本發(fā)明涉及制冷空調(diào)、石油化工、區(qū)域供熱等技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及在這些技術(shù)領(lǐng)域中使用的板式換熱器以及其所使用的換熱板。

背景技術(shù)：

通常，板式換熱器的壓降的大小與流通截面的大小直接相關(guān)。相對(duì)于板式換熱器而言，通常波紋深度是影響壓降大小的關(guān)鍵參數(shù)之一，但波紋深度與其它波紋結(jié)構(gòu)參數(shù)存在耦合關(guān)系，不能單獨(dú)調(diào)節(jié)。并且板式換熱器的兩側(cè)存在負(fù)相相關(guān)關(guān)系。

在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)換熱板上的點(diǎn)波分布確定之后，點(diǎn)波之間的過渡曲面也就被動(dòng)的定型了，沒法根據(jù)需要調(diào)整壓降、分液和換熱效率。在保持原有結(jié)構(gòu)樣式的情況下，若要實(shí)現(xiàn)壓降、分液、換熱的調(diào)整，必須重新設(shè)計(jì)調(diào)整點(diǎn)波分布，極大地限制了設(shè)計(jì)。甚至導(dǎo)致設(shè)計(jì)不可能實(shí)現(xiàn)需要的壓降、分液和效率。此外，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)的方法無(wú)法調(diào)整板式換熱器中的換熱板的板片兩側(cè)的非對(duì)稱比或非對(duì)稱比很小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題和缺陷中的至少一個(gè)方面。

對(duì)于點(diǎn)波式板式換熱器，換熱板上的點(diǎn)波分布對(duì)該換熱器的壓降、分液、效率起決定性作用，且可變空間有限，以致于有些設(shè)計(jì)目標(biāo)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

通過分析和研究換熱板的板片發(fā)現(xiàn)，影響點(diǎn)波式換熱器的分液、壓降、效率中的其中一個(gè)很重要的因素是板片上的換熱單元的最小流通截面，通過控制調(diào)整最小流通截面可以調(diào)整分液、壓降、效率。

本發(fā)明中雖然以點(diǎn)波式換熱器為例進(jìn)行了詳細(xì)描述和說明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解其設(shè)計(jì)構(gòu)思不限于上述的點(diǎn)波式換熱器，可以同樣地使用在諸如凸起、凹陷式的板式換熱器。也就是，本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思可以應(yīng)用于點(diǎn)波式或具有類似結(jié)構(gòu)的各種板式換熱器。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種換熱板，所述換熱板包括凹陷點(diǎn)和/或凸起點(diǎn)，所述換熱板的至少部分區(qū)域上的至少兩個(gè)相鄰的凹陷點(diǎn)和/或凸起點(diǎn)之間的過渡曲面配置成是受約束的。

在一個(gè)示例中，所述換熱板的至少部分區(qū)域的相鄰的兩側(cè)的流道的最小流通截面輪廓和/或面積不同。

在一個(gè)示例中，通過所述換熱板的至少部分區(qū)域的以下參數(shù)中的至少一個(gè)來調(diào)節(jié)整個(gè)板式換熱器的壓降、換熱性能和容積中的至少一個(gè)：

ta：所述換熱板上的相鄰兩個(gè)凸起點(diǎn)之間的邊緣間距或兩相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)之間的最短距離；

tb：相鄰兩凹陷點(diǎn)之間的邊緣間距或兩相鄰凹陷點(diǎn)之間的最短距離，該tb的距離連線與所述ta的距離連線相空間交叉；

ha：連接ta之間有一凹陷過渡曲線，該曲線上表面最低點(diǎn)與換熱板的最高點(diǎn)之間的垂直距離；

hb：連接tb之間有一凸起過渡曲線，該曲線下表面最高點(diǎn)與換熱板的最低點(diǎn)之間的垂直距離；

wa：與ha對(duì)應(yīng)的曲線兩端的距離；

wb：與hb對(duì)應(yīng)的曲線兩端的距離；

e：換熱板的上表面高點(diǎn)與凹陷點(diǎn)之間的垂直距離，或換熱板的下表面最低點(diǎn)與凸起點(diǎn)之間的垂直距離。

在一個(gè)示例中，在保持換熱板的至少部分區(qū)域的ta和tb不變的情況下，通過調(diào)整所述至少部分區(qū)域的ha、hb來調(diào)節(jié)換熱板的至少一側(cè)上的最小流通截面以調(diào)節(jié)換熱板兩側(cè)的壓降、換熱性能、容積和非對(duì)稱性。

在一個(gè)示例中，所述調(diào)節(jié)參數(shù)ha和hb包括：調(diào)小參數(shù)ha同時(shí)調(diào)大參數(shù)hb；或調(diào)大參數(shù)ha同時(shí)調(diào)小參數(shù)hb。

在一個(gè)示例中，所述參數(shù)滿足以下關(guān)系：

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種板式換熱器，包括多個(gè)相互疊置在一起的換熱板，所述換熱板為根據(jù)上述的換熱板，在疊置之后相鄰的兩個(gè)換熱板之間形成換熱通道。

在一個(gè)示例中，在所述相鄰的兩個(gè)換熱板的至少部分區(qū)域的之間的換熱通道在所述兩個(gè)換熱板中任一個(gè)的相鄰的兩側(cè)的截面輪廓和/或面積是不同的。

在一個(gè)示例中，所述相鄰的兩個(gè)換熱板的至少部分區(qū)域的之間的換熱通道在所述相鄰的兩側(cè)的最小流通截面輪廓和/或面積是不同的。

在一個(gè)示例中，同一換熱板的兩個(gè)表面上的流道中流過不同的流體以實(shí)現(xiàn)換熱。

附圖說明

本發(fā)明的這些和/或其他方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的板式換熱器的立體圖；

圖2是圖1中的一張換熱板的俯視圖；

圖3a、圖3b和圖3c分別是圖2中的換熱板上的一部分的俯視圖、側(cè)視圖和立體圖；

圖4是4張如圖2所示的換熱板疊加在一起形成換熱通道時(shí)所形成的結(jié)構(gòu)的一部分的立體示意圖；

圖5a、5b、5c和5d分別是圖4中的第一張換熱板的一部分的俯視圖、沿線a1-a1、b1-b1、c1-c1的截面視圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的調(diào)整之后的4張如圖2所示的換熱板疊加在一起形成換熱通道時(shí)所形成的結(jié)構(gòu)的一部分的立體示意圖，其中附圖中的箭頭示出了流體的流動(dòng)方向；

圖7a、7b、7c和7d分別是圖6中的第一張或上面的換熱板的一部分的俯視圖、沿線a2-a2、b2-b2、c2-c2的截面視圖；

圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的調(diào)整之后的4張如圖2所示的換熱板疊加在一起形成換熱通道時(shí)所形成的結(jié)構(gòu)的一部分的立體示意圖，其中附圖中的箭頭示出了流體的流動(dòng)方向；

圖9a、9b、9c和9d分別是圖8中的第一張或上面的換熱板的一部分的俯視圖、沿線a3-a3、b3-b3、c3-c3的截面視圖。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。在說明書中，相同或相似的附圖標(biāo)號(hào)指示相同或相似的部件。下述參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的說明旨在對(duì)本發(fā)明的總體發(fā)明構(gòu)思進(jìn)行解釋，而不應(yīng)當(dāng)理解為對(duì)本發(fā)明的一種限制。

如圖1所示，其是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的板式換熱器100的透視圖。該板式換熱器100主要包括位于上下兩側(cè)的端板10、位于上述兩端板10之間的換熱板20、位于板式換熱器100的進(jìn)口和出口處的接管30和在進(jìn)口和出口處設(shè)置的加強(qiáng)板40等。

結(jié)合圖2，可以看出，換熱板20的主要換熱單元由一些點(diǎn)波單元21組成。當(dāng)流體流過換熱板20的時(shí)候，位于換熱板20兩面的冷熱流體被換熱板20的板片分割開，且通過該換熱板20的板片換熱。

如圖3a-3c所示，換熱板20包括多個(gè)凹陷點(diǎn)22和/或凸起點(diǎn)23。該多個(gè)凹陷點(diǎn)22和/或凸起點(diǎn)23構(gòu)成位于換熱板20上的換熱單元?？梢悦靼祝總€(gè)換熱單元所包括的凹陷點(diǎn)22和/或凸起點(diǎn)23的數(shù)量不受具體限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要設(shè)置它們的具體數(shù)量。也就是，換熱板20的板片的兩面上設(shè)置有多個(gè)這樣的換熱單元。

在本發(fā)明中，換熱板20的至少部分區(qū)域上的至少兩個(gè)相鄰的凹陷點(diǎn)22和/或凸起點(diǎn)23之間的過渡曲面配置成是受約束的。

在此需要說明的是，此處所述的“相鄰的凹陷點(diǎn)22和/或凸起點(diǎn)23之間的過渡曲面配置成是受約束的”含義是指過渡曲面是可以根據(jù)期望進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的而不是規(guī)則的或均一的。如在背景技術(shù)部分所描述的，當(dāng)換熱板上的點(diǎn)波分布確定之后，點(diǎn)波之間的過渡曲面也就被動(dòng)的定型了，沒法根據(jù)需要調(diào)整壓降、分液和換熱效率。相比，在本發(fā)明中，對(duì)于點(diǎn)波式或類似結(jié)構(gòu)的板式換熱器，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)相鄰的凹陷點(diǎn)22和/或凸起點(diǎn)23之間的過渡曲面；可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)換熱器各側(cè)的流體壓降；可以按照需要調(diào)節(jié)換熱器各側(cè)的流體容積；和可以按照需要調(diào)節(jié)換熱器各區(qū)域的流通截面以調(diào)整流體分布。

在一個(gè)示例中，所述換熱板20的至少部分區(qū)域的相鄰的兩側(cè)的用于不同流體的最小流通截面a2、a2’輪廓和/或面積不同，例如參見圖6。

在本發(fā)明的一個(gè)示例中，通過換熱板20的至少部分區(qū)域的以下參數(shù)中的至少一個(gè)調(diào)節(jié)整個(gè)板式換熱器100的壓降、換熱性能和容積中的至少一個(gè)：

ta：所述換熱板20上的相鄰兩個(gè)凸起點(diǎn)23之間的邊緣間距或兩相鄰?fù)蛊瘘c(diǎn)23之間的最短距離；

tb：相鄰兩凹陷點(diǎn)22之間的邊緣間距或兩相鄰凹陷點(diǎn)22之間的最短距離，該tb的距離連線與所述ta的距離連線相空間交叉；

ha：連接ta之間有一凹陷過渡曲線，該曲線上表面最低點(diǎn)與換熱板20的最高點(diǎn)之間的垂直距離；

hb：連接tb之間有一凸起過渡曲線，該曲線下表面最高點(diǎn)與換熱板20的最低點(diǎn)之間的垂直距離；

wa：與ha對(duì)應(yīng)的曲線兩端的距離；

wb：與hb對(duì)應(yīng)的曲線兩端的距離；

e：換熱板20的上表面的高點(diǎn)與凹陷點(diǎn)之間的垂直距離，或換熱板20的下表面最低點(diǎn)與凸起點(diǎn)之間的垂直距離。

所述兩凸起點(diǎn)和所述兩凹陷點(diǎn)間共用一個(gè)過渡曲面。

在保持換熱板20的至少部分區(qū)域的ta和tb不變的情況下，通過調(diào)整所述至少部分區(qū)域的ha、hb來調(diào)節(jié)換熱單元的至少一側(cè)上的流入口的最小流通截面a2、a2’以調(diào)節(jié)換熱板20兩側(cè)的壓降、換熱性能、容積和/或非對(duì)稱性。

如圖4所示，多個(gè)上述的換熱板20相互疊置在一起而構(gòu)成所述的板式換熱器100，在疊置之后相鄰的兩個(gè)換熱板20之間形成換熱通道26。相鄰的換熱通道26通過換熱板20的板片分割開。

如圖5a-5d所示，對(duì)于一種點(diǎn)波式換熱板的板片來說，當(dāng)板片點(diǎn)波深度、點(diǎn)波間距ta和tb、板片厚度確定之后，圖5c和5d中顯示的參數(shù)wa和wb也就被確定了，如果依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)做法，相應(yīng)的參數(shù)ha和hb也就被確定了，這樣圖4中顯示的最小流通截面a1也就被限制住了，于是整個(gè)換熱板20的板片的壓降、換熱性能、容積也就沒有辦法改變了。

以圖5a-5d中的圖示為例，如果ta＝tb，依據(jù)自由成形原理，則wa＝wb，ha＝hb，自然也就得出了兩側(cè)對(duì)稱的板片，過渡曲面高度ha＝hb＝e/2，這樣的結(jié)果是當(dāng)點(diǎn)波結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，兩側(cè)的壓降、換熱性能、容積就沒有辦法調(diào)整，同樣地兩側(cè)的非對(duì)稱度也沒辦法調(diào)整。

下面以圖6-7d所示為例，在不改變參數(shù)ta和tb的前提下，可以自由地在一定范圍內(nèi)通過調(diào)整參數(shù)ha和hb來調(diào)整最小流通截面a2’，以實(shí)現(xiàn)調(diào)整兩側(cè)的壓降、換熱性能、容積和非對(duì)稱性。首先，以調(diào)小參數(shù)ha，同時(shí)調(diào)大參數(shù)hb為例，使得圖示的換熱板的這一板面的流道的最小流通截面變大，壓降變小，容積變大。

接下來，以圖8-9d所示為例，以調(diào)大參數(shù)ha，同時(shí)調(diào)小參數(shù)hb為例，使得圖示的換熱板20的這一板面的最小流通截面a3變小，壓降變大，容積變小。

如上所述，所述調(diào)節(jié)參數(shù)ha和hb的步驟包括：調(diào)小參數(shù)ha同時(shí)調(diào)大參數(shù)hb；或調(diào)大參數(shù)ha同時(shí)調(diào)小參數(shù)hb。

所述參數(shù)近似滿足以下關(guān)系：

繼續(xù)參見圖6和8，在所述相鄰的兩個(gè)換熱板20的至少部分區(qū)域之間的換熱通道26在所述兩個(gè)換熱板20中任一個(gè)的相鄰的兩側(cè)的截面輪廓和/或面積是不同的。具體地，還可以設(shè)置成所述相鄰的兩個(gè)換熱板的至少部分區(qū)域之間的換熱通道26在所述相鄰的兩側(cè)的最小流通截面輪廓和/或面積是不同的。

在板式換熱器中，同一換熱板20的兩個(gè)表面上的換熱通道中流過不同的流體以實(shí)現(xiàn)換熱。

在圖6中顯示出兩個(gè)疊置在一起的換熱板20的兩側(cè)具有用于第一種流體和第二種流體的兩種進(jìn)口，其中右側(cè)的換熱通道26的進(jìn)口的最小流通截面為a2，而左側(cè)的換熱通道26的進(jìn)口的最小流通截面為a2’，顯然相對(duì)于最小流通截面a2，而另一最小流動(dòng)截面a2’被調(diào)小。由于該換熱通道26的進(jìn)口是由兩個(gè)換熱板20上的流道配合而成，故相應(yīng)地?fù)Q熱板26的至少部分區(qū)域的相鄰的兩側(cè)的流道的最小流通截面輪廓和/或面積不同。

同理，在圖8中顯示出兩個(gè)疊置在一起的換熱板20的兩側(cè)具有兩種進(jìn)口，其中右側(cè)的換熱通道26的進(jìn)口的最小流通截面為a3，而左側(cè)的換熱通道的進(jìn)口的最小流通截面為a3’，顯然相對(duì)于最小流通截面a3，而另一最小流動(dòng)截面a3’被調(diào)大。由于該換熱通道26的進(jìn)口是由兩個(gè)換熱板20上的流道配合而成，故相應(yīng)地?fù)Q熱板26的至少部分區(qū)域的相鄰的兩側(cè)的流道的最小流通截面輪廓和/或面積不同。

如上所述，本發(fā)明所提供的換熱板和板式換熱器可以擴(kuò)展點(diǎn)波式換熱器的板片的設(shè)計(jì)靈活度，使以前的壓降范圍、換熱限制、容積受限得以克服；可以在不增加任何成本和加工難度的情況下，可以優(yōu)化板式換熱器的性能；可以通過調(diào)整不同區(qū)域的過渡曲面以實(shí)現(xiàn)流體的分配調(diào)整；對(duì)過渡曲面加以控制，以防止以前過渡曲面不受控帶來的質(zhì)量不穩(wěn)定情況。

如已經(jīng)已知的，點(diǎn)波式換熱器的壓降、換熱性能和容積往往受到點(diǎn)波的分布結(jié)構(gòu)和深度決定，一旦該參數(shù)確定，壓降、容積、流體分布就被固定了，本發(fā)明通過上述設(shè)計(jì)可以在不改變點(diǎn)波布局基礎(chǔ)上改變壓降、容積、流體分布。

此外，對(duì)于點(diǎn)波式或具有類似結(jié)構(gòu)的板式換熱器，點(diǎn)波之間的過渡往往是自由過渡，即點(diǎn)波之間的過渡曲面由點(diǎn)波決定，點(diǎn)波間的過渡曲面不受約束，但是波紋的壓降和容積受結(jié)構(gòu)影響較大，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)布置可以有效地解決這一技術(shù)問題。

以上僅為本發(fā)明的一些實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在不背離本總體發(fā)明構(gòu)思的原則和精神的情況下，可對(duì)這些實(shí)施例做出改變，本發(fā)明的范圍以權(quán)利要求和它們的等同物限定。