CN209570039U - 微通板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及热交换领域，尤其涉及水、油、CO²、空气、制冷剂等同类或非同类介质之间进行热交换的装置。微通板，由内侧介质流道和两个外侧换热面构成。内侧介质流道由分配通道、收集通道以及网状交叉的微小换热通道组成，微小换热通道的进口端与分配通道连通，出口端与收集通道连通。微通板由两片板片复合成型，两片板片周边和中间凸起的贴合处紧密结合成一个整体。均匀分布于整个板面的网状交错的微小通道、众多的复合点，使流道内介质形成紊流和瑞流，快速高效地通过薄板与外界进行热交换。该微通板具有超薄、批量生产工艺性好、换热效率高、体积小、成本低等许多优点。

Description

微通板

技术领域

本实用新型涉及热交换领域，尤其涉及水、油、CO²、空气、制冷剂等同类及非同类介质之间进行热交换的装置。

背景技术

换热器(heat exchanger)，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器在家电领域，或是化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等使用。

在我国，北方冬季室内采暖装置成为家庭的标准配置，南方冬季室内采暖也日益得到重视并逐渐进入千家万户。随着国家环保要求的提高，提供60-90℃循环热水的煤锅炉会被要求逐步退出，提供40-60℃循环热水的空气能、地源热泵及风冷热泵机组因为技术成熟、高效节能、清洁环保，使用数量不断增多，应用范围逐步扩大。所以，传统高水温暖气片已经不能满足市场需求。

申请号201721897724.6的中国实用新型公开了一种板式带翅片散热器，包括两平行设置的进出水管以及并排设置在两进出水管之间的两排散热管，散热管为金属扁管，且该金属扁管的轴向两端与进出水管连接，两排散热管分别设置在进出水管的前后两侧。散热管的内侧面焊接有散热翅片，该散热器的优点是散热面积大，增强了散热效果。由于承压原因，该散热器需要采用壁厚较厚的管材，其散热管扁管被加工成型，且外部焊点较多，通常需要电泳喷塑处理，降低了换热效果，增加了漏水概率。所以，散热器整体重量大，成本高，换热效果不够理想。

现有授权专利技术如《一种低温暖气片》，包括一组以上板式热输运器件以及与所述板状热输运器件结合的一个以上平行通道式翅片换热结构，该发明主要是热输运器件表面复合翅片强化换热效果。该专利装置需要多个板式热输送器件组合，焊接程序多，工艺复杂，成本高。该专利所述的板式热输运器件及其设计的微通道结构通常只有采用铝材挤压才能得到，而铝型材微通道污垢系数大，非常不适合于热水介质，特别是北方水质尤其不适用。

目前暖气片换热器普遍存在下面一个或多个问题，1)采用较厚材质的金属件，重量大，成本高。2)焊接工序较多或组装工序复杂，工艺性不好，后续表面处理影响换热效果。3)换热介质分配不均匀，部分流道直径大，存在温度分层现象，热交换效率低。4)适用于60-90度高水温换热，但对40-60度低水温制热效果差。5)换热器内部储水量多，增加了散热器总重量、降低了热交换的响应速度，使热量有所损失。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种微通板，该微通板由两片薄板复合构成内侧介质流道和两个外侧换热面，单片板片上的分配通道、微小换热通道、收集通道一体成型；分布于整个板面的网状交错的微小通道、众多的复合点，使流道内介质形成紊流和湍流，快速高效地通过薄板与外界进行热交换。

为了实现上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：

微通板，是薄型高效换热板，其特征在于：所述微通板由两片板片复合成型，两片板片周边和中间凸起的贴合处紧密结合成一个整体；所述微通板包括内侧介质流道和两个外侧换热面；内侧介质流道由分配通道、收集通道以及网状交叉的微小换热通道组成，微小换热通道的进口端与分配通道连通，出口端与收集通道连通；

介质进入微通板，由分配通道分配进入网状交叉的微小换热通道充分紊流，通过两个外侧换热面与外界换热，再由收集通道汇集流出。

作为优选，微通板由二片板片复合成型，介质进口、分配通道、微小换热通道、收集通道和介质出口能够分别成型在任一板片上，并与另一板片对接构成微通板；微通板的两个外侧换热面分别是平面或凹凸面。

作为优选，介质进口、分配通道、微小换热通道、收集通道和介质出口能够成型在两片板片，并由两片板片对接构成微通板；微通板的两个外侧换热面分别是平面或凹凸面。

作为优选，所述分配通道设有介质进口，收集通道设有介质出口；由介质进口至介质出口的多条介质通道的路径长度均相近。

作为优选，单片板片上的分配通道、微小换热通道、收集通道一体成型。

作为优选，在单片板片的内侧冲压出分配通道、微小换热通道和收集通道时，在板片外侧壁上形成凸起，外侧相邻两条凸起之间构成凹槽，外侧换热表面凹凸相间增加换热面积。

作为优选，所述两片板片的内侧对接面上均设有不产生交错的多个介质流道；两块板片复合连接时，介质流道交错构成微小换热通道；一块板片上的一条介质流道，与另一块板片上的两条及以上的介质流道相交错。

作为优选，所述介质流道呈多段折线形或波纹形。

作为优选，所述微小换热通道间凸起的贴合处为圆形或椭圆形，复合后的对接点呈类似矩阵状布置；位于对接点之间的介质流道呈孔雀屏状。

作为优选，所述微小换热通道间凸起的贴合处为多边形，复合后的对接点呈类似矩阵状布置；位于对接点之间的介质流道呈蜂窝形状。

一种换热器，其特征在于，包括如上中任一项所述的微通板。

本实用新型采用上述技术方案，该技术方案涉及一种微通板，该微通板采用一体成型并复合的方案，简化工艺、提升质量和可靠性。微通板内部的内侧介质流道由分配通道、收集通道以及网状交叉的微小换热通道组成，微小换热通道将流道内介质打散形成紊流和湍流。由介质进口至介质出口的多条介质通道的路径长度相近，成网状交错均匀分布于整个板面的微小换热通道进一步保证介质充分利用换热面，利于换热效果的最大化。

在上述所需解决的技术问题之上，该微通板还具有如下特点；

1，在单片板片的内侧机械加工分配通道、微小换热通道、收集通道凹槽，在板片外侧壁上形成凸起，外侧相邻两条凸起之间构成凹槽，外侧凹凸相间增加外侧换热面积，大幅提升了与外界的换热效果。

2，微通板的二片板片采用薄板或超薄板，外部无焊接点，有色金属的微通板无须后期电泳喷塑等处理，不仅大大提高了传热速度和换热效果，而且节能环保、降低材料消耗。

3，微通板具有超薄、体积小、储水量少、重量轻、工艺简单、质量可靠、节能环保、外观美、热交换效率高、成本低、特别适用于40-60度低温水换热等优点。

附图说明

图1为蜂窝状流道的微通板结构示意图。

图2为对角交错对流的微通板正面结构示意图。

图3为图2的B-B剖视图。

图4为图2的D-D剖视图。

图5为对角交错对流的微通板侧面结构示意图。

图6为图5的C-C剖视图。

图7为实施例3中暖气片的侧面结构示意图。

图8为实施例3中暖气片的正面结构示意图。

图9为实施例4中空调末端设备的侧面结构示意图。

图10为实施例4中空调末端设备的正面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的优选实施方案作进一步详细的说明。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

实施例1：

本实施例涉及一种微通板，如图1～6所示。所述的微通板由两片板片(图中所示为前板片1和后板片2)复合成型；具体是两片板片周边和中间凸起的贴合处紧密结合成一个整体，其连接方式多采用钎焊方式，两块板片上的凸起贴合处8通过钎焊方式复合成紧密固定点81。紧密固定点81比较均匀地分布于板片内侧，紧密固定点81主要是用于两块板片之间的连接固定，这能保证微通板的承压强度。该实施方案能够先行对板片进行加工，然后将两块板片通过焊接等方式复合成微通板。复合后的微通板除介质进出口外，四周密封，中间凸起的贴合处8复合为紧密结合点81，四周密封层9及众多紧密结合点81保证了微通板可采用薄板制作但承压能力符合设计要求。一体成型及整体焊接技术使生产工艺大大简化，质量可靠性提高。并且，在此连接结构所保证的连接强度基础上，可以采用薄板或超薄板作为板片，薄板或超薄板复合成型的微通板具有传热速度快，换热效率高、工艺简单、质量可靠、成本低的优点。

如图中所述，所述微通板包括内侧介质流道，内侧介质流道由分配通道4、收集通道6，以及连接于分配通道4和收集通道6之间的微小换热通道5所构成，分配通道4上设有介质进口3，收集通道6上开设有介质出口7；其中，微小换热通道形成于两个外侧换热面之间，微小换热通道5的进口端与分配通道4相通，微小换热通道的出口端与收集通道6相通。由介质进口3至介质出口7所经过的任何一条微小换热通道5构成的介质路径，其路径长度均基本相等。这样，每条介质路径中的介质阻力均衡，进一步保证介质能够在换热器内均衡分布，充分利用换热面，利于换热效果的最大化。在本方案中，并不对两片板片的外形形状进行限定，包括矩形板片横置与竖置，含或不含弧状多边形横置与竖置等均应当理解在本方案中。在本方案中也没有对分配通道4和收集通道6的配置方式进行限定，因此包括上进下出、下进上出、左进右出或右进左出的一系列方案均应当理解在本方案中。另外，在本方案的具体实施方式中对于介质进口3和介质出口7的位置进行限定，但是考虑上上述分配通道4和收集通道6的不同配置方式，因此在两片板片的上下两侧、左右两侧或其它位置配置介质进口3和介质出口7均应当理解在本方案中；图中所示分配通道4的两侧均有介质进口3，收集通道6的两侧均有介质出口7是为了提升产品适应性，实际使用时选择其中一个介质进口3和介质出口7即可，并且需选择对角设置的介质进口3和介质出口7以保证微小换热通道5路径长度均基本相等。

基于上述技术方案，介质进口、分配通道、微小换热通道、收集通道和介质出口能够分别成型在任一板片上，并与另一板片对接构成微通板；或者是介质进口、分配通道、微小换热通道、收集通道和介质出口能够成型在两片板片，并由两片板片对接构成微通板；微通板的两个外侧换热面分别是平面或凹凸面。如图中所示，所述微通板采用前板片1和后板片2两块板片复合成型，两块板片的对接面上均设有分配流通槽41、42、收集流通槽61、62和多个微小介质流通槽51、52。两块板片的分配通道41、42对接构成分配通道4，收集通道61、62对接构成收集通道6，微小介质流通槽51、52或对接或独立构成上述微小换热通道5。分配通道4与众多微小换热通道5的入口端连通，收集通道6与众多微小换热通道5的出口端连通，分配通道4的端部设有介质进口3，收集通道6的端部设有介质出口7。介质进口3、介质出口7可以呈对角配置，也可以呈同侧配置。在此优选方案中，单片板片上的分配流通槽、微小介质流通槽和收集流通槽通过冲压一体成型得到；两片板片对接时构成完整的分配通道、微小换热通道和收集通道。另外，所述的微通板的两个外侧换热面可以分别是平面或凹凸面。在其中一种优选方案中，单片板片的内侧冲压出分配通道、微小换热通道和收集通道时，在板片外侧壁上形成凸起，外侧相邻两条凸起之间构成凹槽，外侧换热表面凹凸相间增加换热面积。内侧流道与外侧凹凸换热面采用一体冲压工艺，同时在构成板片对接面上的介质流通槽时，在板片的外侧形成凹凸面，简化加工工艺步骤，增加换热面积，提升换热效果。同时，可将所述的板片选择为粗糙表面，进一步提升介质换热效果。

上述微通板由前板片1和后板片2复合成型，一般采用金属材质制成也可选择高导热率的非金属材料；在选用金属材料时，可选用不锈钢、碳钢、铜及合金铜、合金铝、合金钛等材料。之所以称为微通板，是因为其二个明显特征：1)由薄板制成，2)板内微小换热通道5为微小的通道，一般直径在0.5～20mm。此处所指的微小通道是相对而言，是指相对于分配通道1、收集通道2的口径，微小换热通道5的口径可称为微小通道。并且上述微通板的流通介质包括但不限于水、油、CO²、空气、制冷剂，不同介质的粘稠度不同，因此与其相适应的通道直径大小也不同。

基于上述方案所得到的微通板，其内置的多条微小换热通道5中，至少有两条微小换热通道相互交错。以使微小换热通道5内的流体介质产生紊流和湍流，由于介质产生了紊流和湍流，从而使介质的温度分层被打乱，换热效果大大提升。并根据以上原理，对于微通板的改进提供多种实施方案，具体如下：

(一)，第一种方案中，前板片和后板片上均设有相对应的凸起贴合处和微小介质流通槽，凸起贴合处作为微小介质流通槽之间的隔断，能够对微小换热通道5内的介质形成打散作用，被打散的介质分配到相邻的二个微小换热通道内，如此反复。介质流动过程中被不断打散又不断汇合，类似河道里的桥墩使水流形成紊流和湍流。微小换热通道5和紧密固定点81共同作用，使介质在二片板片内侧形成水帘状均匀分布。在薄板内侧水帘状均匀分布的介质，与普通换热器相比，大大提升了与外界的换热效果。前板片和后板片上的凸起贴合处对接后，复合后的对接点呈类似矩阵状布置。其中一种方案(图略)，所述微小换热通道间凸起的贴合处为圆形或椭圆形，位于对接点之间的介质流道呈孔雀屏状。又如图1所示，所述微小换热通道间凸起的贴合处为多边形，位于对接点之间的介质流道呈蜂窝形状。该技术方案代表特征是单片板片上的微小换热通道已经构成交错网状，即使与另一平面板片复合，其介质流动也可以形成紊流。

(二)，第二种方案中，单块板片对接面上的多个介质流通槽之间不产生交错。两块板片复合连接时，两块板片上的介质流通槽对角交错构成微小换热通道。如图中所体现，对角交错是指两条介质流通槽采用对角线交错方式进行交叉。在进一步地优选方案中，一块板片上的一条介质流通槽，与另一块板片上的两条及以上的介质流通槽相交错。该技术方案中，两块板片上的介质流通槽对角交错，其中单个介质流通槽的截面可以呈现为半圆形，而两个介质流通槽的交汇点则呈现两个半圆形斜角对接构成的菱形腔53，其空间相对介质流通槽较大，两条介质流通槽在此汇流。由此同时，介质流通槽为内凹槽，则相邻两条介质流通凹槽之间的凸起区域为窄平面，两块板片对接时，窄平面也呈对角交错构成上述凸起面的贴合处8(焊接点)，前板片和后板片凸起的贴合处8对接(焊接)后形成紧密固定点81，且该紧密固定点81与菱形腔四周(上下方向和左右方向)均间隔设置，其产生的效果是两条介质流通槽在菱形腔内汇流，而后又被凸起的紧密固定点81分配到相邻的二个微小换热通道5内，产生汇流和分流交替，提升紊流效果。上述方案中，介质流通槽呈多段折线形(如图中所示的W形)或波纹形，在介质流通槽选择为多段折线形应当考虑限制多段折线的折角度数，其一方面影响着微小换热通道5中的介质流通阻力，另一方面可减少板片左右两侧端(非分配通道和收集通道端)上所形成的流体换热弱化区面积，即此处内部微小换热通道5的流道阻力及流道数量与中间部位的流道相比略有不同。一般实施时需考虑合理设置介质流通通道的折角度数。而当介质流通槽选择为波纹形时，应当限定波纹的振幅与波长。该方案相比于方案(一)的特点在于，此方案中的单片板片上设置的介质流通槽是不产生交错的，只有当两片单片板片复合连接时，其所构成的微小换热通道才形成相互交错。

本实施方案涉及一种微通板，该微通板采用一体成型并复合的方案，简化工艺、提升质量和可靠性。微通板内部的内侧介质流道由分配通道、收集通道以及网状交叉的微小换热通道组成，微小换热通道将流道内介质打散形成紊流和湍流。由介质进口至介质出口的多条介质通道的路径长度相近，成网状交错均匀分布于整个板面的微小换热通道进一步保证介质充分利用换热面，利于换热效果的最大化。

在上述所需解决的技术问题之上，该微通板还具有如下特点；

1，在单片板片的内侧机械加工分配通道、微小换热通道、收集通道凹槽，在板片外侧壁上形成凸起，外侧相邻两条凸起之间构成凹槽，外侧凹凸相间增加外侧换热面积，大幅提升了与外界的换热效果。

2，微通板的二片板片采用薄板或超薄板，外部无焊接点，有色金属的微通板无须后期电泳喷塑等处理，不仅大大提高了传热速度和换热效果，而且节能环保、降低材料消耗。

3，微通板具有超薄、体积小、储水量少、重量轻、工艺简单、质量可靠、节能环保、外观美、热交换效率高、成本低、特别适用于40-60度低温水换热等优点。

实施例2：

本实施例涉及一种换热器，其包括实施例1中所述的微通板。

实施例3：

如图7和8所示(图中所述的箭头方向表示气流方向，标注a的剖面线部分表示墙体)，本实施例涉及一种暖气片。该暖气片，包括多块微通板；多块微通板相对平行且间隔设置，所述微通板如实施例1中所述的微通板。第一介质进入微通板，由分配通道分配进入网状交叉的微小换热通道充分紊流，再由收集通道汇集流出；且在流经微小换热通道时通过两个外侧换热面与换热通道的第二介质换热。如图中所示，两块微通板(可以是多块)通过管路并联；热水通过进水口301进入管路连接件302，然后分配到前微通板101和后微通板102的介质进口3。进入微通板的热水通过分配通道4进入众多微小换热通道5，换热后经由收集通道6的介质出口7进入进液管路702，由出水口701流出。前微通板101的两个外侧换热面分别为凹凸面A、B，后微通板102的两个外侧换热面分别为凹凸面C、D，微小换热通道通过A、B、C、D四个凹凸面与室内空气自然对流换热，同时A、D二个面也通过辐射与室内空气交换热量。由于复合而成的微通板很薄、微小换热通道均匀分布于整个面板并形成水帘状紊流、微通板外侧的A、B、C、D四个凹凸面面积很大，所以微通板与室内空气的传热速度快、换热效果极佳。而且，微通板很薄且换热效率高，所以暖气片占用的室内空间明显缩小。

实施例4：

如图9和10所示(图中所述的箭头方向表示气流方向，标注a的剖面线部分表示墙体)，本实施例涉及一种空调末端设备，包括多块微通板；多块微通板相对平行且间隔设置，所述微通板如实施例1中所述的微通板。第一介质进入微通板，由分配通道分配进入网状交叉的微小换热通道充分紊流，再由收集通道汇集流出；且在流经微小换热通道时通过两个外侧换热面与换热通道的第二介质换热。如图中所示，两块微通板(可以是多块)通过管路并联；热水通过进水口301进入管路连接件302，然后分配到前微通板101和后微通板102的介质进口3。进入微通板的热水通过分配通道4进入众多微小换热通道5，换热后经由收集通道6的介质出口7进入进液管路702，由出水口701流出。前微通板101的两个外侧换热面分别为凹凸面A、B，后微通板102的两个外侧换热面分别为凹凸面C、D，微小换热通道通过A、B、C、D四个凹凸面与室内空气自然对流换热，同时A、D二个面也通过辐射与室内空气交换热量。由于复合而成的微通板很薄、微小换热通道均匀分布于整个面板并形成水帘状紊流、微通板外侧的A、B、C、D四个凹凸面面积很大，所以微通板与室内空气的传热速度快、换热效果极佳。而且，微通板很薄且换热效率高，所以暖气片占用的室内空间明显缩小。

如图9和10所示，并在此基础之上，在所述多块微通板下方设有风机；所述风机产生的气流方向(第二介质流向)与微通板内侧的第一介质流向相反或相同，一般来说参与换热的两种介质的反向对流，换热效果最佳。如图中所述，风机包括电机111，以及连接于电机输出端上的贯流风叶112。在实施例3中所能实现的空气自然对流换热和自然辐射换热之外；本实施例通过风机将空气自然对流部分改变为强制对流形式，从而提升换热效率。根据室内温度调节风机转速向室内提供更多的热量(冷量)。上述所指的微通板配置有风机，风机可设置于微通板的中部、底部或顶部，风机加大了第二介质的流速，使第二介质与第一介质的换热效率提高。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.微通板，是薄型高效换热板，其特征在于：所述微通板包括内侧介质流道；内侧介质流道由分配通道、收集通道以及网状交叉的微小换热通道组成，微小换热通道的进口端与分配通道连通，出口端与收集通道连通；所述微通板由二片板片复合成型，两片板片的内侧对接面上均设有不产生交错的多个介质流道；两块板片复合连接时，介质流道交错构成微小换热通道。

2.根据权利要求1所述的微通板，其特征在于：所述介质流道呈多段折线形或波纹形。

3.根据权利要求1所述的微通板，其特征在于：所述分配通道的始端设有介质进口，收集通道的末端设有介质出口；由介质进口至介质出口的多条介质通道的路径长度均相近。

4.根据权利要求1所述的微通板，其特征在于：微通板由两片板片复合成型，两片板片周边和中间凸起的贴合处紧密结合成一个整体。

5.根据权利要求4所述的微通板，其特征在于：微通板由二片板片复合成型，介质进口、分配通道、微小换热通道、收集通道和介质出口能够分别成型在任一板片上，并与另一板片对接构成微通板；微通板的两个外侧换热面分别是平面或凹凸面。

6.根据权利要求4所述的微通板，其特征在于：介质进口、分配通道、微小换热通道、收集通道和介质出口能够成型在两片板片，并由两片板片对接构成微通板；微通板的两个外侧换热面分别是平面或凹凸面。

7.根据权利要求3所述的微通板，其特征在于：单片板片上的分配通道、微小换热通道、收集通道一体成型。

8.根据权利要求3所述的微通板，其特征在于：在单片板片的内侧冲压出分配通道、微小换热通道和收集通道时，在板片外侧壁上形成凸起，外侧相邻两条凸起之间构成凹槽，外侧换热表面凹凸相间增加换热面积。

9.根据权利要求1所述的微通板，其特征在于：一块板片上的一条介质流通槽，与另一块板片上的两条及以上的介质流通槽相交错。

10.根据权利要求8所述的微通板，其特征在于：所述微通板用不锈钢、碳钢、合金铜、合金钛、合金铝、高导热非金属材料或石墨烯制品制成。