CN117739719A - 一种高效板式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高效板式换热器，包括二侧板、若干A板和若干B板，若干A板和若干B板以交替方式叠设在二侧板之间；各A板的上表面与上侧相邻B板间形成有A介质通道，各B板的上表面与上侧相邻A板间形成有B介质通道；所有A折弯边与所有B直边为同向设置且交替叠设，所有B折弯边与所有A直边为同向设置且交替叠设；A上折边与下侧相邻B板相分离构成有B介质通道出口，A下折边与上侧相邻B板分离构成有A介质通道入口B上折边与下侧相邻A板的上表面相分离构成有A介质通道出口，B下折边与上侧相邻A板的下表面分离构成有B介质通道入口。本发明采用创新地折弯结构设计，克服现有技术中的所述不足，板结构简洁、组装便捷高效。

Description

一种高效板式换热器

技术领域

本发明涉及换热设备技术领域，具体是指一种高效板式换热器。

背景技术

换热器是用于两种流体介质相互热交换的设备，在化工、石油、动力等许多工业生产中应用十分广泛，而且占有重要地位。板式换热器主要应用于液-液、液-汽进行热交换，其是通过一系列金属片叠装而成，各金属片之间形成薄矩形通道，相邻通道分别流动两种介质以实现热交换作用。两种介质流动方式主要有平行流和对角流两种设计，目前不管是哪种方式设计，实现两种流体在各自通道流动的运行原理，采取的思路是在每块金属板片的四角设有开孔，组装成板束后通过孔与孔之间流通或者密封不流通的设计，来实现相邻通道内分配不同流体介质以最终实现热交换功能。现有角孔式设计，需要大量的橡胶密封垫片，而且组装时需要对准角孔，对制作精度要求较高，对板束数量、板片长度及宽度有所制约受限，不适用于大流体介质或者组装大面积设备换热。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效板式换热器，采用创新地折弯结构设计，克服现有技术中的所述不足，板结构设计简洁、组装便捷高效，特别地适用于大流体介质或者组装大面积换热设备。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种高效板式换热器，包括二侧板、若干A板和若干B板，A板和B板均呈四边矩形状，均具有第一组相对边和第二组相对边；若干A板和若干B板以交替方式叠设在二侧板之间，二侧板间的对应所有第一组相对边作全封边设置构成两个封面；若干A板和若干B板以朝向其中一侧板的表面设为上表面，与上表面相对的是下表面；各A板的上表面与上侧相邻B板的下表面间形成有A介质通道，各B板的上表面与上侧相邻A板的下表面间形成有B介质通道；A板的第二组相对边分别为A折弯边和A直边，B板的第二组相对边分别为B折弯边和B直边，若干A板和若干B板以A折弯边叠加B直边、B折弯边叠加A直边的方式交替叠设；

A折弯边具有相对A板上表面凸出的A上折边和下凹的A下折边，B折弯边具有相对B板上表面凸出的B上折边和下凹的B下折边，所有A上折边与所有B上折边为平行侧设置，所有A下折边与所有B下折边为平行侧设置；A上折边与上侧相邻B板的下表面贴合设置，A上折边与下侧相邻B板的上表面相分离构成有B介质通道出口；A下折边与上侧相邻B板的下表面分离构成有A介质通道入口，A下折边与下侧相邻B板的上表面贴合设置；B上折边与上侧相邻A板的下表面贴合设置，B上折边与下侧相邻A板的上表面相分离构成有A介质通道出口；B下折边与上侧相邻A板的下表面分离构成有B介质通道入口，B下折边与下侧相邻A板的上表面贴合设置；A介质通道入口与A介质通道出口呈对角设置，B介质通道入口与B介质通道出口呈对角设置。

所述A上折边与A下折边之间留有未折的A过渡边，该A过渡边的上下表面分别设置有A上垫块和A下垫块；所述B上折边与B下折边之间留有未折的B过渡边，该B过渡边的上下表面分别设置有B上垫块和B下垫块。

所有所述A上垫块、A下垫块以及该二者间夹设的板边形成有一道A过渡区，该A过渡区全封处理构成A过渡封区；所有所述B上垫块、B下垫块以及该二者间夹设的板边形成有一道B过渡区，该B过渡区全封处理构成B过渡封区。

所述A上折边的自由端留有未折的第一A封边，A下折边的自由端留有未折的第二A封边，A板的上表面上设有第一A垫条和第二A垫条，第一A垫条从第一A封边延伸至A直边设置，第二A垫条从第二A封边延伸至A直边设置；所述B上折边的自由端留有未折的第一B封边，B下折边的自由端留有未折的第二B封边，B板的上表面上设有第一B垫条和第二B垫条，第一B垫条从第一B封边延伸至B直边设置，第二B垫条从第二B封边延伸至B直边设置。

所有所述第一A垫条、第一B垫条以及该二者间夹设的板边，在对应第一A封边、第一B封边所在的位置分别形成有第一侧区，该第一侧区全封处理构成第一侧封区；所有所述第二A垫条、第二B垫条以及该二者间夹设的板边，在对应第二A封边、第二B封边所在的位置分别形成有第二侧区，该第二侧区全封处理构成第二侧封区。

所述两个封面采用堆焊处理构成两个堆焊封面。

所述A板和B板上均设有波纹结构，A/B板上波纹结构按照从A/B折弯边到A/B直边方向分为依次设置的导流区、前匀流区、紊流区及后匀流区；导流区为平行于A/B折弯边且一字排开设置的若干导流凸点和若干导流凹点，该若干导流凸点和若干导流凹点呈交替设置。

所述前匀流区和后匀流区为矩形状区域，采用巧克力分布的菱形波纹结构，矩形状区域的靠近导流区的对应两个直角，以该两个直角构成的对应两个三角区域内还设置有导流点。

所述紊流区采用鱼刺型波纹结构，该鱼刺型波纹结构的鱼头朝向A/B直边设置。

采用上述方案后，本发明一种高效板式换热器，相对于现有技术的有益效果在于：换热器内所形成的两种流体介质的介质通道采用创新的换热板组合构成，A板和B板保持平板状结构且无需开角孔，通过巧妙的折弯边方式来形成呈对角流的双介质通道，板结构设计十分简洁，组装工艺亦十分便捷，无需高精度的对准安装要求，无需橡胶密封设置；所形成的A介质通道出入口和B介质通道出入口由所有板的对应边构成，再加上板结构特性，使得对堆叠的板束的数量以及板自身的尺寸不受限制，整体带来介质流量大，单位体积换热面积大特点，换热性能高效，特别地适用于大流体介质或者组装大面积换热设备。

说明书附图

图1为本发明换热器的结构示意图；

图2为图1中区域S的放大图；

图3为本发明A板的主视图；

图4为本发明A板的简化立体示意图；

图5为本发明B板的简化立体示意图；

图6为本发明图1中简化的前主视图(未示意出侧板)；

图7为图6中区域S1的放大图；

图8为图6中区域S2的放大图；

图9为图6中区域S3的放大图；

图10为本发明图1中简化的后主视图(未示意出侧板)；

图11为图7中区域S4的放大图；

图12为图7中区域S5的放大图；

图13为图7中区域S6的放大图。

标号说明

二侧板100，封面101；A板200，第一组相对边201，第二组相对边202；A介质通道203，A介质通道入口2031，A介质通道出口2032；B板300，B介质通道303，B介质通道入口3031，B介质通道出口3032；

A过渡区204，B过渡区304,第一侧区205/305,第二侧区206/306；

A折弯边21，A上折边211，A下折边212，A过渡边213，第一A封边214，第二A封边215；A直边22；A上垫块231，A下垫块232，第一A垫条24，第二A垫条25；导流区261、前匀流区262、紊流区263及后匀流区264；

B折弯边31，B上折边311，B下折边312，B过渡边313，第一B封边314，第二B封边315；B直边32；B上垫块331，B下垫块332，第一B垫条34，第二B垫条35。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本案作进一步详细的说明。

本案涉及一种高效板式换热器，如图1-13所示，主要包括二侧板100、若干A板200和若干B板300。A板200和B板300为结构呈镜像关系的两种板体。A板200和B板300均呈四边矩形状，均具有第一组相对边和第二组相对边，如图3中给出A板200的相对边示意，具有第一组相对边201和第二组相对边202。

若干A板200和若干B板300以交替方式叠设在二侧板100之间，三者一体设置形成换热器的芯体结构的主体部分，二侧板100间的对应所有第一组相对边作全封边设置，以此构成相对设置的两个封面101。优选地，该两个封面101采用整面堆焊处理，将对应地所有相邻边存在的缝隙全部密封，构成两个堆焊封面。于此芯体结构的四个面为密封面结构，对应第二组相对边202所在的两个相对面为未密封面结构。若干A板200和若干B板300以朝向其中一侧板(如图1中的上侧板)的表面设为上表面，与上表面相对的是下表面。各A板200的上表面与上侧相邻B板300的下表面间形成有A介质通道203，各B板300的上表面与上侧相邻A板200的下表面间形成有B介质通道303。

如图4-5所示，A板200的第二组相对边分别为A折弯边21和A直边22，B板300的第二组相对边分别为B折弯边31和B直边32。若干A板200和若干B板300堆叠方式为，以A折弯边21叠加B直边32、B折弯边31叠加A直边22的方式交替叠设；于此，所有A折弯边21与所有B直边32为同向设置且交替叠设，相应的所有B折弯边31与所有A直边22为同向设置且交替叠设。

如图4所示，A折弯边21具有相对A板200上表面凸出的A上折边211和下凹的A下折边212。如图5所示，B折弯边31具有相对B板300上表面凸出的B上折边311和下凹的B下折边312。由于A板与B板的镜像结构设计，则所有A上折边211与所有B上折边311为平行侧设置，所有A下折边212与所有B下折边312为平行侧设置。

如图6-7所示，A上折边211与上侧相邻B板300的下表面贴合设置，即A上折边211与直边32相互平行且紧密设置；A上折边211与下侧相邻B板300的上表面相分离构成有B介质通道出口3032，该B介质通道出口3032与B介质通道303相连通。A下折边212与上侧相邻B板300的下表面分离构成有A介质通道入口2031，该A介质通道入口2031与A介质通道203相连通。A下折边212与下侧相邻B板300的上表面贴合设置，即A下折边212与直边32相互平行且紧密设置。

如图10-11所示，B上折边311与上侧相邻A板200的下表面贴合设置，即B上折边311与直边22相互平行且紧密设置；B上折边311与下侧相邻A板200的上表面相分离构成有A介质通道出口2032，该A介质通道出口2032与A介质通道203相连通。B下折边312与上侧相邻A板200的下表面分离构成有B介质通道入口3031，该B介质通道入口3031与B介质通道303相连通；B下折边312与下侧相邻A板200的上表面贴合设置，即B下折边312与直边22相互平行且紧密设置。

由此，本申请换热器的上述结构设计，构成的换热芯体整体结构中，如图1所示，A介质通道入口2031与A介质通道出口2032呈对角设置，B介质通道入口3031与B介质通道出口3032呈对角设置；即A介质通道入口2031与B介质通道入口3031为平行侧设置，A介质通道出口2032与B介质通道出口3032为平行侧设置。图1中，朝前的右侧为A介质通道入口2031，朝前的左侧为B介质通道出口3032；后端的右侧为B介质通道入口3031，后端的左侧为A介质通道出口2032。于此换热芯体内部构成双介质通道全板面地对角逆流换热，带来高效换热效果。

所述折弯边的结构设计，所形成的各出入口(包括A介质通道入口2031、A介质通道出口2032、B介质通道入口3031及B介质通道出口3032)的开口高度大于介质通道(A介质通道/B介质通道)高度(具体实施例中为增加了一倍)，即增大了流体出入口的开口大小，如此利于流体介质的导入及导出作用。

本申请提出一种创新结构设计思路的高效板式换热器，换热器采用创新的换热板，并构成有创新结构的换热芯体，换热板(A板200和B板300)保持平板状结构且无需开角孔，通过巧妙的折弯边方式来形成内部可供两种流体介质对角流的两组独立通道。带来优势为，板结构设计简洁，组装工艺便捷，无需高精度的对准安装要求，无需橡胶密封设置；所形成的A介质通道出入口和B介质通道出入口由所有板的对应边构成。应用中，由于所述板的结构设计特点，使得对堆叠的板束的数量以及板自身的尺寸不受限制，整体带来介质流量大，单位体积换热面积大特点，换热性能高效，特别地适用于大流体介质或者组装大面积换热设备。

关于折弯边的优选设计方案，如图4、图6-7所示，A上折边211与A下折边212之间留有未折的A过渡边213，该A过渡边213的上下表面分别设置有A上垫块231和A下垫块232。A上垫块231和A下垫块232的厚度与折弯高度相等，如此A上垫块231与A上折边211相齐平设置，A下垫块232与A下折边212对应相齐平设置。过渡边213的设计有利于A上折边211和A下折边212分别折制并形成。A上垫块231和A下垫块232设计起到相邻板之间的中部支撑作用，并且所有A上垫块231、A下垫块232以及该二者间紧密夹设的板边部分形成有一道A过渡区204。

同理，如图5、图10-11所示，B上折边311与B下折边312之间留有未折的B过渡边313，该B过渡边313的上下表面分别设置有B上垫块331和B下垫块332。过渡边313的设计有利于B上折边311和B下折边312分别折制并形成。B上垫块331和B下垫块332设计起到相邻板之间的中部支撑作用，所有B上垫块331、B下垫块332以及该二者间紧密夹设的板边部分形成有一道B过渡区304。

进一步地，所述A过渡区204利于A介质通道入口2031与B介质通道出口3032相互分隔设置，优选地，该A过渡区204全封处理构成A过渡封区。同理，所述B过渡区304利于B介质通道入口3031与A介质通道出口2032相互分隔设置，优选地，该B过渡区304全封处理构成B过渡封区。

关于折弯边的进一步优选设计方案，如图4、图6、图8-9所示，A上折边211的自由端留有未折的第一A封边214，A下折边212的自由端留有未折的第二A封边215。A板200的上表面上设有第一A垫条24和第二A垫条25，第一A垫条24从第一A封边214延伸至A直边22设置，第二A垫条25从第二A封边215延伸至A直边22设置。同理，如图5、图10、图12-13所示，B上折边311的自由端留有未折的第一B封边314，B下折边312的自由端留有未折的第二B封边315，B板300的上表面上设有第一B垫条34和第二B垫条35，第一B垫条34从第一B封边314延伸至B直边32设置，第二B垫条35从第二B封边315延伸至B直边32设置。如此设计，对应所述二侧板100间的对应所有第一组相对边，每两两边之间夹设有垫条，起到了板与板之间的支撑作用，利于板与板之间介质通道的形成，而且垫条的设计，利于所述第一组相对边作全封边处理以构成所述封面101。

进一步，如图8-9、图12-13所示，所有所述第一A垫条24、第一B垫条34以及该二者间夹设的板边，在对应第一A封边214、第一B封边314所在的位置分别形成有第一侧区205及第一侧区305。该第一侧区205/305全封处理构成第一侧封区，以利于所有A介质通道出口2032、所有B介质通道出口3032分别构成全封边的口结构。同理，所有第二A垫条25、第二B垫条35以及该二者间夹设的板边，在对应第二A封边215、第二B封边315所在的位置分别形成有第二侧区206及第二侧区306，该第206/306全封处理构成第二侧封区，以利于所有A介质通道入口2031、所有B介质通道入口3031分别构成全封边的口结构。

关于A板200和B板300的板面结构设计，优选实施方式，A板200和B板300上均设有波纹结构，A/B板上波纹结构按照从A/B折弯边到A/B直边方向分为依次设置的导流区、前匀流区、紊流区及后匀流区。如图3中以A板200为例，从A折弯边21到A直边22方向分为依次设置的导流区261、前匀流区262、紊流区263及后匀流区264。

进一步地，所述导流区261为平行于A折弯边21且一字排开设置的若干导流凸点和若干导流凹点，该若干导流凸点和若干导流凹点呈交替设置，该导流凸点与其上方相邻的板面相接触，同理，导流凹点与其下方相邻的板面相接触。如此，该若干导流凸点和若干导流凹点一方面起到一定支撑作用，另一方面，该导流区261对应形成在靠近A介质通道入口2031，对从A介质通道入口2031流入的介质，在A介质通道203的起始阶段实现导流扩散开至通道整个宽度区域。B板300上的导流区同理设置，在B介质通道303的起始阶段实现导流扩散开至通道整个宽度区域。

进一步地，所述前匀流区262和后匀流区264为矩形状区域，采用巧克力分布的菱形波纹结构，矩形状区域的靠近导流区261的对应两个直角，以该两个直角构成的对应两个三角区域内还设置有导流点。所述紊流区263采用鱼刺型波纹结构，该鱼刺型波纹结构的鱼头朝向A直边22设置。A流体介质先经过导流区261导流扩散后，先经过前匀流区262匀流后，再经过紊流区263，最后再经过后匀流区264导出。A板200和B板300的所述波纹结构如此设计，利于两种流体介质在各自介质通道内全区域流动并进行高效热交换效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化和修饰，均应属于本发明权利要求的范围。

Claims (9)

1.一种高效板式换热器，其特征在于：包括二侧板、若干A板和若干B板，A板和B板均呈四边矩形状，均具有第一组相对边和第二组相对边；若干A板和若干B板以交替方式叠设在二侧板之间，二侧板间的对应所有第一组相对边作全封边设置构成两个封面；若干A板和若干B板以朝向其中一侧板的表面设为上表面，与上表面相对的是下表面；各A板的上表面与上侧相邻B板的下表面间形成有A介质通道，各B板的上表面与上侧相邻A板的下表面间形成有B介质通道；A板的第二组相对边分别为A折弯边和A直边，B板的第二组相对边分别为B折弯边和B直边，若干A板和若干B板以A折弯边叠加B直边、B折弯边叠加A直边的方式交替叠设；

A折弯边具有相对A板上表面凸出的A上折边和下凹的A下折边，B折弯边具有相对B板上表面凸出的B上折边和下凹的B下折边，所有A上折边与所有B上折边为平行侧设置，所有A下折边与所有B下折边为平行侧设置；A上折边与上侧相邻B板的下表面贴合设置，A上折边与下侧相邻B板的上表面相分离构成有B介质通道出口；A下折边与上侧相邻B板的下表面分离构成有A介质通道入口，A下折边与下侧相邻B板的上表面贴合设置；B上折边与上侧相邻A板的下表面贴合设置，B上折边与下侧相邻A板的上表面相分离构成有A介质通道出口；B下折边与上侧相邻A板的下表面分离构成有B介质通道入口，B下折边与下侧相邻A板的上表面贴合设置；A介质通道入口与A介质通道出口呈对角设置，B介质通道入口与B介质通道出口呈对角设置。

2.如权利要求1所述的一种高效板式换热器，其特征在于：所述A上折边与A下折边之间留有未折的A过渡边，该A过渡边的上下表面分别设置有A上垫块和A下垫块；所述B上折边与B下折边之间留有未折的B过渡边，该B过渡边的上下表面分别设置有B上垫块和B下垫块。

3.如权利要求2所述的一种高效板式换热器，其特征在于：所有所述A上垫块、A下垫块以及该二者间夹设的板边形成有一道A过渡区，该A过渡区全封处理构成A过渡封区；所有所述B上垫块、B下垫块以及该二者间夹设的板边形成有一道B过渡区，该B过渡区全封处理构成B过渡封区。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种高效板式换热器，其特征在于：所述A上折边的自由端留有未折的第一A封边，A下折边的自由端留有未折的第二A封边，A板的上表面上设有第一A垫条和第二A垫条，第一A垫条从第一A封边延伸至A直边设置，第二A垫条从第二A封边延伸至A直边设置；所述B上折边的自由端留有未折的第一B封边，B下折边的自由端留有未折的第二B封边，B板的上表面上设有第一B垫条和第二B垫条，第一B垫条从第一B封边延伸至B直边设置，第二B垫条从第二B封边延伸至B直边设置。

5.如权利要求4所述的一种高效板式换热器，其特征在于：所有所述第一A垫条、第一B垫条以及该二者间夹设的板边，在对应第一A封边、第一B封边所在的位置分别形成有第一侧区，该第一侧区全封处理构成第一侧封区；所有所述第二A垫条、第二B垫条以及该二者间夹设的板边，在对应第二A封边、第二B封边所在的位置分别形成有第二侧区，该第二侧区全封处理构成第二侧封区。

6.如权利要求1所述的一种高效板式换热器，其特征在于：所述两个封面采用堆焊处理构成两个堆焊封面。

7.如权利要求1所述的一种高效板式换热器，其特征在于：所述A板和B板上均设有波纹结构，A/B板上波纹结构按照从A/B折弯边到A/B直边方向分为依次设置的导流区、前匀流区、紊流区及后匀流区；导流区为平行于A/B折弯边且一字排开设置的若干导流凸点和若干导流凹点，该若干导流凸点和若干导流凹点呈交替设置。

8.如权利要求7所述的一种高效板式换热器，其特征在于：所述前匀流区和后匀流区为矩形状区域，采用巧克力分布的菱形波纹结构，矩形状区域的靠近导流区的对应两个直角，以该两个直角构成的对应两个三角区域内还设置有导流点。

9.如权利要求7所述的一种高效板式换热器，其特征在于：所述紊流区采用鱼刺型波纹结构，该鱼刺型波纹结构的鱼头朝向A/B直边设置。