CN218764802U - 叉流型板翅式换热器的流场整流装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种叉流型板翅式换热器的流场整流装置，包括封头、扰流板和过渡框，封头的一端外接管道，封头的另一端与过渡框焊接，过渡框焊接在叉流型板翅式换热器的出入口端面上；扰流板焊接在封头内，扰流板为孔板型结构，在扰流板上开设有对称排布、直径不等的过流孔。本实用新型通过焊接在封头内部的扰流板，对封头内的流场进行整流，经过整流后的流场分布均匀，使得进入换热器各流体层内的流体流量分配均衡，进而提高换热器的换热效率。

Description

叉流型板翅式换热器的流场整流装置

技术领域

本实用新型涉及换热器流动散热技术领域，特别涉及一种叉流型板翅式换热器的流场整流装置。

背景技术

叉流型板翅式换热器因其具有较大的换热面积和较高的换热效率而得到广泛应用。在使用时，换热器通常与管道进行连接。为实现大的换热面积，换热器的尺寸通常大于管道的直径。流体在由管道进入换热器后，因流通面积的扩大，流体形成向四周的速度矢量；但封头内的流道长度通常有限，使得流场发展并不完全，流体仍主要集中于流道中心线附近，形成速度峰，进而使得换热器入口处的流量分布并不均匀，中心流体层流量高，外围流体层流量低。这种不均匀的流量分布降低了换热器的换热效率，限制了换热器的换热能力。

当前已有的整流结构设计大多结构复杂，工程上难以实现；亦或者结构过于简单，难以实现平衡流量的效果，所以迫切需要一套结构简单、行之有效的整流装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服已有技术的缺陷，提出一种叉流型板翅式换热器的流场整流装置，通过焊接在封头内部的扰流板，对封头内的流场进行整流，使得流场分布均匀，平衡了换热器内各流体层内的流体流量分配均匀度，以提高换热效率。

为实现上述目的，本实用新型采用以下具体技术方案：

本实用新型提供的叉流型板翅式换热器的流场整流装置，包括封头、扰流板和过渡框，封头的一端外接管道，封头的另一端与过渡框焊接，过渡框焊接在叉流型板翅式换热器的端面上；扰流板焊接在封头内，扰流板为孔板型结构，在扰流板上开设有对称排布、直径不等的过流孔。

优选地，封头为四棱台型或圆台型结构。

优选地，过流孔沿扰流板水平方向和/或垂直方向对称排布。

优选地，叉流型板翅式换热器包括热侧出入口和冷侧出入口，热侧出入口处所对应的扰流板的过流孔数量多于冷侧出入口处所对应的扰流板上的过流孔数量。

优选地，过渡框的截面尺寸与叉流型板翅式换热器的截面尺寸相同。

本实用新型能够取得如下技术效果：

1、通过焊接在封头内部的扰流板，对封头内的流场进行整流，经过整流后的流场分布均匀，使得进入换热器各流体层内的流体流量分配均衡，进而提高换热器的换热效率。

2、封头和扰流板的结构简单，加工、焊接方便。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例提供的叉流型板翅式换热器的流场整流装置的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例提供的叉流型板翅式换热器热侧的扰流板的结构示意图；

图3是根据本实用新型实施例提供的叉流型板翅式换热器冷侧的扰流板的结构示意图；

图4a是根据本实用新型实施例提供的叉流型板翅式换热器热侧各流体层的速度平均值示意图；

图4b是根据本实用新型实施例提供的叉流型板翅式换热器冷侧各流体层的速度平均值示意图。

其中的附图标记包括：封头1、扰流板2、过渡框3、叉流型板翅式换热器4。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本实用新型的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，而不构成对本实用新型的限制。

图1示出了根据本实用新型实施例提供的叉流型板翅式换热器的流场整流装置的结构。

如图1所示，本实用新型实施例提供的叉流型板翅式换热器的流场整流装置，包括封头1、扰流板2和过渡框3，叉流型板翅式换热器4包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口，热侧入口与热侧出口相对，冷侧入口与冷侧出口相对，封头1分别通过过渡框3焊接在叉流型板翅式换热器4的热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口上，扰流板2焊接在封头1的内部，在扰流板2上开设有对称排布、直径不等的过流孔。

封头1为四棱台型结构或圆台型结构，过流孔的位置和直径根据封头1的形状和尺寸进行设计。

扰流板2优选焊接在封头1内流动方向的下游位置，过流孔沿扰流板2的水平方向和/或垂直方向对称排布。

叉流型板翅式换热器4热侧出入口处所对应的扰流板的过流孔数量多于叉流型板翅式换热器4冷侧出入口处所对应的扰流板上的过流孔数量。

过渡框3起到连接封头1和叉流型板翅式换热器4的作用，过渡框3的截面尺寸与叉流型板翅式换热器4的截面尺寸相同。过渡框3与封头1连接的端面形状根据封头1的形状而定。

通过焊接在封头1内部的扰流板2，对封头1内的流场进行整流，经过整流后的流场分布均匀，使得进入换热器各流体层内的流体流量分配均衡，进而提高换热器的换热效率。由于封头1和扰流板2的结构简单，加工更加方便。

实施例1

叉流型板翅式换热器4的长、宽、高分别为100mm、80mm、145mm，热侧截面尺寸为100mm×145mm，冷侧截面尺寸为80mm×145mm。热侧流体为液态金属，质量流量为1.5kg/s，压力为150kPa；冷侧流体为水，质量流量为0.5kg/s，压力为200kPa。叉流型板翅式换热器4的冷热侧流体层彼此独立，由隔板进行分隔。各流体层内部设有翅片，叉流型板翅式换热器4的设计换热量为10kW。

针对该叉流型板翅式换热器4的热侧，整流装置的设计如下：

封头型式：四棱台型，顶部端面为边长38.7mm的正方形，中心开有直径为34.7mm的圆孔。位于封头1与叉流型板翅式换热器4之间的过渡框3的高度为10mm，过渡框3的截面尺寸与叉流型板翅式换热器4的入口截面尺寸相同。

扰流板型式：厚度为1.0mm的不锈钢板，上面开有直径为3mm、4mm和5mm不等的过流孔，相邻两孔的中心距为8mm。扰流板2焊接于封头1内部，扰流板2的下端面距封头1的入口端面20mm。过流孔的布置形式为沿扰流板2的中心线对称排布。

图2中示出了热侧(金属侧)扰流板的孔位编号。

如图2所示，D6孔的圆心为扰流板水平方向的中点，D6和E6孔的圆心中点为扰流板垂直方向的中点。A4、A8、B6、C4-8、D3、D5、D7、D9、E3、E5、E7、E9、F4-8、G6、H4、H8为直径3mm的圆形过流孔，D6和E6为直径4mm的圆形过流孔，其它位置为直径5mm的圆形过流孔。

针对该叉流型板翅式换热器4的冷侧(水侧)，封头型式与热侧封头的结构与尺寸相同，故在此不再赘述。

图3示出了冷侧扰流板的孔位编号。

如图3所示，C5孔的圆心为扰流板2水平方向的中点，C5和D5孔圆心的中点为扰流板2垂直方向的中点。B3、B5、B7、C2、C4、C6、C8、D2、D4、D6、D8、E3、E5和E7为直径4mm的圆形过流孔，其它位置为直径5mm的圆形过流孔。

通过计算机模拟得到叉流型板翅式换热器4各流体层的流量分配。模拟中使用了恒密度条件，各流体层流通面积相同，因此流量线性正比于速度平均值。

由图4a和图4b的计算结果可得，相比无扰流板2结构下的流量分配，使用孔板型的扰流板2后，叉流型板翅式换热器4内部各流体层内的流体流量分配均匀度得到极大改善，可以充分利用整个换热器芯体的传热结构，提升换热器的换热效率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种叉流型板翅式换热器的流场整流装置，其特征在于，包括：封头、扰流板和过渡框，

所述封头的一端外接管道，所述封头的另一端与所述过渡框焊接，所述过渡框焊接在所述叉流型板翅式换热器的端面上；所述扰流板焊接在所述封头内，所述扰流板为孔板型结构，在所述扰流板上开设有对称排布、直径不等的过流孔。

2.如权利要求1所述的叉流型板翅式换热器的流场整流装置，其特征在于，所述封头为四棱台型或圆台型结构。

3.如权利要求2所述的叉流型板翅式换热器的流场整流装置，其特征在于，所述过流孔沿所述扰流板水平方向和/或垂直方向对称排布。

4.如权利要求3所述的叉流型板翅式换热器的流场整流装置，其特征在于，所述叉流型板翅式换热器包括热侧出入口和冷侧出入口，所述热侧出入口处所对应的扰流板的过流孔数量多于所述冷侧出入口处所对应的扰流板上的过流孔数量。

5.如权利要求1～4中任一项所述的叉流型板翅式换热器的流场整流装置，其特征在于，所述过渡框的截面尺寸与所述叉流型板翅式换热器的截面尺寸相同。

Images