CN212158258U - 一种换热板片组及板式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种换热板片组及其组成的板式换热器。所述换热板片组包括上换热板、中换热板、下换热板、凸起和凹槽。所述凸起和凹槽为一端封闭另一端敞口的空心结构。所述凸起通过第一连接面和上换热板抵接，所述凹槽通过第二连接面和下换热板抵接。所述凸起的第一槽口和凹槽的第二槽口都设置在所述中换热板上。本实用新型的换热板片组及板式换热器不仅可以通过三层换热板、凸起和凹槽实现热交换，增大热交换面积，同时整个结构稳固。

Description

一种换热板片组及板式换热器

技术领域

本实用新型涉及板式换热器技术领域，特别涉及一种换热板片组及板式换热器。

背景技术

换热器包括板式换热器和套管式换热器，是一种使不同温度的两种流体介质之间实现热量传递的节能设备，广泛应用于石油、化工、能源和暖通等领域。其中板式换热器是由换热板片组组合形成的高效传热、结构紧凑轻巧的换热器，可以使热量由温度高的流体介质传递给温度低的流体介质，使流体介质的温度达到规定的要求，也是用于提高能源利用率的主要设备之一。套管式换热器结构简单，但是换热接触面积小，影响换热效率。板式换热器的总传热系数比套管式换热器高，其具有体积小、结构紧凑的特点。

为了提高热交换效率，CN101149238A公开了一种板式换热器，包括由换热板和封头构成的至少两个流体流通的流体通道，在所述流体通道内设置有高导热的高孔隙率通孔泡沫铝、泡沫铜、泡沫不锈钢等泡沫金属；所述的泡沫金属设置在构成流体通道的两侧换热板上；所述的高孔隙率通过金属泡沫的孔隙率为0.75-0.95。通过在流体通道内设置有高导热的高孔隙率通孔泡沫金属，泡沫多孔壁面对流体对流换热过程具有明显的强化作用。换热器只能通过两侧换热板和流道内设置的高孔隙率通孔泡沫金属进行热交换，换热面积有限，也未考虑整个换热器结构的稳定性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种换热板片组及板式换热器，以增大热交换的面积，提高热交换效率，减少板式换热器的体积和成本。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种换热板片组，所述换热板片组包括上换热板、中换热板、下换热板，所述中换热板靠近所述上换热板一侧设置有凸起，所述中换热板靠近所述下换热板一侧设置有凹槽，所述中换热板通过所述凸起与所述上换热板抵接，所述中换热板通过所述凹槽与所述下换热板抵接进入的流体可以通过所述上换热板、中换热板、下换热板、凸起和凹槽结构实现热交换，增大热交换面积，提高热交换效率。

进一步的，所述凸起和所述凹槽通过交替阵列分布的方式设置。当冷热流体进入的时候，可以分布于多个阵列分布的凸起和凹槽内，提高热交换面积。

进一步的，所述凸起包括第一槽口、第一连接面和第一侧壁，所述凹槽包括第二槽口、第二连接面和第二侧壁。所述第一槽口和第二槽口可以使流体介质分别进入所述凸起和凹槽内，较粘稠的流体也可以通过。

进一步的，所述凸起通过第一连接面和所述上换热板抵接，所述第一槽口位于所述中换热板上。所述凸起通过第一连接面和上换热板紧密连接，使结构更为牢固。

进一步的，所述凹槽通过第二连接面和所述下换热板抵接，所述第二槽口位于所述中换热板上。所述凹槽通过第二连接面和下换热板紧密连接，使结构牢固。同时所述第二连接面和第一连接面相互配合，第一连接面对上换热板施加拉力，第二连接面对下换热板施加拉力，当换热板与换热板内充满流体时，可抵消流体的胀力，使所述换热板受力平衡，防止所述换热板损坏，使换热板能够较为牢固的安装在板式换热器中，延长换热板片组和换热器的使用寿命。

进一步的，所述第一槽口和所述第二槽口通过连接部连接。所述连接部不仅可以连接相邻的凸起和凹槽，避免进入凸起内的流体和进入凹槽内的流体混合，而且也可以实现热交换，增大热交换面积。

进一步的，所述凸起和所述凹槽均为空心结构。流体介质可以进入所述凸起和凹槽内，并分布在多个阵列排布的凸起和凹槽内。

进一步的，所述上换热板、中换热板和凹槽之间形成的空间为第一流体流道，所述中换热板、下换热板和凸起之间形成的空间为第二流体流道。冷热流体可以在各自的流道内流通，并且实现热交换。

进一步的，所述第一流体流道内的流体和所述第二流体流道内的流体以纵横两个方向流动。两种流体并非是采用相同或者相反的方向流动，采用纵横两个方向的流动方式可以解决板式换热器的换热效率和压降的匹配问题。

本实用新型还提出一种板式换热器，包括多个所述的换热板片组。

相对于现有技术，本实用新型所述的换热板片组及换热器具有以下优势：

(1)相对现有技术中采用两层换热板实现热交换，本实用新型所述的换热板片组及板式换热器，可以通过上、中、下三层换热板、连接部、凸起和凹槽实现热交换，增大热交换面积，提高效率。

(2)本实用新型的凸起和凹槽，能通过第一侧壁实现对上换热板的稳定支撑，通过第二侧壁实现对下换热板的稳定支撑，使板式换热器更稳固。

(3)本实用新型的第一连接面对上换热板施加拉力，第二连接面对下换热板施加拉力，不仅有利于换热板片组及板式换热器连接牢固，且能抵消流体的胀力，防止破坏换热板。

(4)本实用新型的两种流体，流动方向分别采用纵向和横向的方式，可以解决板式换热器的换热效率和压降的匹配问题。

附图说明

通过构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例1所述的中换热板的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1所述的凸起的结构示意图；

图3为本实用新型实施例1所述的凹槽的结构示意图；

图4为本实用新型实施例1所述的一种换热板片组的结构示意图；

图5为图4沿A-A方向的剖视图；

图6为本实用新型实施例2所述的一种板式换热器的结构示意图；

图7为本实用新型实施例2所述的一种板式换热器的壳体结构示意图。

附图标记说明：

1.换热板片组，2.上换热板，3.中换热板，4.下换热板，5.凸起，6.凹槽，7. 第一槽口，8.第一连接面，9.第一侧壁，10.第二槽口，11.第二连接面，12.第二侧壁，13.连接部，14.第一流体流道，15.第二流体流道，16.第一流体进口，17. 第一流体出口，18.第二流体进口，19.第二流体出口，20.第一密封条，21.第二密封条，22.第一流体进口端，23.第一流体出口端，24.第二流体进口端，25.第二流体出口端。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。同时，在本实用新型的实施例中所提到的方向性用语，均是以换热板片组在正常装配以及正常安装放置下的情况为基准，其中“上”指换热板片组正常装配及正常安装放置的上部方向或空间，“中”指换热板片组正常装配及正常安装放置的中部方向或空间，“下”指换热板片组正常装配及正常安装放置的下部方向或空间，“前端”指换热板片组正常装配及正常安装放置的前部方向或空间，“左端”指换热板片组正常装配及正常安装放置的左部方向或空间。“纵向”和“横向”与常规理解相同，是基于水平方向的，“纵向”方向和“横向”方向垂直。

应当理解，尽管在本实用新型可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例1

一种换热板片组1，如图1-5所示，包括上换热板2、中换热板3、下换热板4，所述中换热板3靠近所述上换热板2一侧设置有凸起5，所述中换热板3 靠近所述下换热板4一侧设置有凹槽6。所述换热板、凸起5和凹槽6为陶瓷、合成树脂等非金属材质，具有优异的抗腐蚀性能，在酸、碱和盐的环境中也可以稳定工作。所述凸起5和所述凹槽6均为一端敞口，另一端封闭的空心结构，并在所述中换热板3的表面上交替阵列分布多个。在所述中换热板3的横向方向上，所述凸起5和凹槽6相间错开，且等间距分布。同样在所述中换热板3 的纵向方向上，所述凸起5和凹槽6相间错开，且等间距分布。

所述凸起5包括第一槽口7、第一连接面8和第一侧壁9。所述凸起5通过第一连接面8和所述上换热板2抵接相连，所述第一槽口7位于所述中换热板 3上。所述凹槽6包括第二槽口10、第二连接面11和第二侧壁12。所述凹槽6 通过第二连接面11和所述下换热板4抵接相连，所述第二槽口10位于所述中换热板3上。

所述第一槽口7和第二槽口10均设置于所述中换热板3的表面。不同的是，所述第一槽口7的开口方向朝向所述下换热板4，所述第二槽口10的开口方向朝向所述上换热板2，即所述第一槽口7和所述第二槽口10的槽口方向相反。任意相邻的所述第一槽口7和所述第二槽口10之间通过连接部13连接，避免所述凸起5内的流体和所述凹槽6内的流体直接接触混合。

所述上换热板2、中换热板3、凹槽6和连接部13之间形成的空间为第一流体流道14。所述中换热板3、下换热板4、凸起5和连接部13之间形成的空间为第二流体流道15。所述第一流体流道14可以为热流体介质，所述第二流体流道15为冷流体介质。当然，所述第一流体流道14可以为冷流体介质，所述第二流体流道15为热流体介质。所述上换热板2、中换热板3、下换热板4、连接部13、第一侧壁9和第二侧壁12不仅可以将不同的冷热流体分隔开，而且可以为热交换提供更大的交换面积，从而提高热交换效率，减小板式换热器的体积。

对于换热器来说，换热板片组的各组件装配牢固性也不容忽视。本申请中，所述凸起5通过所述第一连接面8和所述上换热板2抵接连接在一起，所述凹槽6通过所述第二连接面11和所述下换热板4抵接连接在一起。由于通过第一连接面8和第二连接面11实现连接，可以增大接触面积，提高所述凸起5和所述上换热板2的结合牢固性以及所述凹槽6和所述下换热板4的结合牢固性，不易脱落，从而提高所述换热板片组1及板式换热器的稳定性。同时，当所述第一流体流道14和/或第二流体流道15内充满流体的时候，流体介质的胀力容易使所述上换热板2和下换热板4脱离。所述第一连接面8和所述上换热板2 抵接连接，所述第二连接面11和所述下换热板4抵接连接，能够分别对所述上换热板2和下换热板4施加拉力，抵消流体介质的胀力，避免上换热板2和下换热板4发生破裂或损坏。在热交换的过程中，热流体和冷流体还可以通过所述上换热板2、中换热板3和下换热板4的结构进行热交换。

所述凸起5的第一侧壁9能够在所述上换热板2和中换热板3之间起到稳定支撑作用。所述凹槽6的第二侧壁12能够在所述中换热板3和下换热板4 之间起到稳定支撑作用，进而稳定支撑整个换热板片组1。在热交换的过程中，热流体和冷流体可以通过所述第一侧壁9和第二侧壁12的结构进行热交换。当流体介质流动时，所述第一侧壁9和第二侧壁12对其产生扰流作用，破坏流体介质的边界层，提高速度场和温度场的耦合，强化传热。

所述凸起5和凹槽6为空心结构，可以为圆台状或圆柱状。在本实施例中，所述凸起5和凹槽6都为一端敞口，另一端封闭的空心圆台。且所述第一槽口 7的面积大于所述第一连接面8的面积，所述第二槽口10的面积大于所述第二连接面11的面积，所述空心结构可用于盛装流体和供流体流动。所述第一槽口 7和所述第二槽口10可允许较粘稠的流体通过，适用性广。

实施例2

一种板式换热器，如图6-7所示，将多个实施例1所述的换热板片组1组合到一起，具体组合方式为下换热板4、凹槽6、中换热板3、凸起5、上换热板2——凹槽6、中换热板3、凸起5、上换热板2——凹槽6、中换热板3、凸起5、上换热板2，按照所述的组合方式将所述换热板片组1层层组合。因此所述上换热板2既可以作为某一层换热板片组1的上换热板，又可以作为与其相邻的换热板片组1的下换热板。所述换热板片组1可以是一体的。

所述换热板片组1包括第一流体进口16、第一流体出口17、第二流体进口 18和第二流体出口19。当多个所述换热板片组1组合成为板式换热器后，包括第一流体进口端22、第一流体出口端23、第二流体进口端24和第二流体出口端25。第一流体介质由第一流体进口端22进入，分流至每个第一流体进口16，流经各个第一流体流道14后沿第一流体出口17，经第一流体出口端23汇总流出。第二流体介质由第二流体进口端24进入，分流至每个第二流体进口18，流经各个第二流体流道15后沿第二流体出口19，经第二流体出口端25汇总后流出。

在本实施例中，所述第一流体进口16和第一流体出口17设置在所述上换热板2和所述中换热板3之间，并且分布于所述中换热板3沿纵向方向的两端，与第一流体流道14形成连通的通道。所述第二流体进口18和第二流体出口19 设置在所述中换热板3和下换热板4之间，并且分布于所述中换热板3沿横向方向的两端，与第二流体流道15形成连通的通道。所述第一流体流道14内的流体沿着纵向方向流动，所述第二流体流道15内的流体是沿着横向方向流动的。现有技术中，板式换热器通常考虑提高传热效率，但是却忽视了压降的问题。本实用新型提供的板式换热器，当所述换热板片组1叠合在一起后，于所述下换热板4和中换热板3之间的前端面设置第一密封条20，于所述上换热板2和中换热板3之间的左端面设置第二密封条21，便于冷热流体分别进入各自的流道。第一流体和第二流体由并非是采用相同的流向或是相反的流向，这种流动方式可以解决板式换热器的换热效率和压降的匹配。

所述第一流体流道14可以为热流体介质，所述第二流体流道15为冷流体介质。当然，所述第一流体流道14可以为冷流体介质，所述第二流体流道15 为热流体介质。第一流体流道14和第二流体流道15也可以为同一流体介质，此时，相邻的两组换热板片组1分别为不同的流体介质。

板式换热器在工作的过程中，不同的流体介质通过各自的通道，热量由高温流体传递给低温流体，两种流体能够形成纵横的交叉流从而实现热交换。以第一流体流道14进入热流体，第二流体流道15进入冷流体为例来说明本实用新型的板式换热器。当热流体沿着所述第一流体进口16进入时，分流至每个换热板片组1的所述第一流体流道14，在所述上换热板2、中换热板3、凹槽6 和连接部13内流动。当冷流体沿着所述第二流体进口18进入时，分流至每个换热板片组1的所述第二流体流道15，在所述中换热板3、凸起5、连接部13和下换热板4内流动。由于所述凸起5和凹槽6是间隔阵列分布的，热流体可以分布在各个凹槽6内的空心结构，冷流体可以分布在各个凸起5内的空心结构。热流体和冷流体能通过所述上换热板2、中换热板3、下换热板4、第一侧壁9、第二侧壁12和连接部13进行热量交换，增大热交换面积，强化传热，实现高效传热。热交换完成后，热流体沿所述第一流体出口17流出，冷流体沿所述第二流体出口19流出。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种换热板片组，其特征在于，所述换热板片组(1)包括上换热板(2)、中换热板(3)、下换热板(4)，所述中换热板(3)靠近所述上换热板(2)一侧设置有凸起(5)，所述中换热板(3)靠近所述下换热板(4)一侧设置有凹槽(6)，所述中换热板(3)通过所述凸起(5)与所述上换热板(2)抵接，所述中换热板(3)通过所述凹槽(6)与所述下换热板(4)抵接。

2.根据权利要求1所述的换热板片组，其特征在于，所述凸起(5)和所述凹槽(6)通过交替阵列分布的方式设置。

3.根据权利要求1所述的换热板片组，其特征在于，所述凸起(5)包括第一槽口(7)、第一连接面(8)和第一侧壁(9)，所述凹槽(6)包括第二槽口(10)、第二连接面(11)和第二侧壁(12)。

4.根据权利要求3所述的换热板片组，其特征在于，所述凸起(5)通过第一连接面(8)和所述上换热板(2)抵接，所述第一槽口(7)位于所述中换热板(3)上。

5.根据权利要求3所述的换热板片组，其特征在于，所述凹槽(6)通过第二连接面(11)和所述下换热板(4)抵接，所述第二槽口(10)位于所述中换热板(3)上。

6.根据权利要求3所述的换热板片组，其特征在于，所述第一槽口(7)和所述第二槽口(10)通过连接部(13)连接。

7.根据权利要求1所述的换热板片组，其特征在于，所述凸起(5)和所述凹槽(6)均为空心结构。

8.根据权利要求1所述的换热板片组，其特征在于，所述上换热板(2)、中换热板(3)和凹槽(6)之间形成的空间为第一流体流道(14)，所述中换热板(3)、下换热板(4)和凸起(5)之间形成的空间为第二流体流道(15)。

9.根据权利要求8所述的换热板片组，其特征在于，所述第一流体流道(14)内的流体和所述第二流体流道(15)内的流体沿互相垂直的方向流动。

10.一种板式换热器，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的换热板片组(1)。

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