手风琴式换热器及应用制造技术

本发明专利技术的手风琴换热器，是薄板冲压反复折叠摞叠在一起形成若干狭长的手风琴的第一流道和第二流道，再用封板和封条分别对手风琴的流道和相应端部进行封堵就形成流道进出口并在其上设置进出口汇集箱，由此形成第一换热通路对第二换热通路之间进行换热的手风琴式换热器并可形成多种结构和多种功能装置。热器并可形成多种结构和多种功能装置。热器并可形成多种结构和多种功能装置。

【技术实现步骤摘要】
手风琴式换热器及应用


[0001]本专利技术涉及工程热物理及节能
，特别是涉及一种手风琴换热器及应用。

技术介绍

[0002]换热器是被广泛应用于国民经济个领域并与人类生活息息相关的节能降耗的关键设备，目前在用的换热器的性能和质量以及造价都不同程度存在这样或那样问题，如微通道板式换热器进出口设置可靠性差并处于错流换热使整体热负荷不平衡且造价高，翅片板(管)式换热器适应气液之间换热但耗材和造价高、翅片侧流阻大使耗能也高并且不易形成蒸发器和冷凝器的变截面流道以及余热回收、尤其不适宜高温工况，内燃机尾气净化装置无法进行温度调节而使冷启动时不工作、再生时高温烧熔和热应力发生裂损、低温催化还原效果不佳，民用空调只是热量的户内外搬运的温度调节而未利用热量且无新鲜空气调节、尤其是人员较多场所在冬季用风机直排换气而未回收热量，余热制冷也存在装置庞大、或制冷性能和性价比低等不能实用且没有真正意义的热泵，解决这些问题以提高能源利用率并早日实现碳达峰目标需要一种更先进的传热性能和性价比均高的新换热结构技术。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种传热系数和可靠性高、单位结构换热面积和机械强度大、换热器整体流阻小、适应不同工质传热并能够实现机械化连续生产，且用材少、制造成本低、市场竞争力强的更加高效、紧凑、低价的一次原表面手风琴式换热器。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种以手风琴流道为主要结构构成的第一换热通路对第二开放式换热通路之间进行换热的手风琴开放式换热器，包括手风琴、封条、封板、带有总进口的第一进口汇集箱和带有总出口的第一出口汇集箱；手风琴是一种换热结构，是在金属的薄板上，按相同长度设置若干个面积相同、间隔相等的换热面单元并在其上冲压各种形状后再反复折叠且保证折叠后的各个换热面单元连接摞叠在一起、形成由薄板隔开和换热面单元传导热量的并由薄板的一面壁面构成的一侧的第一流道和薄板的另一面壁面构成的另一侧的第二流道，换热流道的换热面单元相互平行则形成两侧的流道横截面均为狭长矩形的方体形换热结构、换热面单元相互不平行则形成两侧的流道的横截面至少有一侧为狭长扇环形的扇环体或筒体形换热结构，扇环体和筒体形换热结构的两侧换热流道的宽度至少有一侧是不等宽的；第一流道的两个换热面单元之间的距离为第一流道的宽度、其折弯处为第一流道的齿峰，第二流道的两个换热面单元之间的距离为第二流道的宽度、其折弯处为第二流道的齿峰，相邻的第一流道的齿峰与第二流道的齿峰的垂直距离为流道的高度，薄板的宽度为流道的长度；若干个如手风琴狭长状的第一流道和第二流道相互间隔地连接摞叠在一起成为紧凑型的手风琴的换热结构。
[0005]所述换热面单元，是构成手风琴的换热流道的换热壁面，一个换热面单元的一面位于一侧流道中、则其另一面一定位于另一侧流道中，换热面单元特征之一是隔离传质(传热工质)同时又起到传热的作用，其特征二是各个换热面单元是通过冲压各种形状后再折
叠并连接摞在一起、由此形成的流道内部无泄漏问题，特征三是薄板的一侧形成的各个换热面单元的壁面形状通过冲压折叠后均在一侧流道内、而另一侧的各个换热面单元的壁面形状在另一侧流道内，由此可将薄板的两面冲压成上下起伏高度不同的换热面单元的壁面并在折叠连接摞在一起后、起伏高的一侧流道的宽度宽于起伏矮的另一侧流道，即形成两侧流道不同宽度的换热结构；所以，换热面单元的壁面可以是表面平直的、也可以将壁面冲压成各种波纹的(连续波纹壁面、间断波纹壁面等)或各种凸台形的等等，换热面单元还可以是弯曲的抛物线形状，弯曲的抛物线形的换热面单元在冲压折叠连接摞在一起后形成第一流道和第二流道均是等宽流道的筒形换热结构。总之，换热面单元是在金属的薄板上按相同长度设置的若干个面积相同、间隔相等的相互连接的换热面，换热面单元的壁面可以是表面平直的、也可以是各种上下起伏高度相等或不等形状的波纹表面、还可以是弯曲的抛物形的，一侧形成的各个换热面单元的壁面形状通过冲压折叠连接摞在一起后均在一侧流道内、而另一侧的各个换热面单元的壁面形状在另一侧流道内，换热面单元的连续斜波纹在折叠后形成交叉波纹。
[0006]所述手风琴的换热流道，是薄板经过冲压折叠就形成了由薄板隔开和换热面单元传导热量的若干个狭长的一侧为第一流道和另一侧为第二流道且它们相互间隔地连接摞叠在一起成为紧凑型的手风琴的二侧换热流道，二侧换热流道的宽度可以相等也可以不相等且由换热面单元的各种壁面形成多种流道结构(平直流道、各种扰流波纹流道、交叉波纹和凸台等承压流道以及抛物形的各种流道等)，弯曲的抛物形的换热面单元2在折叠后可形成第一流道3和第二流道4均是等宽流道的筒形换热结构。
[0007]所述封条，是一种高强度耐温胶或金属窄带，用于封堵手风琴的流道的端部，用金属带封堵流道的端部时，是将其焊接在薄板的两边并于薄板一起反复折叠实现对各个流道的端部进行封堵，即2倍封条厚度＝流道宽度，封条的厚度刚好使得折叠连接摞在一起后与被封堵流道的宽度相等，由封条封堵的流道是等宽流道且流道口开在端侧面；用封条封堵的手风琴流道有三种方式，第一种是两端全部封堵，第二种是手风琴一侧流道的两端封堵，第三种是交替封堵，具体封堵方式要由手风琴的流道的进出口设置情况决定，并结合封板来实现。
[0008]所述封板及流道进出口，封板是用于封堵手风琴的任一侧的流道的金属板材，即将封板与任一侧流道的齿峰接触焊接，使被封堵侧流道成为一个个独立封闭的狭长流道，且流道的进出口设置在流道的端部并将另一侧流道的两端封堵(以保证端部进出口的独立性)；若将一侧流道的端部直接封堵，则该侧流道的进出口设置在流道的端侧面于该侧封板两端；交替封堵流道的端部时，封板封堵后形成流道的进出口一端在侧面、另一端在端部，即任一侧的流道的进出口有三种设置方式。
[0009]所述由封条和封板，是分别封堵手风琴的任一侧流道和相应端部形成三种流道的进出口并在其上设置进出口汇集箱，手风琴的任一侧流道被封板封堵则形成两端流道进出口并用封条封堵另一侧流道的两端，任一侧流道的端部被封条封堵则形成端侧面的流道进出口于封板的两端，流道的两端被封条交替封堵则形成一端在侧面于封板与封条之间另一端在端部的流道进出口即形成交替进出口；此外，封板的形状应与手风琴流道的整体形状相适应，其可以是平面的、也可以是扇环形或圆形板、还可以是凹形和L形的等等，由此形成方体形手风琴开放式换热器、扇环形体手风琴开放式换热器或圆筒形手风琴开放式换热器
等多种形状体，扇环形体和圆筒形的手风琴流道的换热平面位于轴截面上，所以，手风琴至少有一侧流道的横截面是不等宽微扇环形，微扇环形的流道的端部也是不等宽的且不宜采用封条封堵。
[0010]所述手风琴流道的第一进出口汇集箱，汇集箱是安装在手风琴流道进出口上并用于汇集和分配传热工质的箱体，汇集箱与流道进出口的结合处要相似应，因手风琴的第一流道进出口有三种设置方式，所以，带有总进口的第一进口汇集箱和带有总出口的第一出口汇集箱可以分别设在手风琴的任一侧流道的两端并封堵另一流道的两端，也可分别设在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手风琴开放式换热器，由手风琴(I1)、封条(5)、封板(II1)、带有总进口的第一进口汇集箱(6)和带有总出口的第一出口汇集箱(7)组成，其特征在于：A、所述的手风琴(I1)，是薄板(1)按相同的换热面单元(2)并在其上冲压各种形状后再反复折叠且保证折叠后的各个换热面单元(2)连接摞叠在一起形成薄板(1)隔开和换热面单元(2)传导热量的并由薄板(1)的一面壁面构成的一侧的第一流道(3)和薄板(1)的另一面壁面构成的另一侧的第二流道(4)，若干狭长的第一流道(3)和第二流道(4)相互间隔的连接摞叠在一起成为手风琴(I1)的换热结构，各个换热面单元(2)连接摞叠后互相平行则形成横截面为狭长矩形的方体形换热结构、否则不平行则形成横截面至少一侧为狭长扇环形的扇环体或筒体形换热结构；B、所述的换热面单元(2)，是在金属的薄板(1)上按相同长度设置的若干个面积相同、间隔相等的相互连接的换热面，换热面单元(2)的壁面可以是表面平直的、也可以是各种上下起伏高度相等或不等形状的波纹表面、还可以是弯曲的抛物形表面，一侧形成的各个换热面单元(2)的壁面形状通过冲压折叠后均在一侧流道内、而另一侧的各个换热面单元(2)的壁面形状在另一侧流道内，换热面单元(2)的连续斜波纹在折叠后形成交叉波纹；C、所述手风琴(I1)的换热流道，是薄板(1)经过冲压折叠就形成了由薄板(1)隔开和换热面单元(2)传导热量的若干个狭长的一侧为第一流道(3)和另一侧为第二流道(4)且它们相互间隔地连接摞叠在一起成为紧凑型的手风琴(I1)的二侧换热流道，二侧换热流道的宽度可以相等也可以不相等且由换热面单元(2)的各种壁面形成多种流道结构，弯曲的抛物形的换热面单元2在折叠后可形成第一流道3和第二流道4均是等宽换热流道的筒形换热结构；D、所述的封板(II1)和封条(5)，是分别封堵手风琴(I1)的任一侧流道和相应端部形成三种流道的进出口并在其上设置进出口汇集箱，手风琴(I1)的任一侧流道被封板(II1)封堵则形成两端流道进出口并用封条(5)封堵另一侧流道的两端，任一侧流道的端部被封条(5)封堵则形成端侧面的流道进出口于封板(II1)的两端，流道的两端被封条(5)交替封堵则形成一端在侧面于封板(II1)与封条(5)之间另一端在端部的流道进出口；E、所述的带有总进口的第一进口汇集箱(6)和带有总出口的第一出口汇集箱(7)，是安装在封板(II1)和封条(5)封堵手风琴(I1)形成的流道的进出口上并有三种方式，以形成带总进口的第一进口汇集箱(6)、手风琴(I1)的第一流道(3)、带总出口的第一出口汇集箱(7)的手风琴(I1)的第一换热通路，并对开放的第二流道(4)之间进行换热的手风琴开放式换热器，汇集箱内可设置隔板使手风琴(I1)的第一流道(3)形成来回往返的等截面流道或变截面流道，渐扩式变截面流道为蒸发式换热器、渐缩式变截面流道为冷凝式换热器。2.应用如权利要求1所述的手风琴式换热结构，其特征在于，用封板(II2)和封条(5)分别对手风琴(I1)的另一侧流道和相应端部进行封堵以形成该侧流道进出口并在其上再设置带有总进口的第二进口汇集箱(8)和带有总出口的第二出口汇集箱(9)，由此依次形成了带总进口的第二进口汇集箱(8)、手风琴第二流道(4)、带总出口的第二出口汇集箱(9)的手风琴的第二换热通路并对第一换热通路进行换热的手风琴式换热器。3.应用如权利要求1所述的双手风琴开放式换热器，其特征在于，用封板(II1)和封条(5)对称分别封堵手风琴(I2)的第一流道(3)和第二流道(4)的端部，使手风琴(I2)的第一流道(3)的进出口和手风琴(I1)的第二流道(4)的进出口分别汇合为带总进口的进口汇集
箱(10)和带总出口的出口汇集箱(11)于两端，由此依次形成带总进口的进口汇集箱(10)、手风琴(I1)的第二流道(4)与手风琴(I2)的第一流道(3)并联、带总出口的出口汇集箱(11)的换热通路，并分别与手风琴(I1)的开放第一流道(3)和手风琴(I2)的开放第二流道(4)的进行换热的换热通路。4.应用如权利要求1所述的燃气蒸锅，其特征在于，手风琴(I1)为圆筒形状的竖直结构，并用圆形封板(II1)封堵外侧的第一流道(3)、用封条(5)封堵手风琴(I1)的第一流道(3)的上端和第二流道(4)的下端，使环形的第一出口汇集箱(7)设置在圆形封板(II1)的上边缘与封条(5)之间，所述第一进口汇集箱(10)是一夹套釜并设置在筒形手风琴(I1)的下端，夹套釜的上部的环形夹套与筒形手风琴(I1)的下端部相适应并固接密封使夹套釜的内套釜为锅底(14)，夹套釜的外套釜的中心处为总进口并设有燃气灶(15)，由此依次形成外套釜的中心处的燃气灶(15)、夹套釜、手风琴(I1)的第一流道(3)、带总出口的第一出口汇集箱(7)的换热通路，并与筒形手风琴(I1)的第二流道(4)之间的换热结构。5.应用如权利要求1所述的柴油机尾气微粒捕集器，其特征在于，所述手风琴(I1)为圆筒状且封板(II1)置于其外侧，封板(II2)是穿孔管且其内设有穿孔的宽窄间隔的肋片(17)并置于筒形手风琴(I1)的筒内与第一流道(3)的齿峰焊接，带穿孔的肋片(17)的穿孔管(II2)内和手风琴流道(I1)的第二流道(4)内均设置有碳化硅等陶瓷载体材料形成截面如同“太阳花”似的壁流式微粒捕集结构(16)，在“太阳花”式微粒捕集结构(16)的两端分别设有带总进口的进口汇集箱(12)和带总出口的出口汇集箱(13)，由此依次形成带总进口的进口汇集箱(12)、“太阳花”式微粒捕集结构(16)、带总出口的出口汇集箱(13)的柴油机尾气微颗粒过滤通路；手风琴(I1)的外侧的第一流道(3)的换热壁面为交叉波纹或凸台式等宽流道，手风琴流道(I1)的内侧的第二流道(4)的横截面为外宽内窄的扇环形流道。6.应用如权利要求2所述的氧化催化器与颗粒过滤器紧密耦合并具有消声性能的柴油机尾气净化装置，其特征在于，第一手风琴换热器(48)和第二手风琴换热器(49)均为圆筒形且其第一流道(3)的带有总进口的进口汇集箱(6)和带有总出口的出口汇集箱(7)各设在两圆筒的两端的外侧、其第二流道(4)的进出口汇集...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘福贵，刘磊，
申请(专利权)人：刘福贵，
类型：发明
国别省市：