CN220288326U - 一种换热组件 - Google Patents

Abstract

一种换热组件，包括两个换热板片，换热板片包括板片，板片上设置有波纹，波纹包括多条平行等间距分布的波峰和波谷，波峰线和波谷线与流体介质的流动方向成5‑85°夹角，板片的表面设置有多个加强钉，加强钉包括凹型加强钉和凸型加强钉，凹型加强钉呈凹坑形状，设置在波峰处，凸型加强钉呈凸起形状，设置在波谷处。本实用新型的换热板片表面的波纹的波峰线与介质流向成5‑85°角度，同时在换热板片的表面交错均匀设置凹型加强钉和凸型加强钉，使得换热板片的刚度均匀、变形小，有助于换热板片压制时受力均匀，保证了板片压制后的变形一致，使得板式换热器在进行换热时，介质可在换热区域内均匀分布，提高了换热效率高，减小了流道阻力。

Description

一种换热组件

技术领域

本实用新型涉及物理领域，尤其涉及热能交换装置，特别是一种换热板片及其构成的换热组件。

背景技术

与传统板式换热器的换热板片采用垫片连接方式不同，焊接板式换热器采用焊接工艺将板片组成板片组。换热板片是焊接板式换热器中重要的换热部件，其表面波纹结构直接影响换热器的传热与阻力性能以及使用寿命，这种换热板片一般是通过模具压制而成的具有多个波纹的薄板。现有技术中，由于换热板片结构设计、波纹设计不合理，导致流动介质分配不均匀，而导致传热效率低、阻力大，或者某一方向上强度不够而导致板片容易变形，甚至损坏。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种换热板片及其构成的换热组件，所述的这种换热板片及其构成的换热组件要解决现有技术中的换热板片传热效率低、强度不够的技术问题。

本实用新型的一种换热板片，包括板片，板片上设置有波纹，波纹包括多条平行等间距分布的波峰和波谷，波峰线和波谷线与流体介质的流动方向成5-85°夹角，板片的表面设置有多个加强钉，加强钉包括凹型加强钉和凸型加强钉，凹型加强钉呈凹坑形状，设置在波峰处，凸型加强钉呈凸起形状，设置在波谷处，凸起的外侧凸面形状和凹坑的内侧凹面形状相适配。

进一步的，所述的凹型加强钉和凸型加强钉均匀交错分布于板片的表面。

进一步的，所述的凹坑和凸起的高度均小于波纹的高度。

进一步的，所述的板片的外形为包括至少四条边的多边形，在板片所在的平面内以板片的中心构建x轴、y轴的坐标系，

以x轴为镜像线，位于x轴上下两侧的凹型加强钉和凸型加强钉沿x轴镜像后的位置相互对应；和/或

以y轴为镜像线，位于y轴左右两侧的凹型加强钉和凸型加强钉沿y轴镜像后的位置相互对应。

进一步的，所述的凸型加强钉均匀分布于第一象限和第三象限内的波谷处，凹型加强钉均匀分布于第二象限和第四象限内的波峰处，且凸型加强钉和凹型加强钉的分布关于板片的中心呈中心对称；

或者，所述的凸型加强钉均匀分布于第二象限和第四象限内的波谷处，凹型加强钉均匀分布于第一象限和第三象限内的波峰处，且凸型加强钉和凹型加强钉的分布关于换热板片的中心呈中心对称；

或者，所述的凸型加强钉均匀分布于坐标系的四个象限内的波谷处，凹型加强钉均匀分布于坐标系的四个象限内的波峰处。

进一步的，所述的板片的边长为100-4000mm，厚度为0.4-2mm；和/或

所述的波纹的高度为4-20mm，且所述的波纹的波长为6-40mm；和/或

所述的凹坑最宽处的宽度为6-40mm，所述凹坑的高度为2-20mm；和/或

所述的凸起最宽处的宽度为6-40mm，所述凸起的高度为2-20mm。

本发明还提供了一种换热组件，包括两个上述的换热板片，分别为第一换热板片和第二换热板片，第一换热板片和第二换热板片相向叠合设置，第一换热板片上的凸型加强钉位于第二换热板片上的凹型加强钉中，第二换热板片上的凸型加强钉位于第一换热板片上的凹型加强钉中，凸型加强钉与凹型加强钉构成扰流件。

本实用新型与现有技术相比，其效果是积极和明显的。本实用新型的换热板片表面的波纹的波峰线与介质流向成5-85°角度，对换热板片表面的波纹的角度、高度、波长等参数特性进行限定，同时在换热板片的表面交错均匀设置凹型加强钉和凸型加强钉，合理的设置加强钉的位置，通过两个换热板片相向对称设置形成换热组件，使得换热板片的刚度均匀、变形小，有助于换热板片压制时受力均匀，保证了板片压制后的变形一致，使得板式换热器在进行换热时，介质可在换热区域内均匀分布，提高了换热效率高，减小了流道阻力。

附图说明

图1为本实用新型的一种换热板片的示意图。

图2为图1中L-L截面图。

图3为图1中N-N截面图。

图4为图1中M-M截面图。

图5为本实用新型的一种换热组件的示意图。

实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述，但本实用新型并不限制于本实施例，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型的保护范围。本实用新型中的上、下、前、后、左、右等方向的使用仅为了描述方便，并非对本实用新型的技术方案的限制。

如图1-图4所示，本实用新型的一种换热板片，包括板片，板片上设置有波纹1，波纹1包括多条平行等间距分布的波峰4和波谷5，波峰线和波谷线均与流体介质的流动方向成5-85°夹角，

板片的表面设置有多个加强钉，用于对流体介质的流动形成扰流，加强钉包括凹型加强钉2和凸型加强钉3，如图3所示，凹型加强钉2呈凹坑6形状，设置在波峰4处，而降低波峰4的局部位置的高度；如图4所示，凸型加强钉3呈凸起7形状，设置在波谷5处，而增加波谷5的局部位置的高度，凸起7的外侧凸面71形状和凹坑6的内侧凹面61形状相适配，在两个板片相互贴合时，凸起7能够嵌入凹坑6内相互贴合或者相互之间具有间隙。本实施例中的加强钉通过模压成型于板片的表面。

具体的，当换热板片的波峰线与流体介质的流动之间的夹角在5-85°的范围内，将波峰线与流体介质流向的夹角确定至具体的角度值，需要设计者根据冷、热介质不同的流量而分别设计，使得冷、热介质能够同时获得较好的扰动，增强换热效果。

进一步的，所述的凹型加强钉2和凸型加强钉3均匀交错分布于板片的表面，用于均匀板片在各个方向上的刚度，提高换热板片的承压能力。

进一步的，凹坑6和凸起7的高度均小于波纹1的高度，用于提高换热板片在各方向上的刚度的均匀性，以防凸型加强钉3、凹型加强钉2的高度过高引起换热板片的变形过大，从而避免换热板片表面的应力集中、刚度分布不均匀的问题。本实施例中波峰4和波谷5之间的垂直距离为波纹1的高度，相邻的两个波峰线或者相邻的两个波谷线之间的距离为波纹1的波长。

进一步的，所述的板片的外形为包括至少四条边的多边形，在板片所在的平面内以板片的中心构建x轴、y轴的坐标系，

以x轴为镜像线，位于x轴上下两侧的凹型加强钉2和凸型加强钉3沿x轴镜像后的位置相互对应；和/或

以y轴为镜像线，位于y轴左右两侧的凹型加强钉2和凸型加强钉3沿y轴镜像后的位置相互对应。

具体的，换热板片处于正常的应用工位的情况下，x轴或y轴方向为流体介质的流动方向，当换热板片为正多边形，流体介质沿x轴或y轴方向流动，当换热板片为不规则的多边形，流体介质一般会稍微偏离x轴或y轴流动，故一般以x轴或y轴为介质的流动方向。本实用新型中定义的波峰线或波谷线与x轴或y轴之间的夹角均以锐角为准，故波峰线与x轴之间的夹角和y轴之间的夹角互余。以流体介质沿x轴流动为例，如图1所示，波峰线与x轴成5-85°，方便加工以及更好地实现换热板片的换热性能。

换热板片表面的波纹1采用特制的模具压制而成，如图2所示，沿图1中L-L方向所示的截面图显示波纹1的形状，波纹1的可以为简谐波（例如：正弦波、余弦波），当然本实用新型中提供的换热板片的波纹1也可以是w形波、锯齿波等。

进一步的，所述的凸型加强钉3均匀分布于第一象限和第三象限内的波谷5处，凹型加强钉2均匀分布于第二象限和第四象限内的波峰4处，且凸型加强钉3和凹型加强钉2的分布关于板片的中心呈中心对称；

或者，所述的凸型加强钉3均匀分布于第二象限和第四象限内的波谷5处，凹型加强钉2均匀分布于第一象限和第三象限内的波峰4处，且凸型加强钉3和凹型加强钉2的分布关于换热板片的中心呈中心对称；

中心对称是指：如果把一个图形绕某一点旋转180度后能与自身重合，即为中心对称。

或者，所述的凸型加强钉3均匀分布于坐标系的四个象限内的波谷5处，凹型加强钉2均匀分布于坐标系的四个象限内的波峰4处。

这样的设计方便实现换热板片表面的刚度均匀性，同时方便实际生产中换热板片的加工。

进一步的，所述的板片的边长为100-4000mm，厚度为0.4-2mm；和/或

所述的波纹1的高度为4-20mm，且所述的波纹1的波长为6-40mm；和/或

所述的凹坑6最宽处的宽度为6-40mm，所述凹坑6的高度为2-20mm；和/或

所述的凸起7最宽处的宽度为6-40mm，所述凸起7的高度为2-20mm。

其中，参照图1，波峰线（波谷线）与x轴之间的夹角定义为角度G，换热板片的边长定义为边长A；参照图4，换热板片的厚度表示为厚度B；参照图2，波纹1的波长定义为波长C，波纹1的高度定义为高度D；参照图3，凹坑6最宽处的宽度定义为宽度E1，凹坑6的高度定义为高度F1；参照图4，凸起7最宽处的宽处定义为E2，凸起7的高度定义为高度F2。角度G的大小介于5-85°之间，边长A的大小介于100-4000mm之间，厚度B的大小介于0.4-2mm之间，宽度E1和宽度E2的大小均均介于6-40mm之间，高度F和高度F2的大小均介于2-20mm之间，换热板片的具体尺寸根据实际冷、热介质的流量以及需达到的换热效果设计。

当换热板片的波纹1的高度、波长，凹坑6和凸起7的高度以及最宽处的宽度设置在上述范围内，保证高传热效率，避免压制变形量过大，降低换热板片的损坏率；

并且，当换热板片的边长A过小（＜100mm）或过大（＞4000mm）时，很难保证换热板片压制后的尺寸精度以及板片的承压能力（刚度）；换热板片的厚度B过小（＜0.4mm）时，板片压制易损坏；热板片的厚度B过大（＞2mm）时，影响换热器的传热性能，同时难以保证板片压制后的尺寸精度。

本实用新型还提供了一种换热组件，包括两个上述的换热板片，分别为第一换热板片和第二换热板片，第一换热板片和第二换热板片相向叠合设置，第一换热板片上的凸型加强钉3位于第二换热板片上的凹型加强钉2中，第二换热板片上的凸型加强钉3位于第一换热板片上的凹型加强钉2中，凸型加强钉3与凹型加强钉2构成扰流件，实现流道突变，增强扰流，增加流体介质在换热区域内的停留时间，增强换热效果。

将换热板片组装成换热组件时，利用两片完全相同的换热板片，即第一换热板片和第二换热板片，如图5所示，将第一换热板片翻转180°，使第一换热板片与第二换热板片相向设置并叠放在一起，两个换热板片的波纹1方向交叉，互相将凸型加强钉3伸入凹型加强钉2中。

本实用新型的换热板片表面的波纹的波峰线与介质流向成5-85°角度，对换热板片表面的波纹的角度、高度、波长等参数特性进行限定，同时在换热板片的表面交错均匀设置凹型加强钉和凸型加强钉，合理的设置加强钉的位置，通过两个换热板片相向对称设置形成换热组件，使得换热板片的刚度均匀、变形小，有助于换热板片压制时受力均匀，保证了板片压制后的变形一致，使得板式换热器在进行换热时，介质可在换热区域内均匀分布，提高了换热效率高，减小了流道阻力。

具体的，本实施例中的波纹1、波峰4、波谷5、至少四条边的多边形、x轴y轴的坐标系等均采用现有技术中的公知方案，本领域技术人员均已了解，在此不再赘述。

Claims (2)

1.一种换热组件，包括两个换热板片，换热板片包括板片，板片上设置有波纹，波纹包括多条平行等间距分布的波峰和波谷，波峰线和波谷线与流体介质的流动方向成5-85°夹角，板片的表面设置有多个加强钉，加强钉包括凹型加强钉和凸型加强钉，凹型加强钉呈凹坑形状，凸型加强钉呈凸起形状，其特征在于：凹型加强钉设置在波峰处，凸型加强钉设置在波谷处，凸起的外侧凸面形状和凹坑的内侧凹面形状相适配；所述的凹型加强钉和凸型加强钉均匀交错分布于板片的表面；所述的凹坑和凸起的高度均小于波纹的高度；

两个换热板片分别为第一换热板片和第二换热板片，第一换热板片和第二换热板片相向叠合设置，第一换热板片和第二换热板片的波纹方向交叉，第一换热板片上的凸型加强钉位于第二换热板片上的凹型加强钉中，第二换热板片上的凸型加强钉位于第一换热板片上的凹型加强钉中，凸型加强钉与凹型加强钉构成扰流件；

所述的板片的外形为包括至少四条边的多边形，在板片所在的平面内以板片的中心构建x轴、y轴的坐标系，

以x轴为镜像线，位于x轴上下两侧的凹型加强钉和凸型加强钉沿x轴镜像后的位置相互对应；和/或

以y轴为镜像线，位于y轴左右两侧的凹型加强钉和凸型加强钉沿y轴镜像后的位置相互对应；

所述的凸型加强钉均匀分布于第一象限和第三象限内的波谷处，凹型加强钉均匀分布于第二象限和第四象限内的波峰处，且凸型加强钉和凹型加强钉的分布关于板片的中心呈中心对称，

或者，所述的凸型加强钉均匀分布于第二象限和第四象限内的波谷处，凹型加强钉均匀分布于第一象限和第三象限内的波峰处，且凸型加强钉和凹型加强钉的分布关于换热板片的中心呈中心对称，

或者，所述的凸型加强钉均匀分布于坐标系的四个象限内的波谷处，凹型加强钉均匀分布于坐标系的四个象限内的波峰处。

2.根据权利要求1所述的一种换热组件，其特征在于：所述的板片的边长为100-4000mm，厚度为0.4-2mm；和/或

所述的波纹的高度为4-20mm，且所述的波纹的波长为6-40mm；和/或

所述的凹坑最宽处的宽度为6-40mm，所述凹坑的高度为2-20mm；和/或

所述的凸起最宽处的宽度为6-40mm，所述凸起的高度为2-20mm。