CN219433895U - 一种板式换热器板片及其形成的板式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种板式换热器板片及其形成的板式换热器，其中，板式换热器板片包括位于板片中的换热单元，所述换热单元包括形状相同且间隔分布的凸起换热单元和凹陷换热单元；换热单元底面的面积小于换热单元顶面的面积，板片的两端分别设置有进口和出口，换热单元入口的倾角小于换热单元出口的倾角，本实用新型提供的一种板式换热器板片及其形成的板式换热器，可以消除流动死区，增加流体扰动，破坏边界层的生长，形成湍流，强化换热。

Description

一种板式换热器板片及其形成的板式换热器

技术领域

本实用新型涉及板式换热器领域，尤其涉及一种板式换热器板片及其形成的板式换热器。

背景技术

板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器。各种板片之间形成流体通道，通过板片进行热量交换。板式换热器是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比管式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90％以上。

目前传热板结构决定了流体只能沿水平竖直两个方向流动，流量分配不均，温度均匀性差，换热效果不均匀。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的问题之一。为此，本实用新型的目的在于提供一种板式换热器板片及其形成的板式换热器，可以消除流动死区，增加流体扰动，破坏边界层的生长，形成湍流，强化换热。

为了实现上述目的，本申请采用如下技术方案：一种板式换热器板片，包括位于板片中的换热单元，所述换热单元包括形状相同且间隔分布的凸起换热单元和凹陷换热单元；

换热单元底面的面积小于换热单元顶面的面积，其中，换热单元底面指的是远离板片的一端，换热单元顶面指的是靠近板片的一端；

板片的两端分别设置有进口和出口，换热单元入口的倾角小于换热单元出口的倾角，其中，换热单元入口指的是换热单元靠近进口的一端，换热单元出口指的是换热单元靠近出口的一端，倾角指的是换热单元侧面与板片的夹角。

进一步的，所述换热单元顶面和换热单元底面的形状相同。

进一步的，所述换热单元入口为椭圆形，换热单元出口为圆形。

进一步的，所述换热单元入口的倾角为25°～40°。

进一步的，所述换热单元出口的倾角为45°～60°。

进一步的，所述换热单元顶面和换热单元底面均为圆形。

进一步的，所述板片上设置有均流器，所述均流器位于板片前部和板片后部中间，所述板片前部中换热单元的密度小于板片后部中换热单元的密度。

进一步的，所述板片前部和板片后部的中间设置有均流器；在垂直于板片所在平面的方向上，均流器的高度小于换热单元的高度。

进一步的，所述板片后部中换热单元的密度为板片前部中换热单元的密度的1.5-2.5倍。

一种板式换热器，包括如上所述的板式换热器板片。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本申请中板式换热器板片包括位于板片中的换热单元，换热单元包括形状相同且间隔分布的凸起换热单元和凹陷换热单元，多个板片堆叠之后，凸起换热单元和凹陷换热单元分别形成板片两侧的换热通道，相邻两个换热通道中通入不同的流体进行换热；本申请中换热单元底面的面积小于换热单元顶面的面积，其中，换热单元底面指的是远离板片的一端，换热单元顶面指的是靠近板片的一端；板片的两端分别设置有进口和出口，换热单元入口的倾角小于换热单元出口的倾角，其中，换热单元入口指的是换热单元靠近进口的一端，换热单元出口指的是换热单元靠近出口的一端，倾角指的是换热单元侧面与板片的夹角，流体从进口经过换热单元至出口过程中，进入换热单元入口时倾角较小，可以消除流动死区，流出换热单元出口时倾角较大，可以增加流体扰动，破坏边界层的生长，形成湍流，强化换热。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图中：

图1为实施例1中板式换热器板片的总体结构示意图；

图2为实施例1中板式换热器板片的局部示意图；

图3为实施例1中板式换热器板片的局部俯视图；

图4为实施例1中换热单元的侧面剖视图；

图5为实施例2中板式换热器板片的总体结构示意图；

图6为实施例2中板式换热器板片的局部示意图；

附图标号：1、板片；11、换热单元；111、换热单元入口；112、换热单元出口，113、换热单元底面；114、换热单元侧面；12、均流器；2、进口；3、出口。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”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、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的机构或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、机构、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

请参阅附图1-图6，本申请提供的一种板式换热器板片1，包括位于板片1中的换热单元11，换热单元11包括形状相同且间隔分布的凸起换热单元和凹陷换热单元；

换热单元底面113的面积小于换热单元顶面的面积，其中，换热单元底面113指的是远离板片1的一端，换热单元顶面指的是靠近板片1的一端；

板片1的两端分别设置有进口2和出口3，换热单元入口111的倾角小于换热单元出口112的倾角，其中，换热单元入口111指的是换热单元11靠近进口的一端，换热单元出口112指的是换热单元11靠近出口的一端，倾角指的是换热单元侧面114与板片1的夹角。

本申请中板式换热器板片1包括位于板片1中的换热单元11，换热单元11包括形状相同且间隔分布的凸起换热单元和凹陷换热单元，多个板片1堆叠之后，凸起换热单元和凹陷换热单元分别形成板片1两侧的换热通道，相邻两个换热通道中通入不同的流体进行换热；本申请中换热单元底面113的面积小于换热单元顶面的面积，其中，换热单元底面113指的是远离板片1的一端，换热单元顶面指的是靠近板片1的一端；板片1的两端分别设置有进口2和出口3，换热单元入口111的倾角小于换热单元出口112的倾角，其中，换热单元入口111指的是换热单元11靠近进口的一端，换热单元出口112指的是换热单元11靠近出口的一端，倾角指的是换热单元侧面114与板片1的夹角，流体从进口2经过换热单元11至出口3过程中，进入换热单元入口111时倾角较小，可以消除流动死区，流出换热单元出口112时倾角较大，可以增加流体扰动，破坏边界层的生长，形成湍流，强化换热。

实施例1

请参阅图1-图4，本申请提供的一种板式换热器板片1，包括位于板片1中的换热单元11，换热单元11包括形状相同且间隔分布的凸起换热单元和凹陷换热单元；本申请中凸起换热单元和凹陷换热单元是相对于板片1的同一面而言的，针对板片1的另一面，凸起换热单元和凹陷换热单元是相反设置的。也就是说，针对板片1的正面，凸起的换热单元11即为板片1反面中凹陷的换热单元11，板片1正面中凹陷的换热单元11即为板片1反面中凸起的换热单元11。

在进行换热的时候，板片1两侧的流体是不同的，例如一侧为制冷剂，另一侧为水，制冷剂和水的温度不同，二者在流经板片1两侧时进行换热。板片1的两端分别设置有进口2和出口3，制冷剂从板片1的进口2进入，朝着出口3方向流动，在流动过程中，制冷剂经过凸起换热单元，向其左右的凹陷换热单元流动，经过凹陷换热单元继续向前方凸起换热单元流动，不断重复经过凸起换热单元和凹陷换热单元，形成三维流动。

本申请中换热单元11的两侧流经两种不同的液体，并在板片1中实现热交换，且凸起换热单元和凹陷换热单元是针对板片1的同一面而言的，为了便于描述本申请中换热单元11的结构，下文不再区分凸起换热单元和凹陷换热单元，统称为换热单元11。

本申请中换热单元11包括换热单元顶面、换热单元底面113和换热单元侧面114，其中，换热单元底面113指的是远离板片1的一端，换热单元顶面指的是靠近板片1的一端，换热单元底面114指的是换热单元顶面和底面之间形成的侧面。具体的，本申请中换热单元顶面和底面的面积不同，换热单元底面113的面积小于换热单元顶面的面积，因此侧面并不是垂直于板片1的，侧面与板片1之间的夹角称为倾角。

板片1的两端分别设置有进口2和出口3，换热单元入口111的倾角小于换热单元出口112的倾角，其中，换热单元入口111指的是换热单元11靠近进口2的一端换热单元出口112指的是换热单元靠近出口3的一端，倾角指的是换热单元侧面114与板片1的夹角。

进一步的，本申请中换热单元顶面和换热单元底面113的形状相同，且换热单元底面113的面积小于换热单元顶面的面积，即换热单元底面113可以看成是换热单元顶面的等比例缩小。

作为一种具体的实施例，本申请中设置换热单元入口111为椭圆形，换热单元出口112为圆形。这里的换热单元入口111指的是换热单元11靠近进口的一端，换热单元出口112指的是换热单元11远离进口的一端，换热单元入口111和换热单元出口112相交形成完整的换热单元11，之所以称为换热单元入口111是因为制冷剂从进口2进入之后先流经换热单元入口111再从换热单元出口112流出至下一排的换热单元11。本申请换热单元入口和出口的椭圆形和圆形均为对称图形，因此，换热单元11也为对称图形，且对称中心线与制冷剂的流动方向相同。如图4所示，下文的换热单元入口111倾角可以理解为换热单元入口111处该对称中心线与板片1之间的夹角，换热单元出口112倾角可以理解为换热单元出口112处该对称中心线与板片1之间的夹角。

作为一种具体的实施例，本申请中设置换热单元入口111的倾角为25°～40°，较小的入口倾角可以使流体平缓流入换热单元11，消除流动死区和局部热点；本申请设置换热单元出口112的倾角为45°～60°；在换热单元出口112处增大扰流，使板片1温度更加均匀，强化换热，提高换热量。

板式换热器由多个板片1叠加而成，再通过对换热单元底面113进行焊接固定。板片1之间形成流道，与进出口通道相连接，形成多个并联的流道。通常换热器相邻的两个流道，一层走水，一层走制冷剂，冷热流体通过金属材质的板片1进行间接换热。

流体在流道中经过凸起换热单元时，向左右两侧绕流，流入分布在左右两侧的凹陷换热单元中，然后从凹陷换热单元中流出，继续向前，不断重复该流动形式，形成三维流动。流体在流入换热单元11时，由于流动截面突然扩大，流速降低，流动方向改变。如果换热单元入口111的倾角过大，在换热单元入口111处将出现流速较低的漩涡，即流动死区，进而此处换热较差，温度升高，出现局部热点。如果换热单元入口111倾角过小，流动过于平缓，没有扰动，换热面积也减小，将影响换热能力。因此我们将换热单元入口111和换热单元出口112设计为非对称换热结构，换热单元入口111倾角在25°～40°之间，可以消除流动死区，换热单元出口112倾角在45°～60°之间，可以使流体在流出换热单元11的过程中与换热单元侧面114相撞，增加对流体扰动，破坏边界层的生长，形成较强的湍流，进而强化换热。

实施例2

请参阅图5-图6，本申请提供的一种板式换热器板片1，包括位于板片1中的换热单元11，换热单元11包括形状相同且间隔分布的凸起换热单元和凹陷换热单元；本申请中凸起换热单元和凹陷换热单元是相对于板片1的同一面而言的，针对板片1的另一面，凸起换热单元和凹陷换热单元是相反设置的。也就是说，板片1正面中凸起的换热单元11即为板片1反面中凹陷的换热单元11，板片1正面中凹陷的换热单元11即为板片1反面中凸起的换热单元11。

板式换热器由多个板片1叠加而成，再通过对换热单元底面113进行焊接固定。板片1之间形成流道，与进出口通道相连接，形成多个并联的流道。通常换热器相邻的两个流道，一层走水，一层走制冷剂，冷热流体通过金属材质的板片1进行间接换热。流体从板片1的进口2进入，朝着出口3方向流动，在流动过程中，流体经过凸起换热单元，向其左右的凹陷换热单元流动，经过凹陷换热单元继续向前方凸起换热单元流动，不断重复经过凸起换热单元和凹陷换热单元，形成三维流动。

本申请中换热单元11的两侧流经两种不同的液体，并在板片1中实现热交换，且凸起换热单元和凹陷换热单元是针对板片1的同一面而言的，为了便于描述本申请中换热单元11的结构，下文不再区分凸起换热单元和凹陷换热单元，统称为换热单元11。

本申请中换热单元11包括换热单元顶面、换热单元底面113和换热单元侧面114，其中，换热单元底面113指的是远离板片1的一端，换热单元顶面指的是靠近板片1的一端，侧面指的是换热单元顶面和底面之间形成的侧面。具体的，本申请中换热单元顶面和底面的面积不同，换热单元底面113的面积小于换热单元顶面的面积。

进一步的，本申请中换热单元顶面和换热单元底面113的形状相同，且换热单元底面113的面积小于换热单元顶面的面积，即换热单元底面113可以看成是换热单元顶面的等比例缩小。

本实施例将板片1在流体流动方向上划分为两部分，具体的，板片1包括靠近进口的板片前部和靠近出口的板片后部，板片前部中换热单元11的密度小于板片后部中换热单元11的密度。板片1上设置有均流器12，均流器12位于板片前部和板片后部中间；在垂直于板片1所在平面的方向上，均流器12的高度小于换热单元11的高度。

具体的，板片1的两侧均设置有均流器12，用于对两个不同流道中的液体进行均流，为了便于描述，本实施例仅针对板片1的同一侧进行描述。

由于板片1板片前部的换热单元11密度小于板片后部的换热单元11密度，在板片前部和板片后部之间设置均流器能够确保板片前部多个流道之间的流体充分混合均匀之后再流经板片后部流道中；均流器12的高度小于凸起换热单元的高度，这里凸起换热单元的高度指的是换热单元顶面和换热单元底面113之间的直线距离，也就是说换热单元底面113可以焊接在相邻的板片1中，但是均流器与相邻的板片1之间存在间隙，这样才能有效起到均流作用。

作为一种优选的实施例，本申请板片后部中换热单元11的密度为板片前部中换热单元11的密度的1.5-2.5倍，若倍数过大，板片前部过于稀疏，板片后部过于密集，会导致流体换热未完成即离开换热器；倍数过小，则换热均匀性和流动阻力改善不明显。

其中，换热单元11在板片前部和板片后部中都是均匀分布的，可以通过减小相邻换热单元11之间的间隙来实现密度的不同。相邻换热单元11之间的间隙减小可以指的是在行方向上的间隙减小，也可以是列方向上的间隙减小，或者是同时减小行方向和列方向上的间隙。

对于板片1中板片前部，换热单元11减少，由于流量不变，截面减小，流速增大，对流换热系数增大，但换热面积减小，换热量降低。对于换热器板片后部，换热单元11增加，截面增大，流速减小，对流换热系数减小，但换热面积大，换热量高。整版换热量均匀分布。板片前部布置间距较大的换热单元11，提高流动方向上换热的均匀性，且使流动阻力大幅降低。中部均流器12使板片前部换热后的流体混合均匀，提高垂直流动方向流体换热的均匀性。本实用新型提高了整版换热的均匀性，解决了换热量集中在板片前部的问题。

本实施例中换热单元11的结构可以采用实施例1中椭圆形拼接圆形的结构，也可以采用换热单元顶面和底面均为圆形的结构。当换热单元顶面和底面均为圆形的时候，可以将换热单元底面113设置在靠近换热单元出口112位置处以调节换热单元入口111和出口处的倾角。

值得说明的是，本实施例中重点在于强调板片1中换热单元11的密度不同，对于倾角的设置并不关注，因此不再详细介绍倾角。

本申请还提供了了一种板式换热器，包括如上的板式换热器板片1。

可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种板式换热器板片，其特征在于，包括位于板片中的换热单元，所述换热单元包括形状相同且间隔分布的凸起换热单元和凹陷换热单元；

换热单元底面的面积小于换热单元顶面的面积，其中，换热单元底面指的是远离板片的一端，换热单元顶面指的是靠近板片的一端；

板片的两端分别设置有进口和出口，换热单元入口的倾角小于换热单元出口的倾角，其中，换热单元入口指的是换热单元靠近进口的一端，换热单元出口指的是换热单元靠近出口的一端，倾角指的是换热单元侧面与板片的夹角。

2.根据权利要求1所述的一种板式换热器板片，其特征在于，所述换热单元顶面和换热单元底面的形状相同。

3.根据权利要求2所述的一种板式换热器板片，其特征在于，所述换热单元入口为椭圆形，换热单元出口为圆形。

4.根据权利要求3所述的一种板式换热器板片，其特征在于，所述换热单元入口的倾角为25°～40°。

5.根据权利要求3所述的一种板式换热器板片，其特征在于，所述换热单元出口的倾角为45°～60°。

6.根据权利要求2所述的一种板式换热器板片，其特征在于，所述换热单元顶面和换热单元底面均为圆形。

7.根据权利要求1所述的一种板式换热器板片，其特征在于，所述板片包括靠近进口的板片前部和靠近出口的板片后部，所述板片前部中换热单元的密度小于板片后部中换热单元的密度。

8.根据权利要求7所述的一种板式换热器板片，其特征在于，所述板片上设置有均流器，所述均流器位于板片前部和板片后部中间；在垂直于板片所在平面的方向上，均流器的高度小于换热单元的高度。

9.根据权利要求7所述的一种板式换热器板片，其特征在于，所述板片后部中换热单元的密度为板片前部中换热单元的密度的1.5-2.5倍。

10.一种板式换热器，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的板式换热器板片。