CN220454380U - 换热组件和板翅式换热器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种换热组件和板翅式换热器。该换热组件包括翅片本体和换热板，所述翅片本体上冲压成型有多个翅片，所述翅片本体贴覆于所述换热板的一侧；相邻所述翅片和所述换热板之间构成第一流体通道，所述第一流体通道中的流体与所述换热板发生热交换；所述第一流体通道与所述换热板的接触面，在垂直于所述流体的流向的方向上的长度，沿所述流体的流向设为变化的。本申请直接利用相邻翅片构成流体通道，而不改变翅片的结构，不破坏翅片整体的结构强度；同时流体通道与换热板的接触面，沿垂直流动方向上为变化的，流体在流动过程发生流动方向和流动速度的变化，增强紊流强度，从而增强了换热效果。

Description

换热组件和板翅式换热器

技术领域

本申请属于换热器技术领域，具体涉及一种换热组件和板翅式换热器。

背景技术

板翅式换热器具有传热效率高、结构紧凑、轻巧以及可靠性高等特点，被广泛应用于航空航天、石油化工、制冷等领域。翅片是影响板翅式换热器性能的关键部件，其体积为整个换热器体积的80％以上。目前板翅式换热器使用的翅片种类繁多，如平直型、锯齿型、波纹型、百叶窗型以及打孔型等多种结构型式，翅片与空气的对流面积以及翅片对流体的扰流能力决定了板翅式换热器的换热性能，在不同的场景下，可以使用不同的翅片类型。

为满足板翅式换热器对换热效率的需求，现有技术通过在翅片上增设结构件，包括在翅片本体上加工通孔、在翅片之间增设结构、以及采用多种不同结构的翅片组合使用等等，来增加与空气的对流换热面积或设置扰流结构的方法来强化翅片的换热，但由于改变了翅片原有的结构形式，使得翅片原始结构被破坏，影响翅片整体的结构强度，从而影响换热器的使用寿命。

实用新型内容

因此，本申请提供一种换热组件和板翅式换热器，能够解决现有技术中翅片原始结构被破坏，影响翅片整体的结构强度，从而影响换热器的使用寿命的问题。

为了解决上述问题，本申请提供一种换热组件，包括：

翅片本体和换热板，所述翅片本体上冲压成型有多个翅片，所述翅片本体贴覆于所述换热板的一侧；

相邻所述翅片和所述换热板之间构成第一流体通道，所述第一流体通道中的流体与所述换热板发生热交换；

所述第一流体通道与所述换热板的接触面，在垂直于所述流体的流向的方向上的长度，沿所述流体的流向设为变化的。

可选地，

所述长度变化包括长度渐缩、长度渐扩和长度不变中的至少两种的组合形式。

可选地，

由所述第一流体通道的一端至另一端，所述长度变化设为周期性变化。

可选地，

所述周期性变化包括渐缩和渐扩依次循环，或渐扩和渐缩依次循环。

可选地，

所述第一流体通道在所述流体的流向上，其中的渐缩段和渐扩段的长度相等，设为H；在垂直于所述流体的流向的方向上，最长的长度设为W，最短的长度设为D，满足1.5W≤H≤2.5W，1.5≤W/D≤1.8。

可选地，

相邻所述翅片之间还构成第二流体通道，所述第二流体通道中的流体与所述换热板发生热交换；所述第二流体通道与所述换热板的接触面，在垂直于所述流体的流向的方向上的长度设为不变的。

可选地，

沿垂直于所述流体的流向上，所述第一流体通道和所述第二流体通道设为依次循环设置。

可选地，

所述翅片本体与所述换热板为固定连接。

可选地，

所述换热板设有两个，所述翅片本体密封夹设于两个所述换热板之间。

可选地，

所述换热组件还包括有密封条，设于两个所述换热板之间，且位于所述翅片本体的两侧；所述密封条的延伸方向与所述流体流向相同。

可选地，

两个所述换热板以及两者之间夹设的所述翅片本体和所述密封条，构成单元结构；所述单元结构设有多个，以所述换热板面接触方式叠加设置。

可选地，

相邻两个所述单元结构中，所述流体流向为垂直设置。

可选地，

在两个所述换热板的夹设方向上，所述换热板、所述翅片本体和所述密封条的相对两侧上分别设置限位结构。

根据本申请的另一方面，提供了一种板翅式换热器，包括如上所述的换热组件。

本申请提供的一种换热组件，包括：翅片本体和换热板，所述翅片本体上冲压成型有多个翅片，所述翅片本体贴覆于所述换热板的一侧；相邻所述翅片和所述换热板之间构成第一流体通道，所述第一流体通道中的流体与所述换热板发生热交换；所述第一流体通道与所述换热板的接触面，在垂直于所述流体的流向的方向上的长度，沿所述流体的流向设为变化的。

本申请直接利用冲压成型的翅片和换热板构成流体通道，这样就不改变翅片的结构，不破坏翅片整体的结构强度；同时流体通道与换热板的接触面，沿垂直流动方向上为变化的，流体在流动过程发生流动方向和流动速度的变化，增强紊流强度，从而增强了换热效果。

附图说明

图1为本申请实施例的换热组件的结构示意图；

图2为本申请实施例的换热组件的爆炸结构图；

图3为本申请实施例的换热组件的爆炸结构的另一视图；

图4为本申请实施例的翅片主体的剖视图；

图5为本申请实施例的翅片主体的俯视图；

图6为本申请实施例的翅片主体的一种结构的轴测图；

图7为本申请实施例的翅片主体的另一种结构的轴测图；

图8为本申请实施例的换热组件的组合结构示意图。

附图标记表示为：

1、凸起；

2、换热板；

3、密封条；

4、第一流体通道；41、第二流体通道；

5、翅片本体；

6、翅片；

7、凹槽。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

结合参见图1至图8所示，根据本申请的实施例，一种换热组件，包括：

翅片本体5和换热板2，所述翅片本体5上冲压成型有多个翅片6，所述翅片本体5贴覆于所述换热板2的一侧；

相邻所述翅片6与所述换热板2之间构成第一流体通道4，所述第一流体通道4中的流体与所述换热板2发生热交换；

所述第一流体通道4与所述换热板2的接触面，在垂直于所述流体的流向的方向上的长度，沿所述流体的流向设为变化的。

多个翅片6在翅片本体5上冲压成型，翅片6的整体结构不发生改变，翅片本体5贴覆于换热板2的一侧，这样相邻翅片6和换热板2相贴合设置，相当于增大了换热板2的换热面积，换热效率得到提高；尤其是相邻翅片6和换热板2之间构成的第一流体通道4中，注入流动的换热介质，进一步提高换热效率。

本申请中流体通道是由翅片6和换热板2围成，此时没有改变翅片6的结构，不破坏翅片6整体结构强度，不会影响换热器的使用寿命。

为保证较好的换热效率，本申请中第一流体通道4与换热板2的接触面形状，使之在垂直介质流动方向上长度为变化的，对应在流通面积上也发生变化，这样介质在流动过程中，流动速度相应也在变化中，同时流动方向也在变化中，因此介质的流动状态为紊流状态，无法出现分层流动现象，有利于热交换，提高介质与换热板2的换热效率。

相对于传统提升流体扰流的翅片6形式，是通过设置扰流结构来提升紊流强度，包括在翅片上设置折板、开窗等形式，这样翅片6的加工工艺较复杂；而本申请翅片6由翅片本体5一次冲压成型形成，结构简单，加工难度小，制作成本低，无需对翅片6再加工处理，没有破坏原有的翅片6结构，不会对翅片6整体的结构造成影响；另外由于不在翅片6上设置扰流结构，不会增加流体在第一流体通道4中的流动阻力。

本申请换热组件，通过第一流体通道4的流通横截面积的变化，提升流体的紊流强度，在提升换热器整体换热效率的同时，此结构加工简单，没有对现有翅片6的整体结构进行破坏，不会影响翅片6结构强度，能够提升换热器使用寿命。

在一些实施例中，所述长度变化包括长度渐缩、长度渐扩和长度不变中的至少两种的组合形式。

对于第一流体通道4与换热板2的接触面，即发生热交换的换热面，在垂直流动方向上的长度，采用渐缩、渐扩和不变三者中至少两种的组合形式，适应不同使用环境，均能改变流动速度和流动方向，达到提升换热效率的目的。

上述的渐缩，是指随着流动方向长度逐渐变短；相应的，渐扩是指长度随着流动方向长度逐渐变长，不变是指随着流动方向长度不发生改变。

组合方式，是指在流动方向上，一段为三者中一种，接着一段为另一种，这样实现改变流动速度和流动方向。

在一些实施例中，由所述第一流体通道4的一端至另一端，所述长度变化设为周期性变化。

长度变化随第一流体通道4的一端至另一端，为周期性变化，流体会在第一流体通道4中往复发生速度和方向的变化，换热效率得以提高；同时在制作换热组件时，可减少模具，节约制作成本；翅片6装配在换热板2上操作方便，效率高。

在一些实施例中，所述周期性变化包括渐缩和渐扩依次循环，或渐扩和渐缩依次循环。

周期性变化，具体可采用渐缩和渐扩的依次循环变化，或采用渐扩和渐缩的依次循环变化，这两种周期性变化方式，能够保证翅片6制作时，为统一的波浪形或折线形，如图6所示，相邻翅片6为对称设置，使得制作和装配操作简便。

在一些实施例中，所述第一流体通道4在所述流体的流向上，其中的渐缩段和渐扩段的长度相等，设为H；在垂直于所述流体的流向的方向上，最长的长度设为W，最短的长度设为D，满足1.5W≤H≤2.5W，1.5≤W/D≤1.8。

如图4和5所示，周期性变化的第一流体通道4，其中H值以及W/D值的大小对换热量和阻力都有影响，通过给定H值以及W/D值，使其满足对换热量和阻力的要求；且W/D同时影响着翅片6的强度，采用上述范围可以有效保证设计翅片6与传统锯齿形翅片6强度相差不大。

此范围为目前设计翅片6中能满足设计对换热量和阻力要求的尺寸范围取值，用于对设计生产出的产品进行保护，主要保证换热器生产过程得质量、强度等不会受到影响。

在一些实施例中，相邻所述翅片6之间还构成第二流体通道41，所述第二流体通道41中的流体与所述换热板2发生热交换；所述第二流体通道41与所述换热板2的接触面，在垂直于所述流体的流向的方向上的长度设为不变的。

对于相邻翅片6之间的流体通道，还可设置接触面在垂直于所述流体的流向的方向上的长度不变的，使得整个换热组件的结构形式多样化。

虽然该长度不变，但不限于流体在每段流向中流动方向，与整个流动方向相同，比如第二流体通道41为折弯型、波浪形，增加了流动的路程，介质的流动方向和速度不定时地发生变化，提升了换热效率。

对于上述的第一流体通道4和第二流体通道41，一般选用方形横截面的结构，也可选用三角形或圆形。

在一些实施例中，沿垂直于所述流体的流向上，所述第一流体通道4和所述第二流体通道41设为依次循环设置。

在第一流体通道4和第二流体通道41组合使用的结构中，将两个流体通道依次循环设置，第一流体通道4由对称的两个翅片6围成，在相邻两个第一流体通道4之间设置第二流体通道41，能够改变介质的流动形式，如图7所示，第一流体通道4和第二流体通道41为并排设置，流体穿过流体通道，会从第一流体通道4和第二流体通道41内的流体也会发生热交换，因此能够提升整个换热效率。

在一些实施例中，所述翅片本体5与所述换热板2为固定连接。

由于翅片6本身结构较薄，如采用薄铜片制成，在翅片本体5上直接冲压成型；具体如图2、3、6和7所示，翅片本体5为平板结构，由一侧向另一侧冲压，构成流体通道；这样的流体通道相互间隔设置，相邻流体通道之间通过翅片6隔断；将翅片本体5与换热板2固定连接，这样就保证翅片本体5冲压处的开口被换热板2所覆盖，使得流体通道中流体和换热板2以及翅片6发生热交换，并且必需在流体通道中发生紊流现象。

在一些实施例中，所述换热板2设有两个，所述翅片本体5密封夹设于两个所述换热板2之间。

上述在翅片本体5上冲压成型制作翅片6结构，通常为间隔一定长度冲压，此时在翅片本体5的两侧均能形成流体通道，如图2、3、6和7所示，因此在翅片本体5的两侧都设置换热板2，将两个换热板2夹设翅片本体5，形成密封结构，翅片本体5两侧的第一流体通道4均能注入介质与两侧的换热板2进行换热；同时同一翅片6两侧的介质还能经该翅片6相互进行热交换，提高整体的换热效果。

在一些实施例中，所述换热组件还包括有密封条3，设于两个所述换热板2之间，且位于所述翅片本体5的两侧；所述密封条3的延伸方向与所述流体流向相同。

在两个换热板2之间且处于翅片本体5的两侧设置密封条3，使得密封条3与最外侧的翅片6之间也形成第一流体通道4，增大流通面积和换热效果。

同时密封条3的设置，提高了整个换热组件的结构稳定性。

在一些实施例中，两个所述换热板2以及两者之间夹设的所述翅片本体5和所述密封条3，构成单元结构；所述单元结构设有多个，以所述换热板2面接触方式叠加设置。

采用多个单元结构叠加设置，如图8所示，相邻单元结构可分别注入不同温度的介质，由于相邻单元结构是以换热板2面接触方式，不同层通过换热板2进行热量交换，因此相邻单元结构之间的换热效率高。

上述的两个换热板2、翅片本体5和密封条3，可通过真空钎焊连接在一起。

在一些实施例中，相邻两个所述单元结构中，所述流体流向为垂直设置。

每一个单元结构只流经一种介质流体，由如图8所示，多个单元结构叠加设置，构成整个换热器，其中单数层的单元结构可流经一种介质流体，双数层的单元结构可流经另一种介质流体，热量通过层与层之间的换热板2进行传递。

流体流向相互垂直，实现交叉式换热，使得热量交换更为均匀，换热效率更高。

在一些实施例中，在两个所述换热板2的夹设方向上，所述换热板2、所述翅片本体5和所述密封条3的相对两侧上分别设置限位结构。

通过在换热板2、所述翅片本体5和所述密封条3的相对两侧上分别设置限位结构，首先能够提高单元结构的装配效率，只需将这三者依次叠加，采用限位结构能快速准确地叠加在一起；其次在多个单元结构叠加设置时，每个单元结构的两侧的限位结构，同样能够提高装配速度和稳定性。

限位结构包括匹配卡设的凹槽7和凸起1，具体结构设置时，是在换热板2、密封条3和翅片本体5的正反面的对应位置分别设置凸起1和凹槽7，这三者本身组合也可利用这个限位结构，再通过焊接方式将这三者固定为一体。更为具体的，该凸起1可为正方形，分别设置在换热板2和翅片本体5的四个角边位置、以及密封条3的两端位置，边长5mm，凸面高2mm；对应凹槽7的结构尺寸与之匹配。

根据本申请的另一方面，提供了一种板翅式换热器，包括如上所述的换热组件。

本申请板翅式换热器，由于其中采用上述的换热组件，含有翅片6和换热板2围成的流体通道，介质流体在流通通道中沿流动的方向上横截面积呈周期性变化，流体流过该流体通道时，流体的流动方向和流动速度均会持续发生变化，增强紊流强度，从而强化换热，提升换热器整体的换热效率；同时，该翅片6结构简单，加工难度小，通过模具一次冲压成型即可，成本低，不会增加额外的加工制造成本，能有效提高换热器生产效率；此外，该翅片6没有破坏原有的翅片6结构，不会对翅片6整体的结构强度产生影响，能有效提升换热器的使用寿命，且对组成换热器的各个部件上设置固定结构，保证加工过程各部件位置不发生偏移，保证加工质量。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各实施方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (14)

1.一种换热组件，其特征在于，包括：

翅片本体(5)和换热板(2)，所述翅片本体(5)上冲压成型有多个翅片(6)，所述翅片本体(5)贴覆于所述换热板(2)的一侧；

相邻所述翅片(6)与所述换热板(2)之间构成第一流体通道(4)，所述第一流体通道(4)中的流体与所述换热板(2)发生热交换；

所述第一流体通道(4)与所述换热板(2)的接触面，在垂直于所述流体的流向的方向上的长度，沿所述流体的流向设为变化的。

2.根据权利要求1所述的换热组件，其特征在于，所述长度变化包括长度渐缩、长度渐扩和长度不变中的至少两种的组合形式。

3.根据权利要求1所述的换热组件，其特征在于，由所述第一流体通道(4)的一端至另一端，所述长度变化设为周期性变化。

4.根据权利要求3所述的换热组件，其特征在于，所述周期性变化包括渐缩和渐扩依次循环，或渐扩和渐缩依次循环。

5.根据权利要求4所述的换热组件，其特征在于，所述第一流体通道(4)在所述流体的流向上，其中的渐缩段和渐扩段的长度相等，设为H；在垂直于所述流体的流向的方向上，最长的长度设为W，最短的长度设为D，满足1.5W≤H≤2.5W，1.5≤W/D≤1.8。

6.根据权利要求1所述的换热组件，其特征在于，相邻所述翅片(6)之间还构成第二流体通道(41)，所述第二流体通道(41)中的流体与所述换热板(2)发生热交换；所述第二流体通道(41)与所述换热板(2)的接触面，在垂直于所述流体的流向的方向上的长度设为不变的。

7.根据权利要求6所述的换热组件，其特征在于，沿垂直于所述流体的流向上，所述第一流体通道(4)和所述第二流体通道(41)设为依次循环设置。

8.根据权利要求1-7任一项所述的换热组件，其特征在于，所述翅片本体(5)与所述换热板(2)为固定连接。

9.根据权利要求8所述的换热组件，其特征在于，所述换热板(2)设有两个，所述翅片本体(5)密封夹设于两个所述换热板(2)之间。

10.根据权利要求9所述的换热组件，其特征在于，所述换热组件还包括有密封条(3)，设于两个所述换热板(2)之间，且位于所述翅片本体(5)的两侧；所述密封条(3)的延伸方向与所述流体流向相同。

11.根据权利要求10所述的换热组件，其特征在于，两个所述换热板(2)以及两者之间夹设的所述翅片本体(5)和所述密封条(3)，构成单元结构；所述单元结构设有多个，以所述换热板(2)面接触方式叠加设置。

12.根据权利要求11所述的换热组件，其特征在于，相邻两个所述单元结构中，所述流体流向为垂直设置。

13.根据权利要求12所述的换热组件，其特征在于，在两个所述换热板(2)的夹设方向上，所述换热板(2)、所述翅片本体(5)和所述密封条(3)的相对两侧上分别设置限位结构。

14.一种板翅式换热器，其特征在于，包括如权利要求1-13任一项所述的换热组件。