CN109489466A - 一种具有交错凹凸结构的换热器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种具有交错凹凸结构的换热器，包括外层换热片和内层换热片，外层换热片和内层换热片的纵向剖面均为由至少两个U型结构首尾相连构成的连续U型结构，两个U型结构相连处也为U型角，内层换热片的内侧和外侧各设置一个外层换热片，内层换热片与外侧的外层换热片之间形成第一流体通道，内层换热片与内侧的外层换热片之间形成第二流体通道，外层换热片上的内侧设置凸起结构，内层换热片的两侧均设置凸起结构，且其一侧凸起结构在另一侧为凹陷结构。本发明的凹凸型结构破坏了流体边界层，减少热阻，增强湍动度，提高了换热强度。且凹凸结构具有一定的斜度，该结构进行倒圆角处理，因此具有流动阻力小的优点。

Description

一种具有交错凹凸结构的换热器

技术领域

本发明涉及的是一种换热器，具体地说是板翅式换热器。

背景技术

换热器是一种在两种或两种以上不同流体温度之间进行热量交换的一种设备。换热器使热量由温度高的流体传递给温度的流体，使温度达到预期设计效果。换热器的换热性能决定着流体能否达到目标温度，从而解决工程应用问题。换热器的性能对于提高能源系统、电子设备热管理、以及汽车和航空发动机的性能具有重要的作用。换热器的加入可以作为间冷器、回热器用于燃气轮机种以提高发动机性能。换热器也可以作为制冷设备用于室内环境冷却、加热。

在换热器应用中，大多采用空气-空气板式换热器，或者液体-空气板式换热器。这些换热器通常由多个金属薄片层叠加而成，常用的铝，不锈钢，铜等材质。为增强换热能力，通常在金属薄片上加工波纹结构，同时也会增大流体的流动阻力。

换热器的按结构分类有：浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器、板式换热器等。按原理分类有：间壁式换热器，蓄热式换热器。间壁式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之达到热量传递的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供提高对流换热强度的一种具有交错凹凸结构的换热器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种具有交错凹凸结构的换热器，其特征是：包括外层换热片和内层换热片，外层换热片和内层换热片的纵向剖面均为由至少两个U型结构首尾相连构成的连续U型结构，两个U型结构相连处也为U型角，内层换热片的内侧和外侧各设置一个外层换热片，内层换热片与外侧的外层换热片之间形成第一流体通道，内层换热片与内侧的外层换热片之间形成第二流体通道，外层换热片上的内侧设置凸起结构，内层换热片的两侧均设置凸起结构，且其一侧凸起结构在另一侧为凹陷结构。

本发明还可以包括：

1、外层换热片上的凸起结构每两个一组构成凸起单元，每个凸起单元的两个凸起结构呈八字型，外层换热片的凸起单元至少为两列，列与列之间的凸起单元在横向上互相错开。

2、内层换热片上的凸起结构每两个组成一个凸起单元，每个凸起单元的两个凸起结构呈八字型，每个凸起单元的两个凸起结构的凸起面分别位于内层换热片的两侧，内层换热片的凸起单元至少为两列，列与列之间的凸起单元在横向上互相错开。

3、所述凸起结构为类胶囊型，并具有斜度，即与外层换热片法向方向成30度夹角，凸起结构的轮廓倒圆角处理。

4、第一流体通道内流体的流动方向与第二流体通道内流体的流动方向一致或相反。

本发明的优势在于：

1、由于凹凸型结构破坏了流体边界层，减少热阻，增强湍动度，提高了换热强度。

2、由于该结构呈胶囊型的凹凸结构，且具有一定的斜度，该结构进行倒圆角处理，因此具有流动阻力小的优点。

3、由于该结构仅有一种胶囊型凹凸结构，结构简单，加工方便。

4、此结构构成的流动通道，上下结构不平行，使得流体分离，破坏壁面边界层生成，提高换热。

5、流体在换热片凹凸结构两侧具有较强换热，同时提高了平板处的换热。

附图说明

图1为本发明的总体结构图；

图2为本发明侧向截面图；

图3为内部换热片凸起凹陷阵列分布图；

图4为外部换热片凸起凹陷阵列分布；

图5为换热片凸起凹陷局部放大图；

图6为凹凸结构倒圆角示意图；

图7为换热器内部气体流动图；

图8为凹凸结构示意图；

图9为逆向流动换热示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-9，图1描述的是换热器内部换热片，由其构成换热器。换热片流体通道整体呈S型，三层换热片构成两个通道。图2换热器分为入口及出口，入口分别通入不同温度的流体，从出口流出，流动方向为顺向(图7)。换热片上具有凹凸结构，用于对流体的扰流，增强换热。如图3，凹凸结构在温差流体之间共同的内部换热片上同时具有，而另两个换热片则只向腔内凸起，或者说是向内凹陷。由此构成具有相同阵列结构的换热通道。凹凸结构阵列呈交错阵列，凹、凸穿插分布。图4外部换热片仅具有单方向的凸起，呈交错阵列分布。图5凸起凹陷结构相同，仅方向不同。凹凸结构类似胶囊型，且凹凸具有一定的斜度，与换热片法向方向呈30°夹角。图6该凹凸结构对所有锐边进行半径为1的倒圆角处理，可减少阻力损失。对于凹凸结构，一对胶囊型结构(图8)，呈“八”字型，为一个小单元，该单元总体又交错分布。该单元结构的相对参数如图8所示，由于换热器的尺寸大小不同，尺寸相对具有变化。如图9，图9结构不同之处在于流体流动方向为逆向。

本发明一种具有交错凹凸结构的高性能换热片及其换热器，包括带有凹凸结构的换热片，由其构成的U形换热通道。换热片上具有凹凸型结构，类似于胶囊型，且具有一定的斜度，斜度根据应用情况可作调整。凹凸结构呈一个方向，两个胶囊型凹陷呈“八”字型构成一个小单元，其角度、长度、间距根据应用情况可作调整。一对该凹凸结构构成的“八”字型单元呈交错排列方式或顺序排列方式。换热片呈U型弯曲，三个换热片构成两个流动通道，温差流体在此流动进行换热。换热片分为内部换热片与外部换热片，内部换热片分别具有两个方向凸起的胶囊型结构，外部换热片仅有单个方向且向内凹陷。

Claims (9)

1.一种具有交错凹凸结构的换热器，其特征是：包括外层换热片和内层换热片，外层换热片和内层换热片的纵向剖面均为由至少两个U型结构首尾相连构成的连续U型结构，两个U型结构相连处也为U型角，内层换热片的内侧和外侧各设置一个外层换热片，内层换热片与外侧的外层换热片之间形成第一流体通道，内层换热片与内侧的外层换热片之间形成第二流体通道，外层换热片上的内侧设置凸起结构，内层换热片的两侧均设置凸起结构，且其一侧凸起结构在另一侧为凹陷结构。

2.根据权利要求1所述的一种具有交错凹凸结构的换热器，其特征是：外层换热片上的凸起结构每两个一组构成凸起单元，每个凸起单元的两个凸起结构呈八字型，外层换热片的凸起单元至少为两列，列与列之间的凸起单元在横向上互相错开。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有交错凹凸结构的换热器，其特征是：内层换热片上的凸起结构每两个组成一个凸起单元，每个凸起单元的两个凸起结构呈八字型，每个凸起单元的两个凸起结构的凸起面分别位于内层换热片的两侧，内层换热片的凸起单元至少为两列，列与列之间的凸起单元在横向上互相错开。

4.根据权利要求1或2所述的一种具有交错凹凸结构的换热器，其特征是：所述凸起结构为类胶囊型，并具有斜度，即与外层换热片法向方向成30度夹角，凸起结构的轮廓倒圆角处理。

5.根据权利要求3所述的一种具有交错凹凸结构的换热器，其特征是：所述凸起结构为类胶囊型，并具有斜度，即与外层换热片法向方向成30度夹角，凸起结构的轮廓倒圆角处理。

6.根据权利要求1或2所述的一种具有交错凹凸结构的换热器，其特征是：第一流体通道内流体的流动方向与第二流体通道内流体的流动方向一致或相反。

7.根据权利要求3所述的一种具有交错凹凸结构的换热器，其特征是：第一流体通道内流体的流动方向与第二流体通道内流体的流动方向一致或相反。

8.根据权利要求4所述的一种具有交错凹凸结构的换热器，其特征是：第一流体通道内流体的流动方向与第二流体通道内流体的流动方向一致或相反。

9.根据权利要求5所述的一种具有交错凹凸结构的换热器，其特征是：第一流体通道内流体的流动方向与第二流体通道内流体的流动方向一致或相反。