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CN105793661B - 板式热交换器 - Google Patents

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CN105793661B
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Abstract

一种用于流体之间热交换的板式热交换器，该板式热交换器不具有直的流通通道。所述热交换器包括起始板、终止板和多个热交换板，所述热交换板设置有具有节距的脊和槽的冲压图案。当所述板彼此堆叠时，通过相邻的板的脊和槽之间在接触点的接触，使得所述热交换板彼此保持一定距离。因此在所述板之间形成流通通道，所述接触点布置为使得沿热交换板的长度没有直线形成。

Description

板式热交换器
技术领域
本发明涉及一种用于流体之间的热交换的板式热交换器，该板式热交换器包括起始板、终止板和多个热交换板，所述热交换板具有冲压图案，该冲压图案包括脊和槽，当所述板彼此堆叠时，通过相邻的板的脊和槽之间在接触点的接触，所述热交换板彼此保持一定距离。
背景技术
热交换器用于流体介质之间的热交换。它们通常包括起始板、终止板和多个热交换板，以彼此堆叠的方式在热交换板之间形成流动通道。通常，如本领域技术人员所公知的方式，设置端开口以允许选择性流体流入流动通道或者从流动通道流出。
制造热交换器的一般方法是将热交换板钎焊在一起以形成热交换器。钎焊热交换器意味着许多热交换板具有钎焊材料，将热交换板彼此堆叠后放置于具有足够高的温度以能够熔化钎焊材料的熔炉中。钎焊材料的熔化意味着钎焊材料(部分由于毛细作用力)将集中在热交换板的彼此邻近的部位(例如，相邻的热交换板的脊和槽之间的接触点)，并且在熔炉的温度已经降低后，钎焊材料将固化，因此热交换板将彼此结合以形成紧凑且牢固的热交换器。
本领域技术人员公知的是，板式热交换器的热交换板之间的流动通道是通过在热交换板上设置包括脊和槽的冲压图案而建立的。脊和槽之间的距离通常称为节距(pitch)。多个相同的热交换板通常彼此堆叠，其中每隔一个热交换板相对于与它相邻的热交换板旋转180度。当堆叠时，热交换板中的第一个的脊与相邻的热交换板的槽接触，并且因此彼此保持一定间距。因此形成通道。在这些流动通道中，流体介质(例如第一和第二流体介质)被引导以使这些介质之间获得热交换。
图1显示了现有技术中典型的热交换器。此处，在现有技术中，两个相邻的热交换板P的脊R和槽G之间的接触点沿热交换板的长度方向以直线布置(参见虚线箭头)。这为流体介质的流通通道提供例如一个线性单元，该线性单元导致较低的传热效率。
在瑞典专利SE 523 581中，显示了根据现有技术的热交换器。该热交换器包括板，其中在接近端开口处的冲压图案的节距小于主热交换区域的节距，因此，在接近端开口处，接触点之间以更小的相对距离设置。然而，主热交换区域和端开口附近的接触点设置为使得接触点沿平行于热交换器的轴线的直线分布。
GB 1 339 542公开了一种具有垫片的热交换器。热交换板具有以波纹形式诱导形成的湍流。在该文献中并未提及相邻板的波纹彼此实际接触。
本发明的目的是提供一种流体介质之间具有高效热传递的板式热交换器。
发明内容
本发明通过提供一种用于流体之间热交换的板式热交换器来解决上述或者其它问题，其中，相邻的热交换板的脊和槽之间的接触点设置为使得沿热交换板的长度没有直线形成。
在本发明的一种实施方式中，通过随热交换板的长度改变冲压图案的节距来获得，例如，随所述长度，冲压图案的节距可以增大。
在本发明的一种实施方式中，所述冲压图案的节距根据游标尺(vernier scale)增大。
在本发明的一种实施方式中，所述冲压图案的节距随所述热交换板的长度的一部分变化。
在本发明的一种实施方式中，所述脊和槽按组分布，所述组由所述脊和槽的具有较小节距的部分限定，所述组之间通过具有较大节距的部分分隔。
在本发明的一种实施方式中，所述冲压图案的脊和槽的节距随所述热交换板的长度的不同部分是不同的。
在本发明的一种实施方式中，所述脊和槽以鱼骨状图案布置。在本发明的另一种实施方式中，所述脊和槽以弧形图案布置。在本发明的又一种实施方式中，所述脊和槽以具有倾斜直线的图案布置。
在本发明的一种实施方式中，相邻的热交换板具有不同的设计。
在本发明的一种实施方式中，所述热交换板钎焊在一起。优势是热交换器具有更好的稳定性。
附图说明
下面将参考附图对本发明进行描述，其中：
图1是两个现有技术的热交换板的俯视示意图；
图2a是两个热交换板的俯视示意图，该两个热交换板具有包括脊和槽的冲压图案的变化节距；
图2b是显示本发明中的两个热交换板之间的接触点的俯视示意图；
图3a是具有变化节距的两个热交换板的俯视示意图；
图3b是显示两个热交换板的俯视示意图，其中随热交换板的长度，节距等差地增大；
图4a是根据本发明的热交换板的俯视示意图；
图4b和4c是沿图4a中的线A-A的剖视图；
图5a是具有部分变化节距和包括脊和槽的鱼骨状图案的热交换板的俯视示意图；
图5b是具有部分变化节距和包括直线倾斜的脊和槽的图案的热交换板的俯视示意图；
图6a是具有部分分组的包括脊和槽的鱼骨状图案的热交换板的俯视示意图；
图6b是具有部分分组的包括直线倾斜的脊和槽的图案的热交换板的俯视示意图；
图7a是沿热交换板的长度的不同部分具有不同节距的鱼骨状图案的脊和槽的热交换板的俯视示意图；
图7b是沿热交换板的长度的不同部分具有不同节距的直线倾斜的脊和槽的热交换板的俯视示意图；以及
图8a和8b具有弧形的包括脊和槽的图案的热交换板的俯视示意图。
具体实施方式
图1所示的现有技术的热交换器的示已经在背景技术部分中进行了描述。
在图2a和2b中，显示了根据本发明的第一实施方式的热交换器100的两个热交换板之间的接触点图案的俯视图。热交换器100包括多个热交换板110，每个热交换板110包括具有脊120和槽130的冲压鱼骨形图案，以适应于当板彼此堆叠时在相邻的板之间形成流通通道，其中一个板相对于相邻的板在平面内旋转180度。如果热交换器使用相同的板，鱼骨形状的冲压图案是必要的。此外，热交换板包括端开口140，该端开口140以本领域技术人员公知的方式与流通通道流体连通。相邻的热交换板的脊120和槽130之间的接触点设置为使得沿热交换板110的长度连接接触点没有直线形成-参见图2b中的基线曲线CP。
在图3a和图3b中，显示了一个热交换板110’和一个相邻的热交换板110”的实施方式。热交换板110’放置于热交换板110”之上。热交换板110’、110”具有包括各自的脊120’、120”和各自的槽130’、130”的冲压图案。脊和槽的图案适于使得热交换板彼此堆叠时，通过相邻的热交换板的脊120’、120”和槽130’、130”之间的接触，彼此保持一定间距。以本领域技术人员公知的方式，端开口140’、140”设置在不同的高度上；通过将端开口设置在不同高度，可以提供端口，该端口允许流体流入通过一对热交换板限定的一个空间中，并且封闭流体流入通过另一对热交换板限定的其它空间(通常为通过热交换板110’、110”限定的相邻空间)中。
因此，所产生的热交换器100将表现出用于热交换流体的流通通道通过脊和槽之间的接触点结合在一起，设置为使得通过流通通道的直流变得不可能，也就是说，第一和第二流体介质在热交换通道中以更加湍流的方式流动。在大多数情况下，这都是非常期望的。然而，对所建立的湍流的期望程度可能因不同的情况变化。
这样的优势在于热交换流体以更湍流的方式流动，这将带来更高效的热交换。
在图4a和4b中，更清楚地显示了非线性的实施方式。在图4a中，箭头A-A表示贯穿热交换板110的截面，该截面在图4b中示出。脊120a和槽130a之间的最小节距距离X小于脊120b和槽130b之间的下一节距距离X+Y，而脊120b和槽130b之间的下一节距距离X+Y又小于脊120c和槽130c之间的接下来的节距距离X+Z。当将两个热交换板110结合时，彼此相对旋转180度，相邻的热交换板的脊120和槽130之间的接触点设置为使得沿热交换板110的长度没有直线形成。
在图5a和5b中，显示了热交换板110的冲压图案的节距随热交换板110的长度的第一部分500变化，而随热交换板110的长度的第二部分510热交换板110的冲压图案的节距恒定的实施方式。热交换板110的长度也可以分成具有交替的变化和恒定节距的多于两部分。热交换板110的长度可以根据任意适当的比例，例如50/50、70/30、30/70、33/33/33和25/25/50等，再分成具有交替的变化和恒定节距的多个部分。
在根据图6a和6b的实施方式中，脊和槽分布在由具有较小节距600的脊和槽的部分限定的组中，所述组通过具有较大节距610的部分分隔。通过具有较小节距600的脊和槽的部分限定的组中可以有任意数量的脊和槽，例如2、3、4、5、6、7和8个脊和槽。
在图7a和7b中，显示了热交换板110的冲压图案的节距随热交换板110的长度的第一部分700恒定而随热交换板110的长度的第二部分710热交换板110的冲压图案的节距不同的实施方式。热交换板110的长度也可以分成具有不同节距值的多于两部分。根据图5a和5b中的实施方式，热交换板110的长度可以再分成多个部分。
可以使用不同图案的脊和槽来使得当所述热交换板彼此堆叠时，当相邻的热交换板的脊和槽在接触点相互作用时，热交换板彼此保持间距，以使得接触点设置为使得没有直的流通通道形成。在根据图5a、图6a和图7a的实施方式中，应用了鱼骨形图案。在根据图5b、图6b和图7b的实施方式中，应用了具有倾斜直线的图案。在图8的另一实施方式中，应用了弧形图案。脊和槽之间的距离的任何可能的组合或者脊和槽的任何可能的分组或者分配可以与任何图案结合使用，只要获得的接触点在堆叠热交换板(旋转或者不旋转180度)时设置为使得没有直的流通通道形成。
所述热交换板可以通过任何本领域技术人员公知的方式彼此结合，例如钎焊、冲压等。
在不脱离本发明的范围(例如通过附加的权利要求限定的范围)的前提下，本发明可以进行显著地改变。

Claims (6)

1.一种板式热交换器(100)，该板式热交换器(100)用于流体之间的热交换，该板式热交换器(100)包括起始板、终止板和多个布置在所述起始板和所述终止板之间的热交换板(110)，所述热交换板具有冲压图案，该冲压图案包括脊(120)和槽(130)，其中，包括脊(120)和槽(130)的所述冲压图案以鱼骨状图案、弧形图案或倾斜直线图案布置，其中，包括脊(120)和槽(130)的所述冲压图案的节距随所述热交换板(110)的长度变化，当板彼此堆叠时，通过相邻的热交换板(110)的包括脊(120)和槽(130)的所述冲压图案之间的接触点，所述热交换板之间彼此保持距离，其中，相邻的热交换板的包括脊(120)和槽(130)的所述冲压图案之间的所述接触点设置为使得沿所述热交换板(110)的长度形成的所述接触点沿曲线而不是直线布置。
2.根据权利要求1所述的板式热交换器，其中，所述冲压图案的节距随所述长度增大。
3.根据权利要求2所述的板式热交换器，其中，所述冲压图案的节距根据等差级数增大。
4.根据权利要求1所述的板式热交换器，其中，所述冲压图案的节距随所述热交换板的长度的一部分变化。
5.根据权利要求1所述的板式热交换器，其中，所述脊(120)和槽(130)按组分布，所述组由所述脊(120)和槽(130)的具有较小节距的部分限定，所述组之间由具有较大节距的部分分隔。
6.根据权利要求1所述的板式热交换器，其中，所述冲压图案的脊(120)和槽(130)的节距随所述热交换板(110)的长度的不同部分是不同的。
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