能力。

在一些实施方式中，翼型块3的最宽处的宽度为0.2-2mm；翼型块3的长度为1-10mm；同排导流板的相邻两个翼型块3的尾缘之间的距离为0.4-20m；相邻两排导流板的相邻两个翼型块3之间的法向间距为0.4-20mm；离散孔41的直径为0.05-1mm；第二流体通道31的直径为0.1-1.8mm；扰流柱71的直径为0.05-0.5mm；板体1优选采用1-5mm的金属板，具体采用高温合金、铝等材质；翼型块3可通过化学刻蚀、3D打印、机械加工等方式制成。

本发明还提供了一种换热器，换热器包括壳体和设置在壳体内部的上述换热板，该处换热板包括上述换热板的全部技术特征，因此，在此未做过多的描述。具体地，换热板可为多个，多个换热板叠加后，通过夹具固定后进入扩散焊接炉进行焊接形成换热器芯体，根据需要，可以分别加工多个换热器芯体，最终将其并联或者串联使用。换热器芯体冷热侧进出口端通过氩弧焊接封头，从而形成完整换热器，由于该种加工方式为常规技术，因此，在此未做过多的描述。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施方式的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施方式中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所述的这些实施方式，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种换热板，其特征在于，所述换热板包括板体(1)和设置在所述板体(1)上的多排导流板，相邻的两排所述导流板之间形成第一流体通道(2)，所述导流板包括多个间隔设置的翼型块(3)，所述翼型块(3)的内部设有第二流体通道(31)，所述翼型块(3)具有相对的第一端和第二端，所述翼型块(3)的第一端设有与所述第二流体通道(31)连通的流体入口(4)，所述翼型块(3)的第二端设有与所述第二流体通道(31)连通的流体出口(5)。

2.根据权利要求1所述的换热板，其特征在于，所述流体入口(4)包括设置在所述翼型块(3)的第一端的多个离散孔(41)，多个所述离散孔(41)均与所述第二流体通道(31)连通。

3.根据权利要求1所述的换热板，其特征在于，所述第二流体通道(31)呈弯折状。

4.根据权利要求1所述的换热板，其特征在于，所述翼型块(3)的内部设有延伸部(6)和扰流部(7)，所述第二流体通道(31)设置在所述延伸部(6)，所述扰流部(7)的内部设有多个扰流柱(71)，所述第二流体通道(31)的一端与所述流体入口(4)连通，所述第二流体通道(31)的另一端与所述扰流部(7)的入口连通，所述扰流部(7)的出口与所述流体出口(5)连通。

5.根据权利要求4所述的换热板，其特征在于，所述延伸部(6)与所述扰流部(7)之间设有隔板(8)，所述隔板(8)上设有多个用于连通所述延伸部(6)和所述扰流部(7)的通孔(81)。

6.根据权利要求4所述的换热板，其特征在于，所述扰流柱(71)为圆柱体、三角形柱体或多边形柱体。

7.根据权利要求1所述的换热板，其特征在于，所述翼型块(3)的长度方向与所述板体(1)的长度方向相同。

8.根据权利要求1所述的换热板，其特征在于，相邻两排所述导流板的所述翼型块(3)的位置一一对应。

9.根据权利要求8所述的换热板，其特征在于，相邻两排所述导流板的所述翼型块(3)的设置方向相反。

10.一种换热器，其特征在于，所述换热器包括壳体和设置在所述壳体内部的如权利要求1至9中任意一项所述的换热板。

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