间接热交换器制造技术

一种用于盒式热交换器中的盒，所述盒具有入口和出口，并且包括上板和下板。上板和下板围绕盒的边缘区域密封在一起，由此在盒内且在入口和出口之间形成流动路径。板形成有冲压图案，所述冲压图案与平板表面相比增加了板的表面积。所述冲压图案包括一系列焊接点，由此将上板和下板在点位置处焊接或结合在一起。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】间接热交换器
本申请总体上涉及间接热交换器，例如闭环回路流体冷却器、流体加热器、冷凝器、蒸发器、蓄热系统、空气冷却器、空气加热器等。更具体地，本申请涉及盒式间接蒸发热交换器。
技术介绍
间接蒸发热交换器由堆叠并连接在一起的一束或多束单独的盒制成。每个盒由薄壁传导材料(例如，铜、铝、钢等)形成的两个大体扁平的板制成，并且板的周边密封在一起，使得内部流体可以在入口和出口之间流动通过盒，而不会通过外边缘泄漏。在盒的外部，外部流体(例如，空气、水或其组合)在盒的表面上流动。通过该过程，热通过盒板从高温流体间接地传递到低温流体。从热传递的角度看，盒使用壁相对较薄的板更为有效，原因是较薄的材料与较厚的壁相比将具有更高的热传递速率。然而，从结构的角度看，较厚的壁提供了比薄壁更大的结构稳定性，这在盒承受相对较高水平的内部压力的情况下可能很重要。为了在避免相关的结构问题的同时实现薄壁盒的热传递益处，可以在板之间的多个点处通过焊接线将盒焊接在一起。这些焊接线有助于将板固定在一起，并且允许盒承受高内部压力，但是它们又降低了热传递能力，原因是线的长度往往会限制流体通过盒的流率。而且，这些焊接线往往不会在盒的表面区域以及未焊接部分上混合外部流体，由此进一步抑制了热传递性能。
技术实现思路
本申请描述了用于盒式热交换器中的盒。所述盒具有入口和出口，并且包括上板和下板。上板和下板围绕盒的边缘区域(即，不包括入口和出口的周边的至少一部分)密封在一起，由此在盒内且在入口和出口之间形成流动路径。板形成有冲压图案，所述冲压图案与平板表面相比增加了板的表面积。图案包括一系列焊接点，由此将上板和下板在点位置处焊接或结合在一起。形成该构造的板中的冲压图案可以导致：(1)增加内部和外部热传递速率；(2)减小压降以增加空气流率；(3)以较低的制造成本形成一体式集管；以及(4)抵抗内部液压的改善的结构刚性。附图说明图1是根据本申请描述的示例的冷却塔中的热交换器的前视图。图2是根据本文描述的示例的冷却塔中的另一热交换器的前视图。图3A是根据本文描述的示例的用于热交换器的盒的等距视图。图3B是图3A的盒的剖视等距视图。图3C是沿着线A-A截取的图3A的盒的横截面图。图4A是根据本文描述的示例的用于热交换器中的盒束的前视图。图4B是图4A的盒束的侧视图。图4C是图4A和4B的盒束的变型的侧视图。图4D是根据本文描述的示例的用于形成盒束的多个盒的俯视图。图4E是根据本文描述的示例的用于形成盒束的另外的多个盒的俯视图。图5A是根据本文描述的示例的另一盒束的前视图。图5B是图5A的盒束的俯视图。图6A是根据本文描述的示例的用于形成盒的盒板的前视图。图6B至6H是在不同位置处截取的图6A的盒板的横截面侧视图和替代的横截面侧视图。图7A是根据本文描述的示例的具有盒板图案的盒的等距视图。图7B和7C是具有图7A的盒的盒板图案的盒束的侧视图。具体实施方式本申请描述了一种包括堆叠盒束的间接热交换器。单独的盒包括一对传导板，所述一对传导板围绕周边密封并形成允许内部流体通过的入口和出口。盒的板形成(例如冲压)为具有三维表面图案，所述三维表面图案改善内部流体热传递速率而没有明显增加盒内的压降。在一些示例中，冲压图案采取两个相交的正弦波图案的形式。即，该图案可以采取沿第一方向在盒板表面上延伸的第一正弦波图案和沿与第一方向不同的第二方向在盒板表面上延伸的第二独立正弦波图案的形式。应当注意，在整个申请中，术语“正弦”是指任何波形的振荡图案。术语“正弦”表示在指定的振荡中包括多个独立的波峰和波谷的图案，并且不应理解为表示必须能够根据基于“正弦”的数学方程式绘制的图案。正弦图案整体倾斜，原因在于它们具有大体光滑且圆形或弧形的图案而没有尖角或顶点。应用于所述盒的图案有助于在不明显增加压降的情况下改善外部显热和蒸发热的热传递速率。此外，该图案还有助于增加盒的结构稳定性并且抵抗可以由高内部压力引起的变形，而不会增加盒板的厚度(并由此降低热传递效率)。表面图案是自适应的，使得其可以适应盒、流体入口和出口的各种尺寸、形状和形式。体现这些改进的表面图案的各种示例在本文中进行描述和图示。所述的盒可以一起形成以便形成盒束，所述盒束可以在热交换器装置中使用。盒表面图案可以用于多种目的。例如，该图案可以促进内部流体的混合和加速，由此提高盒的对流热传递系数。此外，该图案可以用于从大体平坦的表面增加热传递表面区域以用于进行大量的热传递。另外，该图案可以帮助控制外部流体的混合以增加对流和蒸发的热传递速率。因此，与具有大体光滑和平坦的表面区域的类似类型的盒式热交换器相比，表面图案可以得到热传递速率的明显改善和明显降低成本的组合，原因是与没有表面图案的典型独立盒式热交换器相比可以使用薄得多的材料。如上所述，用于热交换器的盒由两块板(即上板和下板)形成，这两块板密封在一起以在允许流体进入盒的盒入口和流体从盒排出所通过的出口之间形成封闭流动路径。上板和下板都被冲压或以其他方式压印有表面图案。表面图案大致相似、或者甚至是相同的，以使得它们在上板和下板之间形成大致均匀的厚度间隙。这两块板的外边缘附近的区域是渐缩的，以使得板的外边缘形成接触表面，所述接触表面允许这两块板结合、焊接或以其他方式密封在一起。板边缘也可以通过钎焊密封或者通过使用垫片、折边、接缝或其他密封方法密封。通常，上板和下板的中心部分(即，从边缘明显去除的部分)大体上是平坦的。当然，这是指板的平均中心平面，而不是板的表面，由于冲压表面图案，所述板的表面不一定是平坦的。然而，在一些示例中，板可以采取大体弯曲(例如，凸)的形状，由此形成枕形盒。在一个示例中，板的表面图案包括彼此交叉的两个不同尺寸、大体为正弦的表面形状。当从对角线方向到大体内部流体流动方向观察时，图案将具有小的、重复的、大体为正弦的横截面区域，该横截面区域具有副谷和副脊。大体正弦形状可以全部由弯曲表面构成、由弯曲表面和平坦表面的组合构成、或者全部由平坦表面构成。当从对角线方向到可以大体垂直于或平行于内部流体流动方向的外部流体流动方向观察时，图案将具有大的、重复的、大体为正弦的横截面区域，该横截面区域具有主谷和主脊。在图3A和3B所示的实施例中示出了这样的示例图案。上板和下板之间的间隔或间隙设计得足够大，以使内部流体和一些小颗粒都能流动通过，并且使内侧流体压降保持在合理的设计极限内；同时又要设计得足够小，以保持内部流体速度高并且因此保持内部热传递系数高。盒束中的盒之间的间隙被选择成使得可以将体积流率大的低密度流体(例如空气)用作外部流体，从而允许合理的外部压降。该图案还包括浅凹或平坦区域，其中两块板彼此接触以进行点焊或其他形式的接合(包括铜焊、紧固、铆接、粘附、胶合等)，这些浅凹或平坦区域可以分布在整个上板和下板上。点焊可以均匀地分布或以几何图案分布。点焊可以防止由于内部流体压力或其他作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于热交换器的盒，其包括：/n-入口；/n-出口；/n-上板；以及/n-下板，/n其中所述上板围绕边缘焊接到所述下板以围绕所述盒的边缘区域密封在一起，从而在所述盒内且在所述入口和所述出口之间形成流动路径，所述流动路径沿着所述盒的纵向轴线延伸，所述纵向轴线垂直于所述盒的水平轴线，/n其中所述上板和所述下板都形成有增加所述板的表面积的至少一个冲压图案，并且/n其中所述至少一个冲压图案包括第一正弦波图案以及与所述第一正弦波图案相交的第二正弦波图案。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180105 US 15/863,1961.一种用于热交换器的盒，其包括：
-入口；
-出口；
-上板；以及
-下板，
其中所述上板围绕边缘焊接到所述下板以围绕所述盒的边缘区域密封在一起，从而在所述盒内且在所述入口和所述出口之间形成流动路径，所述流动路径沿着所述盒的纵向轴线延伸，所述纵向轴线垂直于所述盒的水平轴线，
其中所述上板和所述下板都形成有增加所述板的表面积的至少一个冲压图案，并且
其中所述至少一个冲压图案包括第一正弦波图案以及与所述第一正弦波图案相交的第二正弦波图案。


2.根据权利要求1所述的盒，其中所述冲压图案包括一系列焊接点，由此所述上板和所述下板焊接或结合在一起。


3.根据权利要求1所述的盒，其中所述第一正弦波图案包括多个波顶点线，其中所述波顶点线相对于所述盒的水平轴线以角度α延伸，其中角度α在约0°至约25°之间。


4.根据权利要求3所述的盒，其中所述第二正弦波图案包括多个主谷线，其中所述主谷线相对于所述盒的纵向轴线以角度θ延伸，其中所述角度θ在约15°至约45°之间。


5.根据权利要求4所述的盒，其中所述冲压图案包括将所述上板和所述下板焊接在一起的一系列焊接点，其中所述焊接点位于波顶点线之间。


6.根据权利要求1所述的盒，其中所述至少一个冲压图案包括至少两个冲压图案和将所述冲压图案分离的焊缝。


7.根据权利要求1所述的盒，其中所述入口包括垂直于所述上板和所述下板延伸的升高的流体入口部分，并且其中所述出口包括垂直于所述上板和所述下板延伸的升高的流体出口部分。


8.根据权利要求7所述的盒，其中所述升高的流体入口部分构造成与另一盒的升高的流体入口部分连接以形成盒束的流体入口集管，并且其中所述升高的流体出口部分构造成与另一盒的升高的流体出口部分连接以形成所述盒束的流体出口集管。


9.根据权利要求7所述的盒，其中所述升高的流体入口部分构造成与入口管连接，并且其中所述升高的流体出口部分构造成与出口管连接。


10.根据权利要求7所述的盒，其中所述升高的流体入口部分的至少一个端部和所述升高的流体出口部分的至少一个端部用封隔板密封。


11.一种用于热交换器的盒束，所述盒束包括：
-约束在一起的...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·K·希恩，
申请(专利权)人：巴尔的摩汽圈公司，
类型：发明
国别省市：美国;US