具有优化的流体通道的热交换器制造技术

本发明专利技术涉及一种热交换器，该热交换器被配置为允许在由热交换器的板(14a，14b)和翅片(16a，16b)形成的通路路径中循环的第一流体和第二流体之间进行热交换，第一流体和第二流体在多个通路通道(10)中流动，每个通路通道包括两个相邻的板和两个相邻的翅片限定的封闭空间(12)，其特征在于，每个板沿遵循至少第一振荡曲线的非平面表面延伸，并且每个翅片还遵循沿着至少一个第二主方向的至少一条第二振荡曲线，使得每个通路路径允许流体沿着流体方向在封闭空间内流动，所述流动方向由作为至少第一振荡曲线和第二振荡曲线的组合的母线限定。一振荡曲线和第二振荡曲线的组合的母线限定。一振荡曲线和第二振荡曲线的组合的母线限定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有优化的流体通道的热交换器


[0001]本专利技术涉及一种热交换器，尤其涉及一种板翅式热交换器，可用于例如航空、铁路或陆地车辆的空调系统中。

技术介绍

[0002]热交换器用于允许在至少两种流体之间进行热交换，尤其是利用流体中的一种流体冷却或加热流体中的另一种流体。热交换器用于许多场合，尤其是用在航空、铁路或陆地车辆的空调系统中，其中热交换器尤其允许在不同的空调阶段调节由空调系统所调节的空气的温度。
[0003]在不同类型的热交换器中，板翅式热交换器形成一种使用板和翅片室在流体之间传递热量的设计类型。由板和翅片形成的循环通道允许每种流体循环而不会与其他流体混合，同时使传热面积/体积比最大化。这些类型的交换器因其紧凑的尺寸和轻巧的重量，同时具有良好的性能，而在运输行业、尤其是在航空运输领域中受到青睐。
[0004]几十年来，板式热交换器是由一系列的平板制造的，这些平板之间布置有由波纹板形成的翅片，波纹板形成用于各种流体的循环通道。板和翅片独立制造然后钎焊在一起，形成热交换器。平板和波纹板都是金属的，例如铝的或铝合金的，或不锈钢的。
[0005]由波纹板形成的翅片的几何形状可以是多种多样的，例如矩形、三角形、波浪形等。根据交换面、压降等方面的需要，可以采用不同的配置。
[0006]本专利技术寻求通过最小化由于每种流体通过交换器而产生的压降来最大化流体间的热交换，尤其是对于当其通过交换器时被加热的流体。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种优化的热交换器。<br/>[0008]本专利技术的目的尤其是在至少一个实施方案中提供一种热交换器，其最大限度地进行热交换。
[0009]本专利技术的目的还在于，在本专利技术的至少一个实施方案中提供一种将压降最小化的热交换器。
[0010]本专利技术的目的还在于，在本专利技术的至少一个实施例中提供一种体积小、重量轻的热交换器。
[0011]本专利技术的目的还在于，在本专利技术的至少一个实施方案中提供一种紧凑的热交换器，其可用于航空、铁路或陆地车辆中，尤其是用于空调系统中。
[0012]为此，本专利技术涉及一种热交换器，被配置为允许分别在至少第一通路路径和第二通路路径中循环的第一流体和第二流体之间进行热交换，所述通路路径由热交换器的板和翅片形成、并被配置用于将每种流体从流体入口引导到流体出口，所述流体在多个通路通道中流动，每个通路通道由两个相邻的板和两个相邻的翅片所限定的封闭空间形成。
[0013]其特征在于，每个板沿一个非平面表面延伸，该非平面表面限定在相关的通路路
径的流体入口和流体出口之间，所述非平面表面跟随沿着第一主方向围绕板的平均表面振荡的至少一条第一振荡曲线，以及每个翅片包括上边缘和下边缘，所述上边缘被配置用于与相邻的板中的一个板接触，该相邻的板中的一个称为上板，所述下边缘被配置用于与相邻的板中的另一个板接触，该相邻的板中的另一个板称为下板，每个翅片还跟随沿至少一个第二主方向围绕翅片的平均表面的至少一条第二振荡曲线，以便每个通路路径允许流体沿流体入口和流体出口之间的流体方向在封闭空间内流动，该流体方向称为流动轴线，由母线在曲线的任何一点上定义，所述母线是至少第一振荡曲线和第二振荡曲线在每个点的组合。
[0014]因此，与传统的板翅式热交换器相比，根据本专利技术的热交换器，由于由作为至少两条振荡曲线的组合的母线所生成的通路通道的特殊几何形状，可以最大化流体之间的交换表面，同时在压降方面保持良好性能。振荡曲线的组合允许获得不同形状的母线，从而能够形成任何几何形状类型。
[0015]板和翅片各自遵循振荡曲线，允许增加交换表面而不对压力损失产生明显的影响。
[0016]尤其是，对于质量至少减少40％和有效体积减少20％，热交换效率提高了35％左右。
[0017]在热交换器中形成通道尤其允许比具有多条路径的热交换器低得多的压降，其中流体可以借由分支遵循多条路径，所述分支由热交换器的包含其他流体的通道形成。
[0018]振荡曲线是交替地位于相对于该振荡曲线的平均曲线的一侧和另一侧的曲线。根据本专利技术的某些变型，振荡曲线可以是周期性的：例如，曲线可以是正弦的、三角形的等。
[0019]根据本专利技术有益的是：
[0020]第一条曲线和第二条曲线具有以下特点：
[0021]‑
0.1&lt;γ&lt;1
[0022]‑
0.2&lt;ε&lt;5
[0023]γ等于曲线的平均振幅除以曲线的平均周期，ε等于曲线的平均间距除以曲线的振幅。
[0024]在图2的例子中显示的两个正弦曲线形成了参考图1所示的通路通道的母线，曲线20b在X方向延伸，包括：波峰或顶点，每一者形成波峰线；以及包括波谷，每一者形成波谷线。波峰部分和波谷部分在Y方向上交替排列，这是振荡曲线围绕x轴的特征。曲线上的每个点都可以用一个坐标来表示，这个坐标可以用x轴和y轴来表示。曲线上的每一个独特的点都有一个单一的x轴坐标值，但由于曲线的振荡，曲线上的多个点有相同的y轴坐标值。
[0025]同样地，曲线20a围绕x轴振荡并沿z轴振荡。
[0026]当曲线20a或20b围绕其振荡的平均曲线不是直线时，在曲线的每一点上用对应于曲线在这一点上的平均曲线的切线的主方向X来表示。
[0027]顶点和波谷之间的高度差代表振幅。平均振幅也指顶点和波谷之间的平均高度差。
[0028]两个相邻顶点之间相对于y轴的距离代表周期；平均周期指两个连续顶点之间的平均距离。
[0029]两个相邻的通路通道之间的距离由间距来定义。平均间距也指两个通道之间的平
均距离。
[0030]根据本专利技术的这一方面，这些特性使得在允许增加热交换表面的同时确保低的压降成为可能。相对于周期或间距而言，过大的平均振幅会导致明显的压力下降，尽管热交换表面有明显的增加。这些特性使交换表面的增加和压降之间有了很好的折中。
[0031]根据本专利技术有利的是，第一曲线和/或第二曲线是连续的。
[0032]根据本专利技术有利的是，第一曲线和/或第二曲线是不连续的。
[0033]根据本专利技术的这些方面，每条曲线可以是不连续的或连续的。不连续的曲线使得有可能进一步增加热交换表面，而连续的曲线对压降的影响较小。
[0034]有利的是，根据本专利技术，第一曲线和/或第二曲线是以可变振幅和/或以可变频率进行振荡的。
[0035]根据本专利技术的这个方面，曲线的振幅或振荡频率是可变的，这允许例如在通道的上游或下游调整流体的压降或热交换。
[0036]有利的是，根据本专利技术，流体是气态的或液态的。
[0037]根据本专利技术的这一方面，热交换器可以在不同的情况下使用。尤其是，热交换器可用于气体和气体之间、气体和液体之间或液体和液体之间发生热交换的运输领域(航空、铁路、陆地等)。这些不同类型的流体中的每一者可以是热源或冷源。
[0038]根据本专利技术有利的是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种热交换器，被配置为允许第一流体和第二流体之间的热交换，所述第一流体和所述第二流体分别在至少第一通路路径和第二通路路径中循环，所述通路路径(30，210a，210b，220a，220b)由所述热交换器的板(14a，14b，114)和翅片(16a，16b，116)形成，并被配置用于将每个流体从流体入口引导到流体出口，所述流体在多个通路通道(10，110)中流动，每个通路通道包括由两个相邻的板和两个相邻的翅片所限定的封闭空间(12)，其特征在于，每个板沿非平面表面延伸，该非平面表面限定在相关的通路路径的所述流体入口和所述流体出口之间，所述非平面表面跟随沿着至少一个第一主方向围绕板的平均表面的至少一条第一振荡曲线(20a)，以及每个翅片包括上边缘和下边缘，所述上边缘被配置成与所述相邻的板中的一个板，即上板，接触，所述下边缘被配置成与所述相邻的板中的另一个板，即下板，接触，每个翅片还跟随沿着至少一个第二主方向围绕翅片的平均表面的至少一条第二振荡曲线(20b)，以便每个通路路径允许流体沿所述流体入口和所述流体出口之间的流体方向，即流动轴线(18，118)，在所述封闭空间内流动，所述流动轴线由母线在所述曲线的任一点上定义，所述母线是至少第一振荡曲线和第二振荡曲线在每个点的组合。2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，第一曲线(20a)和第二曲线(20b...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：利勃海尔航空航天图卢兹有限公司，
类型：发明
国别省市：