一种设置多折流直板的板式换热器制造技术

本发明专利技术提供了一种设置多折流直板的板式换热器，从上到下依次设置第一层

【技术实现步骤摘要】
一种设置多折流直板的板式换热器


[0001]本专利技术涉及一种换热器技术，尤其涉及一种板式换热器
。

技术介绍

[0002]换热器是将冷热流体进行热量交换的设备，也称热交换器
。
换热器在诸多领域均被广泛应用
。
在如电子，石化，通信，航空航天等领域由于其工作场景较为特殊，因此对换热器的尺寸和重量有着特殊要求，且要求其换热能力更强
。1981
年有学者提出利用微通道进行散热，既可以缩小换热器的体积又可以利用微通道较高的比表面积大幅提高其换热能力
。
然而其虽然换热能力较强，但由于微通道的水力直径较小其整体的压力损失也较高
。
[0003]平板式换热器是目前各类换热器中换热效率最高的一种换热器，它具有占用空间小，安装拆卸方便的优点
。
其由冲压成形的凹凸不锈钢板组成，两相邻板片之间的凹凸纹路成
180
度相对组合，因此板式热交换器两板片之间的凹凸脊线形成了交错的接触点，将接触点以真空焊接方式结合后，就形成了板式热交换器的耐高压交错流通结构，这些交错的流通结构使得板式热交换器内的冷热液体产生强烈紊流而达到高换热效果
。
[0004]扁平管近些年被广泛应用于汽车空调单元以及住宅或商业空调换热器
。
此种扁平管内部设置多个小的通道，在使用时，换热液体流过扁平管内的多个通道
。
因为扁平管换热面积大，因此能够大大提高换热效果
。
[0005]平板式换热器被广泛应用于化工
、
石油
、
制冷
、
核能和动力等工业，由于世界性的能源危机，为了降低能耗，工业生产中对换热器的需求量也越来越多，对换热器的质量要求也越来越高
。
近几十年来，虽然紧凑式换热器
(
板式
、
板翅式
、
压焊板式换热器等
)、
热管式换热器
、
直接接触式换热器等得到了迅速的发展，但由于管壳式换热器具有高度的可靠性和广泛的适应性，其仍占据产量和用量的统治地位，据相关统计，目前工业装置中管壳式换热器的用量仍占全部换热器用量的
70
％左右
。
[0006]平板式换热器结垢后，采取常规的蒸汽清扫
、
反冲洗等方式对换热器进行清洗，生产实践证明，效果不是很好
。
只能将换热器的封头拆卸下来，采用物理清理的方式，但采取该种方式进行清洗，操作复杂
、
耗时长，人力
、
物力投资较大，对连续化的工业生产带来极大的困难
。
[0007]在制冷设备中，各种制冷换热器是不可或缺的关键设备，也是能够改善其性能的重要设备
。
在小型制冷系统中，人们对换热器的质量
、
体积和换热性能提出了越来越高的要求
。
普通的翅片管式换热器，翅片与管路之间存在较大的间隙热阻，削弱换热效果，且尺寸体积较大，不利于系统的小型化
、
轻量化
。
但在间壁式微型换热器中，换热片通过钎焊连接在一起，提高了换热效率
。
且间壁式微型换热器具有尺寸小
、
传热系数较高等突出优点，在小型制冷系统中的应用越来越普遍
。
[0008]在间接液体冷却方案中，采用换热器进行换热
。
换热器是一个内有流道结构的金属换热器件，通常由铜或铝制成
。
将换热液体与换热器底板底面直接接触，传热的热量传导至换热器，然后换热器与内部的冷却液体进行对流换热将热量带走
。
整个液冷系统利用泵
为工质的循环提供动力，相对于风冷系统，液冷系统结构更加紧凑
。
而且所使用的冷却液体多为与换热器材料兼容的去离子水
、
指定百分比的乙二醇
—
去离子水
、
纳米液体等介质，它们具有比空气更高的比热容和导热系数，在散热效果上优于风冷
。
此外，相比于风冷系统，间接液冷系统噪音水平明显降低
。
[0009]近年来，为满足换热需求，已展开对间接液冷系统的研究，涉及换热器结构
、
冷却液体选取
、
管道布置等诸多方面，发现换热器结构对液冷系统换热和功耗的影响尤为显著
。
换热器一般可分为底板
、
流道
、
盖板三部分
。
盖板及软管接头并无统一的标准，不同厂商有不同的结构形式，底板和流道可按照设备和热设计功耗进行各种不同的配置，这也是影响换热器散热性能的主要因素
。
[0010]肋片：增设肋片有助于增加换热面积，并且可以增强对流场的扰动
。
通过增加肋片强化换热已被广泛应用于换热器中
。
但此次设计不能单一地考虑散热效果，还应从系统经济性的角度出发，尽量避免增设肋片后出现的压降急剧增大而散热改善效果极小的局面
。
再考虑冷却液体进口时温度相对更低，所以，在中心高流速区域不布置肋片，以期改善换热器压降，在周边低流速区域布置圆柱型肋片，加强扰动并增加换热面积，弥补冷却液体温度升高所导致的散热能力的损失
。
[0011]导流结构：为避免冷却液体与换热器对流换热过程中出现流动死区，借鉴换热器中广泛采用的折流直板，在换热器中布设一些长直型的折流直板作为导流结构，在流场某些区域改变冷却液体的流向，以期改善冷却液体在换热器中的流场分布
。
[0012]但在对板式换热器进行设计的同时也要考虑加工工艺，有时会受到诸多限制，例如流道结构复杂，导致难以加工；换热总面积不变情况下，翅片越厚间距越大，热交换面积越小，冷板散热能力越低，为增大换热面积，将翅片厚度设计的过小且排布密集，难以加工并增大了流动阻力，不利于系统的流量分配
。
此类优化设计是通过改变流道形式及减小翅片体积，达到强化换热的目的，由于流道的散热区域受限，如何进一步增大换热面积并提高温度均匀性从而强化其散热性能极其重要
。
[0013]针对上述缺陷，本专利技术对目前的换热器进行了改进，提供一种新的板式换热器，该把寝室换热器采用多孔材料，对多孔结构进行详细研究及优化，可保证流体的均匀分布，提高换热效率，进一步增大换热面积和提高温度均匀性方面
。
并且可
3D
打印多孔材料微，使其加工简单，操作方便，能够实现正常难以实现的结构
。
对热流体通道进行改进，使其流动阻力降低以及换热效率提高
。

技术实现思路

[0014]本专利技术旨在提供一种新式结构板式换热器
。
采取多孔结构，对多孔结构进行详细研究及优化，可保证流体的均匀分布，提高换热效率，进一步增本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种设置多折流直板的板式换热器，从上到下依次设置第一层
、
第二层
、
第三层和第四层，第一层包括设置在正面的冷流体进口和冷流体出口，第四层是与第三层热接触的热流体管道，其特征在于，第四层中设置空腔，供热流体通过，所述第四层空腔的底部上设置折流直板和肋片，所述折流直板包括位于底板中心的中心折流直板
、
包围在中心折流直板外部的第二折流直板和包围在第二折流直板外部的第三折流直板以及包围在第三折流直板外部的外部折流直板，肋片位于折流直板之间
。2.
如权利要求1所述的板式换热器，其特征在于，中心折流直板
43
包括四块，每块中心折流直板包括互相呈一定角度的两个折流直板壁，四块中心折流直板的折流直板壁的延长线形成了第一棱形，折流直板壁形成第一棱形的边的一部分；相邻的中心折流直板的折流直板壁之间设置第一间隔；第二折流直板包括四块，每块第二折流直板包括互相垂直的两个折流直板壁，四块第二折流直板的折流直板壁的延长线形成了第一长方形结构，折流直板壁形成第一长方形的边的一部分；相邻的第二折流直板的折流直板壁之间设置第二间隔；第三折流直板包括四块，每块第三折流直板包括互相呈一定角度的两个折流直板壁，四块第三折流直板的折流直板壁的延长线形成了第二棱形结构，折流直板壁形成第二棱形的边的一部分；相邻的第三折流直板的折流直板壁之间设置第三间隔；外部折流直板包括两块，每块外部折流直板包括第一直板壁以及与直板壁两端部处置的两个互相垂直的两个第二直板壁，两块外部折流直板的折流直板壁的延长线形成了第二长方形结构，第一直板壁
、
第二直板壁形成第二长方形的边的一部分；两个外部折流直板的相邻的第二直板壁之间设置第四间隔
。3.
如权利要求2所述的板式换热器，其特征在于，中心折流直板内部设置多个肋片
47
；第二折流直板和中心折流直板之间设置多个肋片，第二折流直板和第三折流直板之间设置多个肋片；第三折流直板和外部折流直板之间设置多个肋片
。4.
如权利要求2所述的板式换热器，其特征在于，相对的第一间隔中点的连线的延长线
...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏民，王震，冷文龙，王肖璇，冷学礼，张政，丁帅杰，柏超，邱燕，范明秀，张冠敏，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：