CN1299091C - 传热板、板组件和板式热交换器 - Google Patents

传热板、板组件和板式热交换器 Download PDF

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Abstract

一种用于板式热交换器的传热板，它包括多个在板上压制成的凸脊(210)和凹槽(220)，板的传热部分具有带有所述凸脊(210)和凹槽(220)的多个并置的排(200)。凸脊(210)和凹槽(220)的排(200)被基本平面的通道部分(240)彼此分开。每个排(200)具有沿主流方向(F)延伸的交错的长的凸脊(210)和长的凹槽(220)。在同一排(200)中的每个凸脊(210)和相邻的凹槽(220)之间的过渡是由一个倾斜于板(1)的中央平面(P1)的过渡部分(230)构成的。这种传热板使用在板式热交换器的板组件中。

Description

传热板、板组件和板式热交换器
技术领域
本发明涉及用于板式热交换器的传热板，它包括一个入口部分、一个出口部分和一个位于入口部分和出口部分之间的传热部分，该传热部分具有在板上压成的、在板的几何顶部平面和几何底部平面之间延伸的许多脊和槽，上述平面基本平行于板的几何中心平面。本发明还涉及板组件，它包括多个上述类型的传热板，在这种板组件中，流体预期沿着在入口部分和出口部分之间延伸的主流向在许多流动区域中流动，上述流动区域是由构成板组件的传热板间的内部空间形成的。本发明也涉及板式热交换器。
背景技术
板式热交换器包括一个板组件，该板组件是由许多组装的传热板构成的，传热板之间形成板间空间。在大多数情形中，每隔一个的板间空间与一条第一入口通道和一条第一出口通道连通，每个板间空间适于限定一个流动区域，在上述入口和出口通道之间通过一个第一流体流。相应地其它板间空间与第二流体流的一个第二入口通道和一条第二出口通道连通。因此，传热板通过其一个板面与一流体接触，而通过另一板面与另一流体接触，这样在两流体之间可进行显著的热交换。
现代的板式热交换器具有传热板，大多数情形中，传热板由已冲压成其最终形状的薄板坯制成。每个传热板通常设有四个或更多在板上冲出的通孔构成的“孔口”。不同板的孔口限定垂直于板面穿过板式热交换器的上述入口和出口通道。垫圈或任何其它形式的密封装置交替地围绕每隔一个的板间空间内一些孔口布置，而在其它的板间空间围绕其它孔口布置，以便形成两个分别为第一流体和第二流体的单独通道。
由于在工作期间在热交换器内达到的流体压力水平相当高，因而这些板需要具有一定的刚度以便不被流体压力变形。只要板稍许受到支承，就能够采用薄板坯制成的板。通常，这是通过设有某种板型使板在大量点上彼此抵靠而解决的。在一个“框架”中，板在两个刚性端板之间被夹紧在一起，从而形成刚性组件，刚性组件具有在每个板间空间中的流道。为了取得板间需要的接触，制造两种不同类型的板，然后将其交错地布置，使热交换器内的板交错为第一种和第二种的。或者也可采用相同的板，使板围绕一对称轴线交替地翻转或颠倒。
在大多数情形中，各流动区域的孔口位于在传热板两个相对边缘的两个孔口部分内，所述流动区域由位于孔口部分之间的传热表面形成的。在板的最靠近孔口的部分(分配表面)中，板通常具有一种图案，这种图案经过特殊设计以便在流动区域的整个宽度上分配流体。
在某些应用中，横过传热表面的压降只是压降的一小部分，这就是说，即使横过流动区域的宽度在流体流中引起相对较大的压降差，在横向上压降差也将会相对较小。虽然不均匀的分布即使很显著也只对带有清洁板的热交换器内的热传递有微小的影响，但是在许多情形中，由于故障风险显著增加，因而不均匀分配的流量是不可接受的。当出现故障时，热交换器的传热能力显著下降。除了降低热效率外，故障还可能对通过热交换器的产品质量具有有害的影响。另外，将需要更多的清洁工作，在严重的情形中可能必须进行非规定的停机。
横过传热表面的压降小的方法的一个实例是按薄膜上升原理的蒸发。
为了在以低的压降为特征的应用中也取得充分的分配，流动区域的图案必须是“敞开”的，即，甚至没有大的压差也应实现充分的流动。为了进行分配，因而图案应该在横向上“敞开”，为了主流量的目的，图案应该在主流动方向上是“敞开”的。简单地将板尽可能制成平面，只为其设置少量的局部凹陷，就能够获得“敞开”的图案。但是，在只有少量接触点时，每个接触点必须承受相当大的负荷，板的位于接确点之间的部分承受相当大的弯曲负荷。
现有技术中的一个问题是，没有一种能够以完全令人满意的方式在小的压降下也产生理想的分布，同时提供由各板形成的强固的板组件。就分配或强度而言，在两种似乎不可兼顾的结构要求之间的公知的折衷方案存在许多的缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种解决上述问题的技术方案或至少实现就分配或强度来说不存在明显缺陷的折衷方案。
本发明的另一个目的是提供一种传热板，这种传热板至少能提供关于上述问题的有效的折衷方案，且易于制造、成本低廉。
本发明的另一个目的是提供一种板组件和板式热交换器，其至少能够提供关于上述问题的有效的折衷方案，且易于制造、成本低廉。
上述目的是借助具有如独立权利要求1所限定的特征的传热板实现的。
上述目的也可借助分别具有如独立权利要求18和24所限定的特征的板组件和板式热交换器实现。
新的板型是解决上述似乎不可兼顾的结构要求的技术方案。
本发明的构思可总括为一种板，这种板包括多排沿主要流动方向延伸，且一方面适于支承在板式热交换器中的板组件中使用时在板间引起的负荷，另一方面适于提供流量分配的流动连接的长的凸脊和凹槽，以及多个使成排的凸脊和凹槽彼此分开，且适于构成主流通道的通道部分，所述通道部只引起很小的压降。这样就形成一种在横过传热表面的压降必很小的应用场合中也具有满意的强度和满意的横向上的分配性能的板。
首先，传热部分包括多个并置排的上述凸脊和凹槽，所述排沿着入口部分和出口部分之间的主流方向延伸。这种结构的板具有强固的传热表面。这里，强固主要是指板能够抵抗沿板的法向作用在板上的压力，即，与框架的夹紧力相关的压力，以及在板构成板间空间中流动的流体的压力。沿法向作用的力可能达到相当高的水平，这是由于通常板都具有大的传热表面的缘故。
第二，成排的凸脊和凹槽由基本平行于板的中央平面延伸的传热部分的基本平面通道部分在横向上彼此分开，所述横向基本垂直于主流方向，沿着板的中央平面延伸。这有助于使压制相对地较为简单。也就是说，将存在沿主流方向延伸且只引起很小压降的主流通道。如上所述，小的压降是某些应用场合的需要。
第三，每排具有交错的长的凸脊和长的凹槽。两个并置的传热板的凸脊适于相互抵靠。因此，抵靠相邻板的长的凸脊将在板的另一侧形成凹槽，并且将在另一侧离开相邻板上的相应的凹槽一个距离。因此，在主流方向上在所述主流通道之间形成长的横向连接。因此，借助这些横向连接，在不同主流通道中的流量可以得到均衡而不致引起任何明显的压降。凸脊主要是指压制构件的凸侧，而凹槽是指其凹侧。因此，在板的大表面上的一个凸脊在板的相反的大表面上形成一个凹槽。板型已被描述为在板的大表面上的外观。
第四，在相同排中的每个凹脊和相邻的一个凹槽之间的过渡是由板的一个连续的、基本直的过渡部分构成的，所述过渡部分倾斜于板的所述中央平面，过渡部分的第一部分构成所述凸脊的一个端壁，而第二部分构成相邻凹槽的一个端壁。由于这些部分是倾斜的，压型的制成相对较为容易。由于倾斜的过渡部分基本是直的，且从凸脊直接向凹槽延伸，因而可得到很强固的结构。与承受沿其法向的负荷的金属板部分相比，金属板的直立部分可以支承在全薄板平面中的相当大的负荷。由于从一个凸脊向一个相邻凹槽直接延伸的直的金属部分，压力在位于中间板两侧的两个板之间，从一个板的凸脊接触点传至另一个板的凹槽接触点。因此，没有任何板部分承受任何明显的弯曲负荷，而弯曲负荷即使很小也会导致相当大的挠度。在这种连接中，倾角是一个乐观的问题。正交的直立部分可提供较好的刚性，但是如果不使材料很薄就难于制成。因此，需要考虑到材料的压制性能，以及它的固有的刚度、板的应用场合等因素。
上述板型的另一个优点在于，板可对称地设计，以便只用一种板就可以形成板式热交换器中的板组件，在板组件中隔一个的板围绕一对称直线翻转。
有利的是，板的通道部分具有一个延伸范围，该延伸范围在横向上大于各排凸脊和凹槽在横向上的延伸范围。这就意味着没有明显的压降。成排的凸脊和凹槽使板具有需要的强度，而相对较宽的通道部分则使通道具有高的过流能力。
通道部分最好具有一个延伸范围，该延伸范围在横向上约为各排凸脊和凹槽在横向上的延伸范围的两倍。通过这样设计板，压降将会很小，板将具有使板强固的板型。
在一个推荐实施例中，每个长的凸脊在其中央部分较窄，使凸脊与顶部平面重合的部分具有一个横向延伸范围，该横向延伸范围在凸脊的中央部分比在凸脊的端部的横向延伸范围小。通过这样设计凸脊，可有效地维持潜在的传热表面。传热表面的抵靠相邻板的部分不在任何明显的程度上用于在板式热交换器中的两种介质或流体之间的传热。为了增加传热表面，同时保持相邻板之间的负荷传递能力，在主流方向上看去，凸脊制成在其中央部分窄于其端部。例如，这一点可通过使压制的凸脊较窄而做到，这一点也可以通过使压制的凸脊具有更倒圆的形状或通过减小压制深度而做到，以便操作中的负荷作用在凸脊上时能够使需要的宽度抵靠在相邻板的相应凸脊上。
按照另一个推荐实施例，每个长的凹槽在其中央部分较窄，使凹槽与底部平面重合的部分具有一个横向延伸范围，该横向延伸范围在凹槽的中央部分比凹槽的端部的横向延伸范围小。如上面关于凸脊的一种推荐实施例的描述那样，这可以提供一种传热表面的高的利用程度，及形成一种强固的板。取决于应用场合，凸脊和凹槽两者可按上述方式设计，但是，也可以只这样设计凸脊或凹槽。例如，凸脊和凹槽可有不同的设计情形，涉及到两种流体，这两种流体就需要的压力或传热能力而言具有显著不同的特性。
在一个推荐实施例中，在同一排中的凸脊和凹槽在主流方向上具有相同的延伸范围。因而相应可制成对称的板。这有利于其制造，并在大多数应用场合中对周围环境形成对称的负荷。
按照本发明的另一个推荐实施例，在同一排中的凸脊和凹槽在主流方向上具有不同的延伸范围。通过这样设计板，可以得到在主流通道之间延伸的横向连接，横向连接可补偿流体压力在主流方向上的稍许下降，及流体在主流方向上游已分布在一定程度上的情形。因此，就压降和沿主流方向板的整个延伸范围的流体分布而言，横向连接可实现最佳化。
在另一个推荐实施例中，在横向上彼此相邻的凸脊和凹槽在主流方向上具有相同的延伸范围。因而可得到在这方向对称的板，这有利于板的制造，而且在大多数应用场合中可导致对周围环境的对称负荷。
按照本发明的另一个推荐实施例，在主流方向上彼此相邻的凸脊和凹槽具有不同的延伸范围。通过这样设计板，可使得到的横向连接在主流通道之间延伸，并补偿在大多数情形中流量在板的传热表面的外侧部分稍许较低的情况。例如，就压降和沿横向上板的整个延伸范围的流体分布而言，挠度和受力部分的长度之间的关系可更为线性。通过这样设计通道部分，可得到一个附加优点，即，在主流通道内形成的台阶可有效地防止流体薄膜的形成，否则横过板的传热表面会出现形成流体薄膜的情形。薄膜的形成会对热交换具有有害的影响，即，减少热交换，也增加故障的危险。
有利的是，每隔一个的台阶部分位于第一台阶平面内，第一台阶平面基本平行于板的中央平面，而其它的台阶部分位于第二台阶平面内，第二台阶平面基本平行于板的中央平面。从制造的观点来看，这是一个优选的实施例，它也提供了力的对称分布。
每个台阶部分在横向上的延伸范围约为凸脊和凹槽在主流方向上延伸范围的一半。这可以提供在相邻排的凸脊和凹槽之间力的特别有利的分布，同时使通道部分表面具有适当的防膜能力。
按照一个推荐实施例，每个台阶部分沿板的中央平面的法线的位置在主流方向上是恒定的，台阶部分布置成与另一板的相应的台阶部分一起构成一通道，该通道呈波状的延伸，沿所述法线的通道宽度在主流方向上是恒定的。每隔一个的台阶部分与第一平面相切，其它台阶部分与第二平面相切，第一平面和第二平面基本平行于板的中央平面。从制造的观点来看，这是一个优选的实施例，同时它可使通道部分表面具有适当的防膜能力。另外，相邻板的台阶部分相互作用，进一步增加了防膜能力。
在一个推荐实施例中，每个台阶部分沿板的中央平面的法线的位置沿主流方向是变化的，台阶部分布置成与另一板的相应台阶部分一起构成一通道，该通道沿所述法线的通道宽度在主流方向上是变化的。按照其一个变型，每隔一个的台阶部分相切于第一平面，其它台阶部分相切于第二平面，第一和第二平面基本平行于板的中央平面。通道宽度在主流方向上的变化可提供极好的防膜能力。或者，台阶部分相切的平面也可以具有一定的倾斜程度，以便得到通道宽度在主流方向上或多或少的连续增、减。这种设计能够考虑到压降或流体的任何相变(及相关的体积变化)。
按照一种推荐实施例，每个台阶部分沿板的中央平面的法线的位置在横向上是变化的，台阶部分布置成与另一板的相应台阶部分一起构成多条通道，所述通道沿所述法线的宽度沿横向是变化的。由于这种设计，可以考虑到任何将导致横过板变化长度的流道的孔口或入口部分和出口部分的非对称定位。通过改变台阶平面在横向上的位置，对于板在横向上的不同部分的需要的压降可以选择，这样，即使孔口不对称定位或因故存在任何其它的不对称，也可得到均匀的热交换。
本发明的板组件包括多个按照本发明的传热板。借助各推荐实施例的传热板所解决的问题和得到的技术方案在大多数情形中是分别与板组件和板式热交换器中板的使用相关的，将不再重述。但是，某些解决的问题和得到的优点将更为详细的描述，这是由于它们与板在板组件或板式热交换器中的使用相关可更为清楚地被理解。
板组件的特征在于，传热部分具有多个并置排的所述凸脊和凹槽，所述排沿主流方向延伸，成排的凸脊和凹槽在横向上被基本与板的中央平面平行延伸的传热部分的基本平面的通道部分彼此分开，所述横向基本垂直于主流方向且沿板的中央平面延伸，每排具有交错的长的凸脊和长的凹槽，在所述主流方向上延伸，在同一排中每个凸脊和相邻的凹槽之间的过渡由板的一个连续的、基本直的过渡部分构成，所述过渡部分倾斜于板的所述中央平面，其第一部分构成所述凸脊的一个端壁，第二部分构成相邻凹槽的一个端壁，在沿主流方向延伸且由两个相邻传热板的基本平面的通道部分形成的主流通道中，流体流的主要部分沿主流方向流动，在两个相邻传热板的凹槽在主流通道之间构成横向连接的部分中，流体流的小部分在横向上流动。
这种设计在似乎不可兼顾的结构要求之间是一种令人满意的折衷方案，按照这种方案，板组件足够强固而又不致引起明显的压降。成排的凸脊彼此抵靠，由于材料在凸脊和(相对于相邻板在另一侧构成凸脊的)凹槽之间直接延伸，因而可得到牢固的板。由于这种基本平面的通道部分，流体通过板组件而没有任何明显的压降。另外，横向连接可使流体在板的宽度上分布而无需任何明显的压力来实现这种分布。
按照一个推荐实施例，在板组件中每隔一个的板通常围绕某种对称线翻转，以便使不同的空间与热交换器的不同孔口连通。与采用几种不同的板相反，在板组件使用相同的板，这样可减少压制工具的数目。
按照另一种推荐实施例，构成板组件的板是两种不同类型的，每隔一个的板是第一类型的，而其它的板是第二类型的。这种结构就流体流动和不同板间的传力来说，易于使板的设计最佳化。
附图说明
现在对照以下附图详述本发明，这些附图以举例方式表示本发明目前的推荐实施例。
图1是板式热交换器的侧视图。
图2是图1的板式热交换器的分解视图。
图3表示按照本发明的传热板。
图4是压制成图3所示传热板的传热表面的板型的一个实施例的详细的部分视图。
图5是压制成图3所示的传热板的传热表面的板型的第二实施例的详细的部分视图。
图6是相应于图5的详细部分视图的放大图的详细的部分视图。
图7是沿图6中VII-VII线的剖视图。
图8是沿图6中VIII-VIII线的剖视图。
图9是沿图6中IX-IX线的剖视图。
图10是沿图6中X-X线的剖视图。
图11是相应于图6的详细的部分视图。
图12是沿图11中XII-XII线的剖视图。
图13是按照另一实施例的板的示意图。
图14是多个图13所示那种板的剖视图。
图15是多个图13所示那种板的剖视图。
具体实施方式
如图3所示，本发明的传热板1具有相邻于传热板1的两个相对边缘部分2，3设置的第一孔口部分A和第二孔口部分B。传热板1还包括一个传热表面C，该传热表面位于两个孔口部分A，B之间。与孔口部分A，B相邻且在某种程度上与其重合，板1具有设有流体分布板型的部分D，E。
板1准备与多个类似的板一起安装在板式热交换器100中，如图1所示。板1被压在一起，形成在框板102和压板103之间的一个板组件101，框板和压板借助系杆104拉在一起。系杆104上有螺纹，框板102和压板103借助接合板102，103的螺母105和系杆104被拉在一起。除了框板102和压板103以外，板式热交换器100的框架还包括上、下横梁106和107，以及相邻于横梁106，107的背离框板102的端部设置的支柱。在孔口部分A，B的边缘2，3上，传热板1设有凹部4，5(见图3)，所述凹部适于分别接合下部和上部横梁107，106。
如图2所示，框板102设有与传热板1上的孔口10a-d，11a-c连通的连接孔110a-d，11a-c。这些孔口10a-d，11a-c包括穿过板1的孔。围绕孔口10a-d，11a-c设置垫圈，传热表面C由设置在板1上压成的槽中的垫圈112密封。
垫圈112分别用于密封，并借助连接孔111a-c和与每隔一个的板间空间111d连通的孔口11a-c，以及连接孔110a-d和与其它板间空间110e连通的孔口10a-e使流体流动。因此，第一流体将在每隔一个的板间空间111d中的流动区域内流动，而第二流体将在其它板间空间110e中的流动区域内流动。在两种流体间没有直接的接触。热量是借助板1的传热表面C交换的。图2表示三个分开的板对1，1，每个板对由结合在一起的两个传热板1构成。其余的板1已组装成一个板组件。箭头Q指示一个板对1，1，其中一个板1(图中的前部的板)部分剖开以表示在构成板对1，1的板1之间的板间空间110e中的流动。
如图3所示，传热板1的传热表面C设有某种板型。这种板型的目的是提供相邻板彼此抵靠的支承点及实现在传热表面C上适当的流体流动。板型在图4中详细表示，由多个排200的凸脊210和凹槽220构成，所述排在孔口部分A，B之间沿主流方向延伸。因此，主流方向F从一个孔口部分指向另一个孔口部分。排200在主流方向F上基本呈波状延伸，构成与几何顶面P2相切的长的凸脊210和与几何底面P3(见图12)相切的长的凹槽220。凸脊210和凹槽220沿主流方向F具有相同的延伸范围。顶面P2和底面P3平行于板1的几何中央平面P1。在附图中，凹槽220是由稍粗于指示凸脊210的轮廓线的轮廓线指示的(例如，见图11)。
在与主流方向F垂直的横向G上，凸脊(210)和凹槽(220)的排200是由在主流方向F上延伸的通道部分240分开或界定的。
一个直的或平面的过渡或连接部分230在排200的长的凸脊210和凹槽220中的每一个之间延伸，所述部分230倾斜于板1的中央平面P1。连接部分230是连续的，具有连续的侧面，这就是说，它们以一种很有利的方式在凸脊210和凹槽220之间传递压力。
凸脊210在其中央部分211窄于端部212。因此，中央部分211沿着一个宽度H1相切于顶面P2，宽度H1小于宽度H2，端部沿宽度H2相切于顶面P2(见图11和图12)。因此，凹槽220的中央部分221也窄于端部222，因而每个凹槽220沿一个宽度相切于底面P3，该宽度在中央部分小于在端部222。
通道部分240被分成多个台阶部分241，242，这些台阶部分在主流方向F上一个接一个地布置。每个台阶部分241，242在两个排200之间的整个通道部分240的宽度上延伸。每隔一个的台阶部分241布置在第一台阶平面P4内，每个其它台阶部分242在板1的中央平面的方向上沿法线N移置，并位于第二台阶平面P5内(见图9-12)。台阶平面P4和P5平行于板1的中央平面P1。台阶部分241，242在主流方向F上具有相同的延伸范围。台阶部分241，242在主流方向F上的延伸范围分别约为凸脊210和凹槽220的延伸范围的一半。一个连续的侧面243在不同的台阶部分241，242之间延伸，所述侧面243倾斜于板1的中央平面P1。同一个台阶部分242的侧面243在一个凸脊310和一个凹槽220之间对称地布置在侧面230的两侧。因此，在一个凸脊210和一个凹槽220之间的每个相交部具有在第二台阶平面P5内的台阶部分242，而分别相对于凸脊210和凹槽220，每个通道部分240具有在第一台阶平面P4内的台阶部分241。
在附图中使用相同的附图标记表示图4、图5-10及图13-15中不同的实施例的凸脊210、凹槽220、通道部分240等，这是由于就形状而言，不同部分是彼此相当的。各实施例间的主要区别在于，凸脊210和凹槽220是以不同方式构制的，这些方式并不在任何明显的程度上影响每个单独的凸脊210或凹槽220的设计，因而凸脊和凹槽的描述并不使其直接关联于它们预期的配置。图4和图5，以及图14-15之间的比较将说明配置上的差别。
在图4所示的实施例中，凸脊210和凹槽220被构制成沿一条平行于横向G的直线，所有的排200具有凹槽220，而沿另一条平行于横向G的直线，所有的排200具有凸脊210、在主流方向F上，每隔一个的横向直线是一条凸脊210的直线，每隔一个的直线是一条凹槽220的直线。
在图5-10所示的实施例中，沿一条平行于横向G的直线，所述排200上的凸脊210和凹槽220是间隔排列的。在这种情形中，一条画成只相切于凸脊210或只相切于凹槽220的直线将是一条与横向G和主流方向F都形成一个角的斜线。
台阶部分241，242被构制成沿一条平行于横向G的直线，所有的通道部分240具有相切于同一台阶平面的台阶部分。沿一条平行于横向G的直线，所有通道部分240具有附图标记为241的台阶部分，沿另一条平行于横向G的直线，所有通道部分240具有附图标记为242的台阶部分。
台阶部分241，242相对移置的目的是提供一种显著强固于以往的板1。另外，由于与台阶部分241，242相互连接的侧面243，可以防止在通道内形成薄膜，这是一个优点。
如上所述，板1适于在板式热交换器100内的板组件101中使用。为此目的，每隔一个的板围绕一条平行于主流方向F的对称轴线S翻转。一个板1的凸脊210抵靠相邻板1的相应凸脊210。按照相同的方式，所述板1的凹槽220将在另一侧构成凸脊210，该凸脊抵靠另一相邻板的凸脊210。这清楚地表示在图7-10中。通道部分240因而将形成在主流方向F上延伸的主流通道F′。另外，在相邻板彼此不抵靠的部位，在主流通道F′之间将形成横向连接G′。图7表示主流通道F′之间的横向连接G′。图8的剖视图中，凸脊210彼此抵靠，限定并分开主流通道F′。主流通道F′和横向连接G′在图4和图5中也由流动线示意地表示。
上述实施例所形成的结构中，在孔口部分A，B之间，在传热表面C上的流体流的主要部分将在主流通道F′内流动而没有任何明显的压降。另外，所述实施例能够使流体流在不同主流通道F′之间分布成在整个传热表面C上得到均匀的流量。由于这种设计，需要的横向流动将出现而无需任何明显的压力。因此，流体流的主要部分将在主流通道F′中流动，而只有流体流的微小部分通过每个独立的横向连接G′在主流通道F′之间流动。
在图4和5中，主流通道F′和横向连接G′通道只是示意地画出。如图所示，在图4中的所有通道部分在主流方向F上的相同部位上彼此连通，而在图5中的通道部分240在主流方向F上的不同部位连通。
特别如图4和5所示，通道部分240具有一个延伸范围，该延伸范围在横向上约为每个排200在横向上延伸范围的两倍。台阶平面P4和P5的定位意味着两个相邻的板1的台阶部分241和242将形成主流通道F′，沿板的法线N，其通道宽度K(或高度)在主流方向F上在两个恒定的宽度K1，K2之间变化(见图10)。
如图14和15所示，台阶平面P4和P5的位置可沿横向G变化。为了清晰起见，在图14和15中只画出了台阶平面P4。按照与其它实施例相同的方式，P5已沿法线N移置了一个短的距离。另外，凸脊210和凹槽220的图示是高度简化的。由于台阶平面P4，P5可设置在相对于支承点210，220的任何选择的位置上，因而可以形成一通道240，其压制深度(沿法线的宽度K)在横向G或主流方向F上变化。在板1的另一侧上的通道240(相邻的板间空间)将具有一个通道宽度K，该通道宽度以相应的方式增、减。通过选择不同的通道宽度K，沿不同流动路径的压降可以受到控制，以便不管所述流动路径几何长度的变化而得到相同的压降。在图13所示的孔口结构中，例如，流动路径L显著长于流动路径M。这意味着沿流动路径L的流体流动将传递更多热量。为了得到相同的出口温度或蒸汽量，沿流动路径L的流量必须大于沿流动路径M的流量。因此，在较长路径中需要较大的流量，这又意味着，沿流动路径L每米的压降必须比沿流动路径M更小。
显然，在由权利要求书所限定的范围内可对所述本发明各实施例进行多种改变。
例如，同一排的凸脊和凹槽在主流方向上可以具有不同的延伸范围。凸脊的延伸范围可大于或小于凹槽的延伸范围。按照另一种替代方案，凸脊和/或凹槽的延伸范围在主流方向上可以变化。在另一种替代方案中，凸脊和凹槽在主流方向上彼此相对的延伸范围可以变化，因而得到一种补偿压降和/或一种或两种流体的任何状态变化的方案。取决于应用场合，凸脊和凹槽的相对延伸范围可以多种方式变化。另外，凸脊和凹槽的延伸范围及其间的关系例如可沿横向变化，以便补偿例如在大多数情形中流体流量在开始时不均匀分布的情况。
按照另一种替代实施例，台阶部分可以布置成沿主流方向使主流通道沿法线的宽度恒定，而通道的侧壁(即，台阶平面)在相同的方向上移动。例如，这一点可以通过在横向上沿一直线交替不同的台阶部分平面。
按照另一个替代实施例，台阶平面是倾斜的，因而使通道宽度在主流方向上连续变化。也可以通过在多个而不是在两个不同的平面上布置台阶部分，而所述多个不同的平面的相对距离在主流方向上变化，从而改变通道宽度。在主流方向上和在横向上，台阶部分的相对位置和高度可以按照许多方式变化。
也可以构想出各种实施例，其中采用两种或更多不同的板交替地布置在板式热交换器的板组件中。另一种常见的变型是采用相同的板(压制的金属板)和两种不同类型的垫圈，从而只借助一个压制工具而制成两种不同的传热板。但是，上述这种板型的优点在于，可以设计一种板，这种板可翻转，用于构成板组件中的所有板。
垫圈112可以用其它类型的垫圈如抵靠在相邻板上并焊接在这些板上的凸脊来替代。
上面的描述涉及只有一个板组件的板式热交换器。但是，也可以在同一个板式热交换器中使用若干个板组件。在这种情形中，不同的板组件可以完全彼此分开，或者它们也可以在流动方面连通起来。

Claims (24)

1.一种用于板式热交换器的传热板(1)，它包括一个入口部分(A)、一个出口部分(B)和一个位于入口部分(A)和出口部分(B)之间的传热部分(C)，所述传热部分具有多个在板上压制成的、在板(1)的几何顶部平面(P2)和几何底部平面(P3)之间延伸的凸脊(210)和凹槽(220)，所述平面基本平行于板(1)的几何中央平面(P1)，其特征在于：
传热部分(C)具有带有所述凸脊(210)和凹槽(220)的多个并置的排(200)，所述排(200)沿着在入口部分(A)和出口部分(B)之间延伸的主流方向(F)延伸，
凸脊(210)和凹槽(220)的排(200)被传热部分(C)的基本平面的通道部分(240)，在基本垂直于主流方向(F)、沿板(1)的中央平面(P1)延伸的横向(G)上彼此分开，所述通道部分基本平行于板的中央平面(P1)，
每个排(200)具有沿主流方向(F)延伸的交错的长的凸脊(210)和长的凹槽(220)，以及
在同一排(200)中的每个凸脊(210)和相邻的凹槽(220)之间的过渡是由板(1)的一个连续的、基本直的过渡部分(230)构成的，所述过渡部分倾斜于板(1)的所述中央平面(P1)，且其第一部分构成所述凸脊(210)的一个端壁，第二部分构成相邻凹槽(220)的一个端壁。
2.如权利要求1所述的传热板，其特征在于：所述通道部分(240)具有一个延伸范围，该延伸范围在横向(G)上大于凸脊(210)和凹槽(220)的各排(200)在横向(G)上的延伸范围。
3.如权利要求1或2所述的传热板，其特征在于：所述通道部分(240)具有一个延伸范围，该延伸范围在横向(G)上约为凸脊和凹槽(220)的各排(200)在横向(G)上的延伸范围的两倍。
4.如权利要求1所述的传热板，其特征在于：每个长的凸脊(210)在其中央部分(211)较窄，从而使凸脊(210)的与项部平面(P2)重合的该部分(211)在横向(G)上具有一个延伸范围，该延伸范围在凸脊(210)长度的中央部分(211)小于在凸脊(210)的端部(212)的延伸范围。
5.如权利要求1所述的传热板，其特征在于：每个长的凹槽(220)在其中央部分(221)较窄，从而使凹槽(220)的与底部平面(P3)重合的该部分(221)在横向(G)上有一个延伸范围，该延伸范围在凹槽(220)长度的中央部分(221)小于在凹槽(220)的端部(222)的延伸范围。
6.如权利要求1所述的传热板，其特征在于：在同一排(200)中的凸脊(210)和凹槽(220)在主流方向(F)上具有相同的延伸范围。
7.如权利要求1所述的传热板，其特征在于：在同一排(200)中的凸脊(210)和凹槽(220)在主流方向(F)上具有不同的延伸范围。
8.如权利要求1所述的传热板，其特征在于：在横向(G)上彼此相邻的凸脊(210)和凹槽(220)在主流方向(F)上具有相同的延伸范围。
9.如权利要求1所述的传热板，其特征在于：在横向(G)上彼此相邻的凸脊(210)和凹槽(220)在主流方向(F)上具有不同的延伸范围。
10.如权利要求1所述的传热板，其特征在于：所述排(200)布置成沿横向(G)上的第一直线每个排具有一个凸脊(210)，且沿横向(G)上的第二直线每个排具有一个凹槽(220)。
11.如权利要求1所述的传热板，其特征在于：沿横向(G)上的一条直线，所述排(200)上的凸脊(210)和凹槽(220)是间隔排列的。
12.如权利要求1所述的传热板，其特征在于：每个通道部分(240)阶式地分成多个基本平面的台阶部分(241，242)，这些台阶部分在主流方向(F)上一个接一个地布置，并沿板(1)的中央平面(P1)的法线(N)彼此相对移置。
13.如权利要求12所述的传热板，其特征在于：每隔一个的台阶部分(241)设置在与板(1)的中央平面(P1)基本平行的第一台阶平面(P4)内，其它台阶部分(242)设置在与板(1)的中央平面(P1)基本平行的第二台阶平面(P5)内。
14.如权利要求12所述的传热板，其特征在于：每个台阶部分(241，242)在主流方向(F)上具有一个延伸范围，该延伸范围约为凸脊(210)和凹槽(220)在主流方向(F)上的延伸范围的一半。
15.如权利要求12所述的传热板，其特征在于：每个台阶部分(241，242)沿板(1)的中央平面(P1)的法线(N)的位置在主流方向(F)上是恒定的，台阶部分(241，242)布置成与另一板的相应部分一起构成一通道，该通道具有波状的延伸范围和在主流方向(F)上恒定的沿法线(N)的通道宽度(K)。
16.如权利要求12所述的传热板，其特征在于：每个台阶部分(241，242)沿板(1)的中央平面(P1)的法线(N)的位置在主流方向(F)上是变化的，台阶部分(241，242)布置成与另一板的相应部分一起构成一通道，该通道具有在主流方向(F)上变化的沿所述法线(N)的通道宽度(K)。
17.如权利要求12所述的传热板，其特征在于：每个台阶部分(241，242)沿板(1)的中央平面(P1)的法线(N)的位置在横向(G)上是变化的，台阶部分(241，242)布置成与另一板的相应部分一起构成多个通道，所述通道具有在横向(G)上变化的沿所述法线(N)的通道宽度(K)。
18.一种板组件，它包括多个如权利要求1至17中任一项所述的传热板(1)，其特征在于：流体准备在构成板组件的传热板(1)之间的空间形成的多个流动区域(110e)中沿在入口部分(A)和出口部分(B)之间延伸的主流方向(F)流动，
两个并置的传热板(1)的凸脊(210)彼此抵靠，
流体流的主要部分在主流通道内在主流方向(F)上流动，所述主流通道沿主流方向(F)延伸，由两个并置的传热板(1)的基本平面的通道部分(240)构成，以及
流体流的一小部分在两个并置的传热板(1)的凹槽(220)构成在主流通道之间的敞通的横向连接的部分中在横向(G)上流动。
19.如权利要求18所述的板组件，其特征在于：通道部分(240)沿各板(1)的中央平面(P1)的法线(N)的位置在主流方向(F)上基本是恒定的，板(1)的通道部分(240)与相邻板(1)的相应通道部分(240)一起构成一通道，该通道具有在主流方向(F)上的波状延伸范围和在主流方向(F)上恒定的沿所述法线(N)的通道宽度(K)。
20.如权利要求18所述的板组件，其特征在于：通道部分(240)沿各板(1)的中央平面(P1)的法线(N)的位置在主流方向(F)上是变化的，板(1)的通道部分(240)与相邻板(1)的相应通道部分(240)一起构成一通道，该通道具有在主流方向(F)上变化的沿所述法线(N)的通道宽度(K)。
21.如权利要求18所述的板组件，其特征在于：构成板组件的板(1)是相同的。
22.如权利要求18所述的板组件，其特征在于：构成板组件的板(1)是两种不同类型的，每隔一个的板是第一类型的，其它的板是第二类型的。
23.一种板式热交换器，其特征在于：它包括多个按照权利要求1至17中任一项所述的传热板。
24.一种板式热交换器，其特征在于：它包括多个按照权利要求18至22中任一项所述的板组件。
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