CN211903861U - 板式换热器 - Google Patents
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Abstract
本申请提供的板式换热器包括板组件,板组件包括第一板片和第二板片;第一板片具有第一板部和多个第一凸起结构;相邻的两个第一凸起结构之间形成第一沟槽;第二板片具有第二板部和多个第二凸起结构;相邻的两个第二凸起结构之间形成第二沟槽;第一凸起结构和第二凸起结构均具有多个延伸段以及多个连接段;第一板片的第一凸起结构在其连接段处与所述第二板片的第二凸起结构在其连接段至少部分区域相接触,第一凸起结构的延伸段位于第二沟槽槽口上方;第二凸起结构的延伸段位于第一沟槽槽口上方。本申请有利于在获得较好的换热效果的同时尽可能降低流体压降。
Description
技术领域
本申请涉及换热技术领域,尤其涉及一种板式换热器。
背景技术
板式换热器广泛应用在制冷空调、新能源汽车等行业。相关技术中,板式换热器的板片具有以人字波形态特征的波纹结构,相邻两张板片人字波的夹角以指向相反方向的方式进行装配,从而形成流体通道。
相关技术存在如图1所示的板片,该种板片示意人字波的波夹角为90°且板片宽度方向上具有连续的3个左右的重数的多重人字波;参考图2所示的板片俯视图,两个相邻板片之间的接触点用圆圈标出。
但是相关技术的板式换热器仍然存在较低的流体压降条件下提供较好换热性能的改进空间。
实用新型内容
本申请的发明目的在于提供一种在较低的流体压降条件下提供较好换热性能的板式换热器。
第一方面,本申请提供了一种板式换热器,包括若干层叠设置的板组件,所述板组件包括第一板片和第二板片;所述第一板片正面与所述第二板片反面相对,所述第一板片反面与相邻板组件的第二板片正面相对;第一板片和第二板片均设有主换热区;第一板片具有位于其主换热区的第一板部和多个第一凸起结构,多个第一凸起结构彼此间隔且所述第一凸起结构在第一板片正面自第一板部凸起;相邻的两个第一凸起结构之间形成第一沟槽;第二板片具有位于其主换热区的第二板部和多个第二凸起结构,多个第二凸起结构彼此间隔且所述第二凸起结构在第二板片反面自第二板部凸起;相邻的两个第二凸起结构之间形成第二沟槽;第一凸起结构和第二凸起结构均具有至少两个延伸段以及至少一个连接段,每一连接段连接于相邻的两个延伸段延伸方向的末端之间;
其中,所述第一板片的第一凸起结构在其延伸段处与所述第二板片的第二凸起结构在其连接段处至少部分区域相接触,所述第一凸起结构的延伸段位于所述第二沟槽槽口上方;所述第二凸起结构的延伸段位于所述第一沟槽槽口上方。
第二方面,本申请还提供了另一种板式换热器,包括若干层叠设置的板组件,所述板组件包括第一板片和第二板片;所述第一板片正面与所述第二板片反面相对,所述第一板片反面与相邻板组件的第二板片正面相对;第一板片和第二板片均设有主换热区;第一板片具有位于其主换热区的第一板部和多个第一凸起结构,所述多个第一凸起结构彼此间隔且所述第一凸起结构在第一板片正面自第一板部凸起;所述第一凸起结构具有至少两个延伸段以及至少一个连接段,每一连接段连接于相邻的两个延伸段延伸方向的末端之间;
第二板片具有位于其主换热区的第二板部、多个凸起点以及多个第一过渡结构;所述凸起点在第二板片反面凸出于所述第二板部;多个凸起点相互间隔;所述第一过渡结构为相对于所述凸起点下凹的曲面结构;所述第一过渡结构在第二板片反面的最低点相对于凸起点的深度小于所述第二板部相对于所述凸起点的深度;相邻的两个凸起点之间通过所述第一过渡结构过渡;
其中,所述第一板片正面的第一凸起结构在其连接段处与所述第二板片反面的所述凸起点至少部分区域相接触,所述第一板片正面的第一凸起结构在其延伸段处与所述第二板片反面的第一过渡结构相对且间隔设置。
本申请提供的板式换热器,板片的凸起结构在连接段处与另一张板片相接触,以及在延伸段处与另一张板片相间隔,由于延伸段与其他板片的接触位置数量降低,有利于缩短延伸段的尺寸,从而在有限的板宽条件下有利于使板片的凸起结构形成更多的延伸段和连接段。板片依靠多个连接段的位置有利于阻挡流体在沿延伸段的延伸方向的槽道内的流动趋势,相对较多数量的连接段对流体槽向运动的多次折流有利于使得流体能获得较好的沿主流通方向的纵向流动效果。从而有利于降低流体流动压降,并且,相对较短尺寸的延伸段以及连接段的多次折流,有利于使气相工质和液相工质掺混效果好,利于实现气相工质和液相工质二者的有效夹带,对应的流体蒸发过程将获得更好的强化换热效果。
附图说明
图1是本申请背景技术涉及的相关板片的结构示意图;
图2是本申请背景技术涉及的板片层叠后的俯视效果示意图;
图3是本申请实施方式涉及的一种板式换热器的结构示意图;
图4是本申请实施方式涉及的一种板组件的爆炸结构示意图;
图5是本申请实施方式涉及的一种第一板片的结构放大示意图;
图6是本申请实施方式涉及的一种第一板片和第二板片叠加后的俯视示意图;
图7是本申请实施方式涉及的另一种第一板片的结构放大示意图;
图8是本申请实施方式涉及的另一种第一板片的结构放大示意图;
图9是本申请实施方式涉及的一种第一板片的第一凸起结构沿板片宽度方向布置的结构示意图;
图10是本申请实施方式涉及的另一种第一板片和第二板片叠加后的俯视示意图;
图11是本申请实施方式涉及的另一种第一板片和第二板片叠加后的俯视示意图;
图12是本申请实施方式涉及的一种第一凸起结构的部分区域放大示意图;
图13是本申请实施方式涉及的一种第二凸起结构的部分区域放大示意图;
图14是本申请实施方式图11和图12两种凸起结构叠加后的截面效果示意图;
图15是本申请实施方式涉及的另一种板组件的部分区域爆炸结构示意图;
图16是本申请实施方式涉及的另一种第一板片的结构放大示意图;
图17是本申请实施方式涉及的另一种第一板片(第二板片)的结构放大示意图;
图18是本申请实施方式涉及的一种第二板片的部分区域结构放大示意图;
图19是本申请实施方式涉及的另一种第一板片和第二板片叠加后的俯视示意图。
具体实施方式
对板式换热器而言,人字波技术通过在板片上以周期性交替出现的“人字”形式凸脊和凹槽布置形成板片。相邻两张流通板通过人字尖角相对的方式进行装配,形成流体通道,具有湍流程度高,强化换热效果好的技术特点,在制冷空调、冷冻冷藏、汽车、航空航天等方面,被广泛采用。
对于板片具有以类似人字波形态特征的波纹结构的板式换热器而言,流体的流动方式被分解为沿着槽道的槽向流(furrow flow)和大致沿着板片进出口之间形成的主流通方向上的纵向流(longitude flow)。
在满足模具成型与结构强度要求的波距参数下,人字波波角为钝角的板片,流体沿其主流通方向上的流动流阻较大,但换热性能相对较好,人字波波角为锐角的板片,流体沿其主流通方向上的流阻较小,但换热性能相对一般,因此,相关技术通过设计人字波的波角角度、波距等关键参数来切换此二者的主要地位和次要地位,从而达到平衡换热效果和流体压降这两个参数,在一些特定的技术需求下,相关技术会将波纹角度设置为90°以平衡压降和换热性能。目前一些相关技术的板式换热器是采用2重左右或3重左右的多重人字波结构的板片,可参考图1和图2所示的板片结构。
本申请提供的板式换热器,板片的结构通过在凸起结构的“延伸段”和“连接段”两个位置流动与换热机理进行设计和改进,同时结合板片装配关系,从而提出了创新的解决方案。下面对本申请的技术方案进行详细阐述。
如图3所示,本申请的一种实施方式涉及一种板式换热器10,包括若干层叠设置的板组件100。
图4示意板组件100的分解示意图,板组件100包括第一板片101和第二板片102,每张板片包括相对的正面1001和反面1002,第一板片101的正面1001与第二板片102的反面1002相对,第一板片101的反面1002与相邻板组件100的第二板片102的正面1001相对。具体的,第一板片101和第二板片102的板片边沿均具有翻边21,定义翻边21的翻折方向所在的一侧为板片的反面1002,相反的,另一侧为板片的正面1001。图4中,下方第一板片101可视的一侧为其正面1001,不可视的另一侧为其反面1002,上方第二板片102可视的一侧为其反面1002,不可视的另一侧为其正面1001。
第一板片101和第二板片102均设有主换热区20。主换热区20可以位于板片的中间位置,沿板片的长度方向,板片还具有位于主换热区20的两侧的角孔区,角孔区设有贯穿板片的通孔,流体通过该通孔实现流入和流出。
当然,对板式换热器10产品而言,其还可以包括两种流体即制冷剂和载冷剂的进出口对应的外部接管11,两种流体对应的外部接管11可以位于板式换热器10的厚度方向的同侧或者不同侧,在图3中,外部接管11以位于板式换热器10的不同侧进行示意,外部接管11数量可以为4个,其中2个作为制冷剂的进出管,另外2个作为载冷剂的进出管。
第一板片101具有位于其主换热区20的第一板部12和多个第一凸起结构13,多个第一凸起结构13彼此间隔排布且第一凸起结构13在第一板片101正面1001自第一板部12凸起。相邻的两个第一凸起结构13之间形成第一沟槽14。
第二板片102具有位于其主换热区20的第二板部22和多个第二凸起结构23,多个第二凸起结构23彼此间隔排布且第二凸起结构23在第二板片102反面1002自第二板部22凸起。相邻的两个第二凸起结构23之间形成第二沟槽24。
第一板片101和第二板片102在主换热区20均通过对应的凸起结构形成多个波峰和多个波谷,多个波峰和多个波谷在板片长度方向交替设置,相邻的两个波谷相对于位于其之间的波峰可以具有相同或者不同的深度。第一凸起结构13在第一板片101的主换热区20上相互间隔一定距离排列,多个第一凸起结构13之间的间距可以相等,也可以不等。第二凸起结构23在第二板片102的主换热区20上相互间隔一定距离排列,多个第二凸起结构23之间的间距可以相等,也可以不等。
第一凸起结构13和第二凸起结构23均具有至少两个延伸段31以及至少一个连接段52,每一连接段32连接于相邻的两个延伸段31延伸方向的末端之间。在本申请的一些实施方式中,第一凸起结构13和第二凸起结构23均具有多个延伸段31以及多个连接段32,参考图4、图5的示意,其中,图5以第一凸起结构13的俯视结构示意,相邻的两个延伸段31的延伸方向相交,多个连接段32分别连接于多组相邻的两个延伸段31之间,第一凸起结构13和第二凸起结构23均形成连续图案。具体的,该连续图案可以为多重的连续人字形波纹图案。
其中,第一凸起结构13在其连接段32处与第二凸起结构23在其连接段32处至少部分区域相接触,具体的,第一凸起结构13的延伸段31的延伸方向两侧的连接段32分别与第二板片102相邻的两个第二凸起结构23的连接段32至少部分区域相接触,该接触的位置可通过焊料固定形成焊点M。第一凸起结构13的延伸段31位于第二沟槽24的槽口上方,从而第一凸起结构13的延伸段31未形成焊点。第二凸起结构23的延伸段31的延伸方向两侧的连接段32分别与第一板片101相邻的两个第一凸起结构13的连接段32至少部分区域相接触,该接触的位置可通过焊料固定形成焊点M。第二凸起结构23的延伸段31位于第一沟槽14槽口上方,从而第二凸起结构23的延伸段31未形成焊点。
焊点位置可参考图6示意的虚线圆圈框,图6中实线代表第一凸起结构13朝向第二板片102反面1002的顶面,虚线代表第二凸起结构23朝向第一板片101正面1001的顶面。
发明人经过研究发现,相关技术的解决思路在于取两个相邻延伸段的延伸方向夹角角度为90°,以实现换热效果与压降的平衡。发明人提供的技术方案并非沿着相关技术中的解决思路,当板式换热器产品作为蒸发器使用时,设计理念是以气态工质夹带液态工质,从多个板片间形成的流道内通过,由于气液两相流自身的特点,气相工质容易受浮力作用影响,沿最短路径离开流道,即偏向于沿主流动方向流动,液相工质受液态粘性力影响,容易沿着最小压降方向流动,即偏向沿槽向方向流动,为了实现二者的有效夹带,沿着板片的主流通方向的流动形式是理想的选择,本申请提供的方式是在有限的板片板面宽度条件下,通过使第一凸起结构13的延伸段31不与第二凸起结构23的延伸段31接触,从而第一凸起结构13的延伸段31和第二凸起结构23的延伸段31之间没有形成交叉位置,这样延伸段31的尺寸可以缩小,从而在板片宽度方向可以形成更多的延伸段31和连接段32。从而有利于形成重数较多的连续人字波,一方面,第一凸起结构13的连接段32与第二凸起结构23的连接段32相接触,有利于提高板片与板片之间的固定强度,提高板式换热器10的产品强度和稳定性。另一方面,板片依靠多个延伸段31的位置使得流体以较小的流动阻力在槽道内流动换热,以及板片依靠多个连接段32的位置可阻挡流体沿槽向的流动趋势,保证流体运动的折流效果,有利于使流体流动方式切换为形成于流体进出口之间的主流通方向上的纵向流,有利于降低流体流动压降。这样,人字波的重数越多,流体更容易向纵向流的方式转变,进而有利于降低流体流动压降,以及对气液两相的制冷剂而言,延伸段31的尺寸缩小和连接段32的多次折流使得两相流形式的流体掺混效果好,有利于气相和液相工质二者的有效夹带,对应的流体蒸发过程将获得更好的强化换热效果。
在本申请的一些实施方式中,延伸段31具有大致直线型的延伸方向,连接段32沿着弯曲路径延伸,从而第一凸起结构13在其延伸方向的中心线和第二凸起结构23在其延伸方向的中心线均形成连续的折弯形状。图5以第一凸起结构13的延伸方向的中心线b1进行示例。将连接段32以弯曲路径延伸设置,有利于使流体的流动路径相对平滑和顺畅,有利于降低流体流动压降,提高换热效果。
或者,延伸段31以及连接段32均具有大致直线型的延伸方向,第一凸起结构13的在其延伸方向的中心线和第二凸起结构23在其延伸方向的中心线形成连续的梯形形状。图7以第一凸起结构13的延伸方向的中心线b2进行示例。将连接段32以直线路径设置,有利于扩大第一凸起结构13的连接段32和第二凸起结构23的连接段32之间的接触面积,使焊点面积增大从而提高板片连接的稳定性。
或者,延伸段31以及连接段32均沿弯曲路径延伸,第一凸起结构13在其延伸方向的中心线和第二凸起结构23在其延伸方向的中心线形成连续的波浪形状。图8以第一凸起结构13的延伸方向的中心线b3进行示例。
对第一板片101和第二板片102而言,在一些实施方式中,板片的长度方向L构成流体主流通方向,即流体在板片长度方向L上从一侧流至另一侧。第一凸起结构13和第二凸起结构23均以连续的起伏波纹形态沿板片宽度方向W上下起伏。当然,第一凸起结构13和第二凸起结构23也可以以连续的波纹形态沿偏离板片宽度方向W一定角度的方向上下起伏。
第一凸起结构13和第二凸起结构23均沿板片宽度方向W形成连续的多重人字波,其中具有完整一次起伏的人字波记为一重人字波,第一凸起结构13形成的人字波的重数与第二凸起结构23形成的人字波的重数相同,一些实施方式中,第一凸起结构13和第二凸起结构23的多重人字波的重数至少为3重。第一凸起结构13形成的每一重人字波与其他人字波可以相同形状和尺寸,也可以为不相同的形状和尺寸,例如,其中一重人字波为沿板片长度方向对称的人字波,另一重人字波的两个相邻延伸段中一个延伸段相对于板片长度方向向板片宽度方向一侧偏离45°角,另一个延伸段相对于板片长度方向向板片宽度方向的另一侧偏离60°角。相应的,第二凸起结构23形成的每一重人字波与其他人字波也可以相同,也可以不同,本申请对此不作限制。
其中,第一凸起结构13和第二凸起结构23均自对应板片宽度方向W的一侧边沿延伸至另一侧边沿,第一凸起结构13和第二凸起结构23均在连接段32处与板片边沿交汇从而第一凸起结构13和第二凸起结构23中的任一凸起结构对应的最靠近板片边沿的延伸段31具有完整形态。
在本申请的一种可选的实施方式中,第一凸起结构13和第二凸起结构23均沿板片宽度方向形成连续的周期性图案,也即每一重人字波的结构和形状均相同,第一凸起结构13形成的周期性图案与第二凸起结构23形成的周期性图案相差半个周期。参考图9所示的第一板片101的部分区域的结构放大示意图,第一凸起结构13形成的周期性图案和第二凸起结构23形成的周期性图案可以相同也可以不同,但是周期数量是相同的,这样可以保证第一板片101和第二板片102便于装配。第一板片101和第二板片102为相同形状和结构的板片,从而第一凸起结构13形成的周期性图案和第二凸起结构23形成的周期性图案相同。在装配的时候,第一板片101相对于第二板片102水平旋转180°设置。
如图9示意,第一凸起结构13的周期性图案和第二凸起结构23的周期性图案的周期个数均相同且周期个数均为整数8个,该8个周期中每个周期均为连续的完整形态且每个周期均以板片长度方向L轴对称设置,具有整数个周期的第一凸起结构13和第二凸起结构23均自对应板片宽度方向W的一侧边沿延伸至另一侧边沿。这样,当第一板片101和第二板片102装配后,以第一板片101示例说明,图9中第一凸起结构13最接近板片宽度方向W的边沿的延伸段31即为板片宽度方向上最外侧的一重人字波的延伸段31,该延伸段31在延伸方向的长度为对应的完整的延伸段31延伸方向的总长度。此与相关技术图1示意的多重人字波相区别,在图1中,该多重人字波最靠近板片宽度方向的边沿处的延伸段长度较短,远小于完整延伸段的总长度,最靠近板片宽度方向的边沿的连接段32与板片边沿之间留有一些空间,这样当相邻两张板片装配时,该狭小空间形成的流动通道对流体流动影响较大,而本申请提供的相关实施方式,最靠近第一板片101的边沿的延伸段为完整的延伸段的长度,第一板片101的宽度方向靠近边沿的位置不容易形成狭窄流道,从而该靠近边沿的位置能够使流体通过从而不容易形成流动死区,进而有利于提高流体在板片上的分配均匀性,有利于扩大板片的有效换热面积,提高板式换热器的换热效果。此外,将焊点设置在于板片边沿交汇处,可以提高板片侧边的强度,从而对板片换热器整体上有利于提高产品稳定性。
在本申请提供的一种实施方式中,参考图9所示,多个延伸段31中,至少一组相邻的两个延伸段的延伸方向相对于板片长度方向分别向板片宽度方向的两侧偏离角度相等。
在本申请提供的一种实施方式中,多个延伸段31包括至少两类延伸段,该两类延伸段其延伸方向上的中心线的长度不相等,且至少部分相邻的两个延伸段分别为不同类的延伸段。
在实际应用时第一凸起结构13和第二凸起结构23可以为非对称设计。具体的,以图10示例的第一凸起结构13和第二凸起结构23装配的部分结构放大图,实线示意第一凸起结构13的结构,虚线示意第二凸起结构23的结构,其中虚线圆形框内第一凸起结构13的两个相邻延伸段包括第一延伸段311和第二延伸段312。第一延伸段311的延伸方向的中心线的长度L1和第二延伸段312的延伸方向的中心线的长度L2不相等。
如图11所示,本申请提供的一种实施方式中,实线示意第一凸起结构13的结构,虚线示意第二凸起结构23的结构,第一板片101的第一凸起结构13对应的相邻两个延伸段31的延伸方向拟合的夹角记为第一夹角β31,第二板片102的第二凸起结构23对应的相邻两个延伸段31的延伸方向拟合的夹角记为第二夹角β2。
第一夹角β1与第二夹角β2的角度不同,第一夹角β1大致为120°的钝角,第二夹角β2大致为70°的锐角。
当然第一夹角β1与第二夹角β2的角度也可以相同,在实际中,第一夹角a1和第二夹角a2均可以为锐角、直角以及钝角中的一种,在不同的应用场景下可以选择不同的角度搭配,也即板式换热器任意相邻的两张板片可以为相同角度的自装配,也可以为不同角度的混合装配。在一些实施方式中,第一夹角β1与第二夹角β2的取值范围均为40°~165°。
且在板片其他参数不变的情况下,凸起结构的两个相邻延伸段的延伸方向拟合的夹角为锐角时,有利于在有限的板宽条件下,使得沿板片宽度方向布置的凸起结构具有较多的延伸段和连接段,即凸起结构形成的周期性图案的数量增加,人字波的重数增多,有利于在保证较好的换热性能的同时,通过连接段阻挡流体沿槽向的流动趋势,从而切换为沿板片长度方向的纵向流,从而有利于降低压降。
在本申请提供的一种实施方式中,第一凸起结构13和第二凸起结构23均包括多个由相邻的两个延伸段31和位于其之间的连接段32构成的子结构。参考图12、图14示意,第一凸起结构13的子结构S1包括顶部41和两个侧部42,两个侧部42分别连接于顶部41的两侧。在每个子结构S1的相邻的两个延伸段31的延伸方向形成的尖角所指向的方向上,所述两个侧部42分别形成子结构S1的前侧和后侧,两个侧部42中形成前侧的记为第一侧部421,两个侧部42中形成后侧的记为第二侧部422。
其中,在第一板片101的正面1001,第一侧部421在其子结构S1的连接段32的至少部分区域形成朝向尖角指向方向凸出的凸部43,且凸部43靠近其子结构S1的顶部41的一侧比凸部43靠近第一沟槽14的槽底一侧向其子结构S1的尖角指向方向凸出的距离大。一些实施方式中,相对于顶部41所在的平面,第一侧部421对应该凸部43位置处的斜度大于该第一侧部421的其他位置的斜度。
在第二板片102的反面1002,参考图12、图14示意,第二侧部422在其子结构S2的连接段32的至少部分区域形成朝向尖角指向方向凹入的凹部44,且凹部44靠近第二沟槽24槽底的一侧比凹部44靠近其子结构S1的顶部41的一侧向其子结构S1的尖角指向方向凹入的距离大。一些实施方式中,相对于顶部41所在的平面,第二侧部422对应该凹部44位置处的斜度大于该第二侧部422的其他位置的斜度。
第一凸起结构13的凸部43与第二凸起结构23的顶部41接触形成结合区,第二凸起结构23的凹部44所对应的凹面靠近其所在子结构的顶部41的一侧与凸部43相间隔。在图示中,第二凸起结构23的凹部44至少部分与第一板部12相对。
由于第一板片101和第二板片102装配时,可通过第一凸起结构13的连接段32和第二凸起结构23的连接段32接触形成焊点,但是由于第一凸起结构13的延伸段31和第二凸起结构23的延伸段32处并未有焊点,通过在第一凸起结构13的凸部43和第二凸起结构23的凹部44可以有效扩大两个凸起结构的连接段32的接触面积,这在尺寸相对较小的凸起结构中有利于提高第一板片101和第二板片102之间连接的可靠性。同时,参考图12所示第一板片101和第二板片102在连接段32处的装配截面示意图,凹部44有利于扩大第二板片102反面1002的流体在人字波连接段32处的流通截面凸部43有利于扩大第一板片101反面1002的流体在人字波连接段32处的流通截面,这样有利于提高流体在人字波连接段32处的流动性,从而提高换热性能。如图15、图16所示,本申请提供的一种实施方式中,第一凸起结构13设有第一凹陷131,第一凹陷131的延伸方向与第一凸起结构13的延伸方向相同,在图15和图16中,第一凹陷131沿与第一凸起结构13延伸方向的中心线重合的方向延伸,第一凹陷131自第一凸起结构13的顶面向第一板部12的方向下凹,第一凹陷131的深度小于第一板部12相对于第一凸起结构13的顶面的深度。在第一板片101的长度方向上,通过第一沟槽14和第一凹陷131形成交替的一大一小两个槽道,这种非对称的槽道设计有利于提高流体的换热效果。
相应的,第二凸起结构23设有第二凹陷132,第二凹陷132的延伸方向与第二凸起结构23的延伸方向相同,在图中,第二凹陷132沿与第二凸起结构23延伸方向的中心线重合的方向延伸,第二凹陷132自第二凸起结构23的顶面向第二板部22的方向下凹,第二凹陷132的深度小于第二板部22相对于第二凸起结构23的顶面的深度。
如图17所示,本申请提供的一种实施方式中,第一凸起结构13设有多个第三凹陷133,多个第三凹陷133分别沿第一凸起结构13的多个延伸段31的延伸方向延伸,且相邻的两个第三凹陷133在第一凸起结构13的连接段32处相间隔,第三凹陷133自第一凸起结构13的顶部下凹,第三凹陷133的深度小于第一板部12相对于第一凸起结构13的顶部的深度。
第二凸起结构23设有多个第四凹陷134,多个第四凹陷134分别沿第二凸起结构23的多个延伸段31的延伸方向延伸,且相邻的两个第四凹陷134在第二凸起结构23的连接段32处相间隔,第四凹陷134自第二凸起结构23的顶部下凹,第四凹陷134的深度小于第二板部22相对于第二凸起结构23的顶部的深度。
本申请的板式换热器,第一凸起结构的连接段与第二凸起结构的连接段相接触,第一凸起结构的延伸段位于第一沟槽槽口上方,第二凸起结构的延伸段位于第二沟槽槽口上方。这样,通过降低第一凸起结构的延伸段和第二凸起结构的延伸段之间接触形成的交叉位置的数量,有利于缩短延伸段的尺寸,在有限的板宽条件下有利于使板片的凸起结构在板片宽度方向形成更多的延伸段和连接段。这样板片依靠延伸段的位置使得流体以较小的流动阻力获得较好的换热效果,以及板片依靠连接段的位置可阻挡流体槽向流动趋势,保证流体运动的折流效果,有利于使流体流动方式切换为纵向流。进而有利于在获得较好的换热效果的同时尽可能降低流体压降。
本申请还提供的板式换热器的另一种实施方式,该实施方式与图4的实施方式稍有区别,板式换热器10包括若干层叠设置的板组件100,板组件100包括第一板片101和第二板片102’,第一板片101的正面1001与第二板片102’的反面1002相对,第一板片101的反面1002与相邻板组件100的第二板片102’的正面1001相对。第一板片101和第二板片102’均设有主换热区20。
第一板片101具有位于其主换热区20的第一板部12和多个第一凸起结构13,多个第一凸起结构13彼此间隔且第一凸起结构13在第一板片101的正面1001自第一板部12凸起。第一凸起结构13具有多个延伸段31以及多个连接段32,多个连接段32分别连接于多组相邻的两个延伸段31延伸方向的末端之间,第一凸起结构13形成连续图案。
不同之处在于,参考图18、图19所示,第二板片102’具有位于其主换热区20的第二板部22’、多个凸起点51以及多个第一过渡结构52。凸起点51在第二板片102’的反面1002凸出于第二板部22’。多个凸起点51相互间隔,第一过渡结构52为相对于凸起点51下凹的曲面结构,第一过渡结构52在第二板片102’的反面1002的最低点d相对于凸起点51的深度小于第二板部22’相对于凸起点的51的深度,相邻的两个凸起点51之间通过第一过渡结构52过渡。
其中,图19中,虚线代表第一板片101的正面1001的第一凸起结构13朝向第二板片102’的反面1002一侧的顶面,实线代表第二板片102’的反面1002,第一板片101正面1001的第一凸起结构13在其连接段32处与凸起点51至少部分区域相接触,第一板片101正面1001的第一凸起结构13的多个延伸段31分别与第二板片102’反面的第一过渡结构52之间至少部分区域相对且存在间隙。
这种混合装配的板片有利于提高板式换热器的应用场景。通过在第二板片102上设置密集的点波结构,有利于提高流体在第二板片102’的换热性能。对应第一板片101而言,其仍然通过降低第一凸起结构13的延伸段与第二板片接触形成的交叉位置的数量,有利于缩短第一凸起结构13的延伸段的尺寸,在有限的板宽条件下有利于使第一凸起结构13在板片宽度方向形成更多的延伸段和连接段。从而有利于形成重数较多的人字波形态,一方面,第一凸起结构13的连接段32与凸起点51相接触,有利于提高板片与板片之间的固定强度,提高板式换热器10的产品强度和稳定性。另一方面,板片依靠多个延伸段31的位置使得流体以较小的流动阻力在槽道内流动换热,以及板片依靠多个连接段32的位置可阻挡流体沿槽向的流动趋势,保证流体运动的折流效果,有利于使流体流动方式切换为形成于流体进出口之间的纵向流,有利于降低流体整体的流动压降。这样,人字波的重数越多,流体更容易向纵向流的方式转变,以及对气液两相的制冷剂而言,延伸段31的尺寸缩小和连接段32的多次折流使得两相流形式的流体掺混效果好,有利于气相工质和液相工质二者的有效夹带,对应的蒸发过程将获得更好的强化换热效果。
以上实施方式仅用于说明本申请而并非限制本申请所描述的技术方案,对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础,例如“上”、“下”等方向性的描述,尽管本说明书参照上述的实施方式对本申请已进行了详细的说明,但是,本领域的普通技术人员应当理解,所属技术领域的技术人员仍然可以对本申请进行修改或者等同替换,而一切不脱离本申请的精神和范围的技术方案及其改进,均应涵盖在本申请的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种板式换热器,包括若干层叠设置的板组件,所述板组件包括第一板片和第二板片;所述第一板片正面与所述第二板片反面相对,所述第一板片反面与相邻板组件的第二板片正面相对;第一板片和第二板片均设有主换热区;第一板片具有位于其主换热区的第一板部和多个第一凸起结构,多个第一凸起结构彼此间隔且所述第一凸起结构在第一板片正面自第一板部凸起;相邻的两个第一凸起结构之间形成第一沟槽;第二板片具有位于其主换热区的第二板部和多个第二凸起结构,多个第二凸起结构彼此间隔且所述第二凸起结构在第二板片反面自第二板部凸起;相邻的两个第二凸起结构之间形成第二沟槽;第一凸起结构和第二凸起结构均具有至少两个延伸段以及至少一个连接段,每一连接段连接于相邻的两个延伸段延伸方向的末端之间;
其特征在于,所述第一板片的第一凸起结构在其连接段处与所述第二板片的第二凸起结构在其连接段至少部分区域相接触,所述第一凸起结构的延伸段位于所述第二沟槽槽口上方;所述第二凸起结构的延伸段位于所述第一沟槽槽口上方。
2.根据权利要求1所述的板式换热器,其特征在于,对于所述第一凸起结构和所述第二凸起结构中的任一凸起结构而言,相邻的两个延伸段的延伸方向相交;其中,所述延伸段具有直线型的延伸方向,所述连接段沿着弯曲路径延伸;或者,所述延伸段以及所述连接段均具有直线型的延伸方向;或者,所述延伸段以及所述连接段均沿弯曲路径延伸。
3.根据权利要求2所述的板式换热器,其特征在于,所述板片的长度方向构成流体主流通方向,所述第一凸起结构和所述第二凸起结构均以连续的起伏波纹形态沿板片宽度方向上下起伏;
所述第一凸起结构和所述第二凸起结构均在连接段处与板片边沿交汇从而所述第一凸起结构和所述第二凸起结构中的任一凸起结构对应的最靠近板片边沿的延伸段具有完整形态。
4.根据权利要求3所述的板式换热器,其特征在于,所述第一板片和所述第二板片中至少存在一张板片满足在所述板片的多个延伸段中,至少一组相邻的两个延伸段的延伸方向相对于板片长度方向分别向板片宽度方向的两侧偏离角度相等。
5.根据权利要求1至4任一所述的板式换热器,其特征在于,所述第一板片和所述第二板片中至少存在一张板片满足所述板片的多个延伸段包括至少两类延伸段;所述两类延伸段其延伸方向上的长度不相等,且至少一组相邻的两个延伸段分别为不同类的延伸段。
6.根据权利要求3所述的板式换热器,其特征在于,所述第一板片的第一凸起结构的相邻两个延伸段的延伸方向拟合的夹角记为第一夹角;所述第二板片的第二凸起结构的相邻两个延伸段的延伸方向拟合的夹角记为第二夹角;所述第一夹角与所述第二夹角的取值范围均为40°~165°。
7.根据权利要求1所述的板式换热器,其特征在于,所述第一凸起结构和所述第二凸起结构均包括多个由相邻的两个延伸段和位于其之间的连接段构成的子结构;所述子结构包括顶部和两个侧部;所述两个侧部分别连接于所述顶部的两侧;在每个所述子结构的相邻的两个延伸段的延伸方向形成的尖角所指向的方向上,所述两个侧部中形成所述子结构前侧的记为第一侧部,所述两个侧部中形成所述子结构后侧的记为第二侧部;
其中,在所述第一板片正面,至少一个子结构的所述第一侧部在其连接段的至少部分区域形成朝向所述尖角指向方向凸出的凸部;且所述凸部靠近其子结构的顶部的一侧比所述凸部靠近所述第一沟槽槽底的一侧向其子结构的尖角指向方向凸出的距离大;在所述第二板片反面,至少一个子结构的所述第二侧部在其连接段的至少部分区域形成朝向所述尖角指向方向凹入的凹部;且所述凹部靠近所述第二沟槽槽底的一侧比所述凹部靠近其子结构的顶部的一侧向其子结构的尖角指向方向凹入的距离大;所述第一凸起结构的所述凸部与所述第二凸起结构的顶部接触。
8.根据权利要求1所述的板式换热器,其特征在于,所述第一凸起结构设有第一凹陷,所述第一凹陷的延伸方向与所述第一凸起结构的延伸方向相同,所述第一凹陷自所述第一凸起结构的顶面下凹,所述第一凹陷的深度小于所述第一板部相对于所述第一凸起结构的顶面的深度;
所述第二凸起结构设有第二凹陷,所述第二凹陷的延伸方向与所述第二凸起结构的延伸方向相同,所述第二凹陷自所述第二凸起结构的顶面下凹,所述第二凹陷的深度小于所述第二板部相对于所述第二凸起结构的顶面的深度。
9.根据权利要求1所述的板式换热器,其特征在于,所述第一凸起结构设有多个第三凹陷,且相邻的两个第三凹陷在所述第一凸起结构的连接段处相间隔,所述第三凹陷自所述第一凸起结构的顶面下凹,所述第三凹陷的深度小于所述第一板部相对于所述第一凸起结构的顶面的深度;
所述第二凸起结构设有多个第四凹陷,且相邻的两个第四凹陷在所述第二凸起结构的连接段处相间隔,所述第四凹陷自所述第二凸起结构的顶面下凹,所述第四凹陷的深度小于所述第二板部相对于所述第二凸起结构的顶面的深度。
10.一种板式换热器,包括若干层叠设置的板组件,所述板组件包括第一板片和第二板片;所述第一板片正面与所述第二板片反面相对,所述第一板片反面与相邻板组件的第二板片正面相对;第一板片和第二板片均设有主换热区;第一板片具有位于其主换热区的第一板部和多个第一凸起结构,所述多个第一凸起结构彼此间隔且所述第一凸起结构在第一板片正面自第一板部凸起;所述第一凸起结构具有至少两个延伸段以及至少一个连接段,每一连接段连接于相邻的两个延伸段延伸方向的末端之间;
其特征在于,第二板片具有位于其主换热区的第二板部、多个凸起点以及多个第一过渡结构;所述凸起点在第二板片反面凸出于所述第二板部;多个凸起点相互间隔;所述第一过渡结构为相对于所述凸起点下凹的曲面结构;所述第一过渡结构在第二板片反面的最低点相对于凸起点的深度小于所述第二板部相对于所述凸起点的深度;相邻的两个凸起点之间通过所述第一过渡结构过渡;
其中,所述第一板片正面的第一凸起结构在其连接段处与所述第二板片反面的所述凸起点至少部分区域相接触,所述第一板片正面的第一凸起结构的延伸段与所述第二板片反面的所述第一过渡结构之间相对且存在间隙。
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Cited By (1)
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WO2022166863A1 (zh) * | 2021-02-08 | 2022-08-11 | 浙江三花汽车零部件有限公司 | 换热器 |
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- 2020-02-29 CN CN202020233751.9U patent/CN211903861U/zh active Active
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