專利名稱：一種板式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種換熱器，具體涉及一種板式換熱器。
背景技術(shù)：
板式換熱器是一種常見的換熱器，已經(jīng)在制冷空調(diào)、化工、動(dòng)力等領(lǐng)域 得到了廣泛應(yīng)用。與常規(guī)的管殼式換熱器相比，在相同的流動(dòng)阻力和泵功率 消耗情況下，板式換熱器的傳熱系數(shù)要高出很多，在適用的范圍內(nèi)有取代管 殼式換熱器的趨勢(shì)。
現(xiàn)有的板式換熱器一般是由一組幾何結(jié)構(gòu)相同的平行薄板疊加組成，兩 相鄰平板之間用特殊設(shè)計(jì)的密封墊片隔開，形成一個(gè)個(gè)通道，冷、熱流體間 隔地在每個(gè)通道中流動(dòng)，從而構(gòu)成一個(gè)芯體l，如附圖1 2所示。而在組成 芯體的每個(gè)基元中，流體可以采用逆流、并流、叉流等各種換熱方式，如附 圖3所示是采用叉流換熱方式，實(shí)際應(yīng)用證明，這種方式具有較髙的換熱效 率。在實(shí)際應(yīng)用過程中，通常是將若干個(gè)芯體1組合在一起，再依次通過分 支干管5、主干管4將各個(gè)芯體的冷、熱流體的進(jìn)口 6或出口分別統(tǒng)一連接 起來，構(gòu)成管網(wǎng)2，再由框架3固定以組成一套完整的板式換熱器。文獻(xiàn) Dendritic constructal heat exchanger with small-scale crossflows and larger-scales counterflows (局部叉流整體逆流的枝狀構(gòu)形換熱器) (International Journal of Heat and Mass Transfer, 2002， 45， P4607-4620)公 開了一種板式換熱器，由25個(gè)芯體5X5排列組成一個(gè)類似于長(zhǎng)方體的換熱 器，如附圖4~6所示(其中，圖6為換熱器的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖)，這種換熱 器芯體的每個(gè)基元換熱系數(shù)高，提高了換熱效率。
然而，上述板式換熱器存在如下缺點(diǎn)(1)從附圖6可見看出，該換熱 器的管網(wǎng)是不對(duì)稱的，BP:沿著主干管方向，兩側(cè)的流體進(jìn)口數(shù)目是不對(duì)稱 的，因此，在利用主干管向各分支干管輸送流體時(shí)，各分支干管中的流體的 壓力和流量必定是不均勻的，從而使得各換熱芯體的換熱不平衡，降低了整 個(gè)換熱器的換熱效率；(2)從圖6可以看出，主干管和各分支干管是相互垂 直設(shè)置的，因此，冷、熱流體在從主干管向各分支干管的輸送過程中，必須要經(jīng)過90度的轉(zhuǎn)彎，因而流體的流動(dòng)阻力較大，功耗較髙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)合理、換熱效率髙、流動(dòng)阻力小的板式換 熱器。
為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種板式換熱器，包 括復(fù)數(shù)個(gè)芯體、4個(gè)管網(wǎng)和框架；所述4個(gè)管網(wǎng)兩兩設(shè)置于芯體的兩端，并 分別與芯體的冷、熱流體的進(jìn)口或出口配合連接；所述管網(wǎng)由主干管和分支 干管組成，所述芯體呈等腰三角形布置；所述4個(gè)管網(wǎng)均呈枝狀，主干管平 行于所述等腰三角形的對(duì)稱軸，分支干管沿主干管對(duì)稱設(shè)置。
上文中，所述芯體呈等腰三角形布置，即芯體沿著中心線左右對(duì)稱布置， 整體呈等腰三角形；所述管網(wǎng)呈枝狀，分支干管沿主干管對(duì)稱設(shè)置，即主干 管在對(duì)稱軸的位置，分支干管沿著對(duì)稱軸左右散開，呈枝狀，與植物樹葉的 流體分配莖脈類似。所述管網(wǎng)與芯體的流體進(jìn)口或出口的連接結(jié)構(gòu)是現(xiàn)有技 術(shù)，每個(gè)換熱器的管網(wǎng)為4個(gè)，分別是熱流體進(jìn)口管網(wǎng)、熱流體出口管網(wǎng)、 冷流體進(jìn)口管網(wǎng)和冷流體出口管網(wǎng)。所述芯體是現(xiàn)有技術(shù)，其基元平板可以 是平直形的，也可以在平板上壓制出各種波紋，或者添加翅片，以增加流體 擾動(dòng)，提髙換熱效率。此外，上述布置可以通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以減少換熱器 的耗材。
上述技術(shù)方案中，所述管網(wǎng)的主干管的管徑大于分支干管的管徑。即管 網(wǎng)主干管相對(duì)于分支管線粗一些，這樣可以減小管線上的流動(dòng)阻力，減少功 耗。
上述技術(shù)方案中，沿流體流動(dòng)方向，管網(wǎng)的主干管和分支干管的管徑均 由粗到細(xì)變化。這也是模擬植物樹葉的莖脈有粗到細(xì)的變化，以減小管線上 的流動(dòng)阻力，減少功耗。
與之相應(yīng)的另一種技術(shù)方案是 一種板式換熱器，包括復(fù)數(shù)個(gè)芯體、4 個(gè)管網(wǎng)和框架；所述4個(gè)管網(wǎng)兩兩設(shè)置于芯體的兩端，并分別與芯體的冷、 熱流體的進(jìn)口或出口配合連接；所述管網(wǎng)由主干管和分支干管組成，所述芯 體呈菱形布置；所述4個(gè)管網(wǎng)均呈菱形，主干管平行于所述菱形的對(duì)稱軸， 分支干管沿主干管對(duì)稱設(shè)置。本發(fā)明的工作原理是以熱流體的進(jìn)口管網(wǎng)為例，熱流體先從管網(wǎng)的主 干管進(jìn)入，然后沿著主干管左右分開，進(jìn)入各分支干管，再由各分支干管進(jìn) 入各個(gè)芯體的熱流體進(jìn)口，從而完成熱流體的進(jìn)入過程。熱流體的出口管網(wǎng)、 冷流體的進(jìn)口管網(wǎng)及冷流體的出口管網(wǎng)的工作過程相同。
由于上述技術(shù)方案的采用，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
1. 本發(fā)明突破傳統(tǒng)的換熱器設(shè)計(jì)思想，從流動(dòng)特性開始選擇適合流動(dòng) 和換熱的幾何形狀，將芯體呈倒等腰三角形或菱形布置，兩側(cè)芯體對(duì)稱設(shè)置， 流量和壓力分布均勻，消除了不對(duì)稱分布帶來的流量和壓力分布不均勻性， 從而大大提高了換熱器的換熱效率、減少了流動(dòng)阻力。
2. 本發(fā)明將管網(wǎng)呈枝狀設(shè)置，其分支干管與主干管之間的夾角在45° 左右，從而大大減小了沿程和局部的流動(dòng)阻力，進(jìn)而降低了功耗。
3. 本發(fā)明的換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且成本較低，具有良好的應(yīng)用前景。


圖1是背景技術(shù)中板式換熱器的芯體的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1的俯視圖3是背景技術(shù)中芯體的基元的結(jié)構(gòu)示意圖4是背景技術(shù)中板式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖5是圖4中芯體的俯視圖6是圖4的換熱器中網(wǎng)管的結(jié)構(gòu)示意圖7是本發(fā)明實(shí)施例一的板式換熱器的俯視圖8是圖7的換熱器中網(wǎng)管的結(jié)構(gòu)示意圖9是本發(fā)明實(shí)施例二的板式換熱器的俯視圖IO是圖9的換熱器中網(wǎng)管的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中1、芯體；2、管網(wǎng)；3、框架；4、主干管；5、分支干管；6、進(jìn)
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述: 實(shí)施例一參見圖7 8所示， 一種板式換熱器，包括復(fù)數(shù)個(gè)芯體、管網(wǎng)2和框架， 所述管網(wǎng)2與芯體的流體進(jìn)口 6或出口配合連接，所述管網(wǎng)2由主干管4和 分支干管5組成，所述芯體呈倒金字塔形布置；所述管網(wǎng)2呈枝狀，分支干 管5沿主干管4對(duì)稱設(shè)置。所述芯體為25個(gè)，各層芯體的數(shù)量從上至下依 次為9、 7、 5、 3和1，構(gòu)成倒金字塔形。
上文中，所述芯體呈倒金字塔形排列，即芯體沿著中心線左右對(duì)稱布置， 整體呈倒金字塔形，如圖7所示；所述管網(wǎng)呈枝狀，分支干管沿主干管對(duì)稱 設(shè)置，即主干管在中心線的位置，分支干管沿著中心線左右散開，呈枝狀， 與植物樹葉的流體分配莖脈類似，如圖8所示。所述管網(wǎng)與芯體的流體進(jìn)口 或出口的連接結(jié)構(gòu)是現(xiàn)有技術(shù)，每個(gè)換熱器的管網(wǎng)為4個(gè)，分別是熱流體進(jìn) 口管網(wǎng)、熱流體出口管網(wǎng)、冷流體進(jìn)口管網(wǎng)和冷流體出口管網(wǎng)，每個(gè)管網(wǎng)的 形狀均類似，只是設(shè)置的位置不同。所述芯體是現(xiàn)有技術(shù)，其基元平板可以 是平直形的，也可以在平板上壓制出各種波紋，或者添加翅片，以增加流體 擾動(dòng)，提髙換熱效率。
上述技術(shù)方案中，所述管網(wǎng)的主干管的管徑大于分支干管的管徑。即管 網(wǎng)主干管相對(duì)于分支管線粗一些，這樣可以減小管線上的流動(dòng)阻力，減少功 耗。此外，沿流體流動(dòng)方向，管網(wǎng)的主干管和分支干管的管徑均由粗到細(xì)變 化。這也是模擬植物樹葉的莖脈有粗到細(xì)的變化，以減小管線上的流動(dòng)阻力， 減少功耗。
本發(fā)明的工作原理是以熱流體的進(jìn)口管網(wǎng)為例，熱流體先從管網(wǎng)的主 干管進(jìn)入，然后沿著主干管左右分開，進(jìn)入各分支干管，再由各分支干管進(jìn) 入各個(gè)芯體的熱流體進(jìn)口，從而完成熱流體的進(jìn)入過程。熱流體的出口管網(wǎng)、 冷流體的進(jìn)口管網(wǎng)及冷流體的出口管網(wǎng)的工作過程相同。
實(shí)施例二
參見圖9~10所示， 一種板式換熱器，包括復(fù)數(shù)個(gè)芯體、4個(gè)管網(wǎng)和框架； 所述4個(gè)管網(wǎng)兩兩設(shè)置于芯體的兩端，并分別與芯體的冷、熱流體的進(jìn)口或 出口配合連接；所述管網(wǎng)由主干管和分支干管組成，所述芯體呈菱形布置； 所述4個(gè)管網(wǎng)均呈菱形，主干管平行于所述菱形的對(duì)稱軸，分支干管沿主干 管對(duì)稱設(shè)置。
本實(shí)施例的換熱器整體呈菱形，在實(shí)際應(yīng)用中更便于施工和布置。
權(quán)利要求
1. 一種板式換熱器，包括復(fù)數(shù)個(gè)芯體(1)、4個(gè)管網(wǎng)(2)和框架(3)；所述4個(gè)管網(wǎng)(2)兩兩設(shè)置于芯體的兩端，并分別與芯體的冷、熱流體的進(jìn)口或出口配合連接；所述管網(wǎng)(2)由主干管(4)和分支干管(5)組成，其特征在于所述芯體(1)呈等腰三角形布置；所述4個(gè)管網(wǎng)(2)均呈枝狀，主干管(4)平行于所述等腰三角形的對(duì)稱軸，分支干管(5)沿主干管(4)對(duì)稱設(shè)置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的板式換熱器，其特征在于所述管網(wǎng)的主干 管的管徑大于分支干管的管徑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的板式換熱器，其特征在于沿流體流動(dòng)方向， 管網(wǎng)的主干管和分支干管的管徑均由粗到細(xì)變化。
4. 一種板式換熱器，包括復(fù)數(shù)個(gè)芯體、4個(gè)管網(wǎng)和框架；所述4個(gè)管網(wǎng) 兩兩設(shè)置于芯體的兩端，并分別與芯體的冷、熱流體的進(jìn)口或出口配合連接； 所述管網(wǎng)由主干管和分支干管組成，其特征在于所述芯體呈菱形布置；所 述4個(gè)管網(wǎng)均呈菱形，主干管平行于所述菱形的對(duì)稱軸，分支干管沿主干管 對(duì)稱設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種板式換熱器，包括復(fù)數(shù)個(gè)芯體、4個(gè)管網(wǎng)和框架；所述4個(gè)管網(wǎng)兩兩設(shè)置于芯體的兩端，并分別與芯體的冷、熱流體的進(jìn)口或出口配合連接；所述管網(wǎng)由主干管和分支干管組成，所述芯體呈等腰三角形布置；所述4個(gè)管網(wǎng)均呈枝狀，主干管平行于所述等腰三角形的對(duì)稱軸，分支干管沿主干管對(duì)稱設(shè)置。本發(fā)明突破傳統(tǒng)的換熱器設(shè)計(jì)思想，從流動(dòng)特性開始選擇適合流動(dòng)和換熱的幾何形狀，從而大大提高了換熱器的換熱效率高、減少了流動(dòng)阻力，進(jìn)而降低了功耗。
文檔編號(hào)F28D9/00GK101509735SQ200910025498
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月3日
發(fā)明者張曉暉 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)