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，更具體地涉及一種板式換熱器。
背景技術(shù)：
板式換熱器是近幾十年來得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的一種新型高效、緊湊型換熱器，是由一系列具有一定波紋形狀的板片疊裝而成 的，如圖I所示。圖I給出了常見的人字波紋板流道的一個截面形狀，第一板片I與第二板片2之間形成第一流道4，第二板片2與第三板片3之間形成第二流道5以將冷熱流體分開，即疊裝的板片1、2、3形成兩個流道4，5，使冷熱流體分別在板片2兩側(cè)的流道4，5中流動，通過板片2進(jìn)行熱量交換。由于其板間流道是一個橫截面形狀多變、曲折的流道，它有效地使流體產(chǎn)生湍流，使對流換熱得到加強(qiáng)，從而降低了流體的熱阻。板片2用0. 5^1. 5mm的薄板制造，降低了壁面熱阻；同時因流動狀態(tài)為高度紊流，使污垢極薄，其相應(yīng)的熱阻也小。板式換熱器具有一系列的優(yōu)點(diǎn)①總傳熱系數(shù)高；其總傳熱系數(shù)約為殼管式換熱器的3 5倍。②重量輕，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊；其單位體積內(nèi)的換熱面積約為殼管式的3 5倍，占地面積僅為殼管式的1/5 1/6。③易于實(shí)現(xiàn)純逆流，且末端溫差可以很小，可以實(shí)現(xiàn)小溫差傳熱。④大型化和小型化都很方便。⑤制造容易，選材多樣等。但是，板式換熱器也有一些固有的缺點(diǎn)，由于板間流道的平均間隙為2 8_，對于含有較大顆?；蚶w維的換熱介質(zhì)，流道容易堵塞，為此出現(xiàn)了以特殊板片組成各種非對稱流道，圖2給出了非對稱流道的示意圖，其中，該板式換熱器同樣示出為由三個具有一定波紋形狀的板片I'，2'，3'疊裝而成，板片2'兩側(cè)的第二流道5'的橫截面積與第一流道4'的橫截面積的比可以達(dá)到2倍左右；分析各種非對稱流道的結(jié)構(gòu)，它們都僅適用于寬流道為高壓流體的情況；對當(dāng)冷熱流體兩端的壓強(qiáng)差較大時(特別是窄流道的壓力較大時)，不能發(fā)揮板式換熱器的優(yōu)越性。因一邊存在相變或比熱容較大，在經(jīng)濟(jì)流速的條件下，導(dǎo)致冷熱流體的溫升差距接近或超過I個數(shù)量級時(如水與空氣的溫升可到2個數(shù)量級)。另外板式換熱器難于像管殼式換熱器那樣通過增加翅片，改變傳熱面積，也即，使兩側(cè)的傳熱面積不相等。這也是各工業(yè)行業(yè)大量使用的各種空冷器以及蒸發(fā)壓縮制冷裝置中空冷式冷凝器和蒸發(fā)器而沒有很好使用板式換熱器的原因之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以應(yīng)用于冷熱流體的熱容量相差較大時使用板式換熱器進(jìn)行換熱時的解決方案。對于冷熱流體的熱容量相差較大時(如空冷電廠大量使用的空冷器是水蒸汽與空氣的相變換熱，其中水蒸汽是被冷凝的流體，空氣是冷卻流體)的換熱器，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種板式換熱器，包括至少三塊疊裝的板片以形成至少兩個流道，至少一個流道中設(shè)置有至少一層強(qiáng)化片。所述強(qiáng)化片為板片形式、穿孔板片形式或篩網(wǎng)形式。
所述強(qiáng)化片與所述板片接觸。所述強(qiáng)化片是平直的穿孔板片或篩網(wǎng)。所述強(qiáng)化片是人字波紋板、豎直波紋板或水平平直波紋板。所述強(qiáng)化片的形狀與板片的形狀完全相同或基本一致或完全不同。相鄰的所述板片不接觸。所述強(qiáng)化片與所述板片不接觸。所述板式換熱器是全焊接式、半焊接式或可拆卸式板式換熱器本發(fā)明的換熱器的強(qiáng)化片的形式可以是目前使用的各種普通板片和特殊板片。強(qiáng) 化片的材料可以是金屬或者其他任何合適材料。強(qiáng)化片上的孔洞數(shù)量、位置、以及大小可根據(jù)使用情況、加工及其他條件決定。強(qiáng)化片的整體外形可以是平直的，或與相鄰板片基本一致或完全相同或完全不同。強(qiáng)化片的層數(shù)可以是一層或多層。強(qiáng)化片之間、強(qiáng)化片與相鄰板片之間可以有緊密接觸點(diǎn)，或沒有緊密接觸點(diǎn)。通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明所提供的板式換熱器在相同的換熱量等工作條件下，加裝強(qiáng)化片可以有針對性的提高對流換熱系數(shù)小那一側(cè)(如空氣側(cè))的流通面積和實(shí)際換熱面積，提高表面換熱系數(shù)，從而提高板式換熱器的總換熱系數(shù)，使板式換熱器在液一液、氣一液、氣一氣換熱(特別是氣一液換熱)時的效率得以提高，拓寬了板式換熱器的應(yīng)用范圍。另一方面，通過在熱容量較小那一側(cè)(如空氣側(cè))流道增加強(qiáng)化片可以增大該側(cè)(如空氣偵D流道的流通截面積，大幅提高了熱容量較小側(cè)(如空氣側(cè))的總流量，也即提高了該側(cè)的熱容量，避免由于熱容量較小側(cè)(如空氣側(cè))流速過高導(dǎo)致的功率的大幅上升。進(jìn)一步地，在有相變側(cè)加裝強(qiáng)化片可以在增加有效換熱面積的同時，大幅降低板片已冷凝或蒸發(fā)的液體薄膜厚度，進(jìn)一步提高換熱效率。


圖I是普通板式換熱器的流道示意圖；圖2是非對稱板式換熱器或不等截面板式換熱器的流道示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的在換熱器的一個流道中加裝平直的篩網(wǎng)的流道示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的在換熱器一個流道中加裝一層平直的穿孔板片，另一流道中加裝兩層平直的穿孔板片和一層與板片I形狀完全相同的另一穿孔板片64的流道示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的在換熱器一個流道中加裝兩層與相鄰板片形狀基本一致的穿孔板片和一層平直的穿孔板片的流道示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的在換熱器一個流道中加裝四層與相鄰板片形狀基本一致的穿孔板片和一層平直的穿孔板片；圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的僅在換熱器一個流道中加裝一層與第一板片I形狀完全相同的穿孔板片64'的流道示意圖；圖8是與圖7類似的圖，其中穿孔板片64a與相鄰的板片不接觸的流道示意圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的僅在換熱器一個流道中加裝兩層與板片形狀完全相同的穿孔板片的流道示意圖，當(dāng)所有板片的形狀相同時，則兩個流道的流通面積的比為I :3。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，給出本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并予以詳細(xì)描述，使能更好地理解本發(fā)明的板式換熱器的功能、特點(diǎn)。在本文中，篩網(wǎng)指的是由金屬絲的編織、板的沖孔等制作而成的具有可穿透性的網(wǎng)狀產(chǎn)品。在本文中，穿孔板片指的是板 片上設(shè)有至少一個穿孔的板片。其中，板片的形狀可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行調(diào)整，穿孔的形狀、數(shù)量、位置以及大小均可以根據(jù)使用情況、加工條件及其他條件進(jìn)行調(diào)整。在本文中，相鄰板片之間的接觸方式包括兩種如果相鄰板片之間不設(shè)置強(qiáng)化片，則板片與板片可以具有直接的物理接觸點(diǎn)，則相鄰板片實(shí)現(xiàn)直接接觸；如果相鄰板片之間設(shè)置有強(qiáng)化片，而且該強(qiáng)化片與該相鄰板片均具有直接的物理接觸點(diǎn)，則相鄰板片通過該強(qiáng)化片實(shí)現(xiàn)間接接觸。在以下實(shí)施例中，板式換熱器可以是全焊接式、半焊接式或可拆卸式，由于該全焊接式、半焊接式或可拆卸式板式換熱器為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)，在此不再贅述。在以下實(shí)施例中，板式換熱器包括疊裝的至少三個板片(此后被稱為第一板片I、第二板片2、第三板片3)，形成至少兩個流道(此后被稱為第一流道4、第二流道5)，至少一個所述流道中設(shè)置有至少一個強(qiáng)化片。當(dāng)該強(qiáng)化片為板片形式時，被稱為第四板片、第五板片……;當(dāng)該強(qiáng)化片為穿孔板片形式時，被稱為第一穿孔板片、第二穿孔板片……;當(dāng)該強(qiáng)化片為篩網(wǎng)形式時，被稱為第一篩網(wǎng)、第二篩網(wǎng)……。實(shí)施例I具體參考附圖3可知，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的板片疊裝而成的一種高效換熱器。在圖3中僅示出其三個板片，即第一板片1，第二板片2和第三板片3。第一板片I與第二板片2之間形成第一流道4，第二板片2與第三板片3之間形成第二流道5以將冷熱流體分開,使該冷熱流體分別在第二板片2兩側(cè)的流道4，5中流動，通過第二板片2進(jìn)行熱量交換。在第二流道5中設(shè)有一平直的篩網(wǎng)6形成強(qiáng)化片。在本實(shí)施例中，第二板片2與平直的篩網(wǎng)6、第三板片3與平直的篩網(wǎng)6具有緊密接觸點(diǎn)7。通過該平直的篩網(wǎng)6，第二流道5中的湍流程度增大，從而提高換熱系數(shù)。而且該篩網(wǎng)6主要發(fā)揮類似翅片的作用，增大換熱面積，進(jìn)一步提高總的換熱效率。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，本實(shí)施例中的篩網(wǎng)可以替換為穿孔板片。實(shí)施例2具體參考附圖4可知，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的板片疊裝而成的一種高效換熱器。在圖4中僅示出其三個板片，即第一板片1，第二板片2和第三板片3。第一板片I與第二板片2之間形成第一流道4，第二板片2與第三板片3之間形成第二流道5以將冷熱流體分開,使其分別在第二板片2兩側(cè)的流道4，5中流動，通過第二板片2或第三板片3進(jìn)行冷熱流體的熱量交換。
根據(jù)本實(shí)施例構(gòu)造的板式換熱器包括作為強(qiáng)化片的第一穿孔板片61、第二穿孔板片62、第三穿孔板片63和第四板片64。在第一流道4中設(shè)有一平直的第一穿孔板片61。在本實(shí)施例中,第一板片I和第二板片2具有第一緊密接觸點(diǎn)71，該第一穿孔板片61依次穿過所述第一緊密接觸點(diǎn)71。在第二流道5中設(shè)有平直的第二、第三穿孔板片62、63，在該第二穿孔板片62和第三穿孔板片63之間設(shè)有第四板片64。在本實(shí)施例中，第四板片64的形狀示出為與第一板片I相同，該第四板片64在第二流道5中與第二板片2、第三板片3疊裝，使得第四板片64與第二板片2具有第二緊密接觸點(diǎn)72，該第四板片65與第三板片3具有第三緊密接觸點(diǎn)73，該第二穿孔板片62依次穿過所述第二緊密接觸點(diǎn)72，該第三穿孔板片63依次穿過所述第三緊密接觸點(diǎn)73。在本實(shí)施例中，該第四板片64可以不具有穿孔設(shè)計(jì)，該第二流道5被分成上部流 道51和下部流道52，其中，上部流道51中的流體通過第二板片2進(jìn)行冷熱流體的熱量交換，下部流道52中的流體通過第三板片3進(jìn)行冷熱流體的熱量交換。當(dāng)然，該第四板片64也可以是穿孔板片或篩網(wǎng)。通過第一穿孔板片61主要發(fā)揮類似翅片的作用，增大換熱面積，提高該側(cè)的換熱系數(shù)。通過第二穿孔板62、第三穿孔板63和其間的第四板片64發(fā)揮類似翅片的作用，增大換熱面積，提高該側(cè)的換熱系數(shù)；進(jìn)一步地，該第二穿孔板62、第三穿孔板63和其間的第四板片64的裝設(shè)使得第二板片2和第三板片3之間的距離增大，從而大幅提高第二流道5的有效流通面積。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，本實(shí)施例中的穿孔板片可以替換為篩網(wǎng)。實(shí)施例3具體參考附圖5可知，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的板片疊裝而成的一種高效換熱器。在圖4中僅示出其三個板片，即第一板片1，第二板片2和第三板片3。第一板片I與第二板片2之間形成第一流道4，第二板片2與第三板片3之間形成第二流道5以將冷熱流體分開,使其分別在第二板片2兩側(cè)的流道4，5中流動，通過第二板片2進(jìn)行冷熱流體的熱量交換。根據(jù)本實(shí)施例構(gòu)造的板式換熱器包括作為強(qiáng)化片的第一、第二、第三穿孔板片61 、62 、63 ο在第二流道5中依次設(shè)有第一、第二、第三穿孔板片61'、62'、63'。其中，該第二穿孔板片62'示出為平直的穿孔板片；而第一穿孔板片61'、63'的形狀與相鄰的第二板片2的形狀基本一致，所謂的基本一致是指穿孔板片的波紋形狀、間距等與第二、第三板片2、3相同，僅波紋高度不同。即第一、第三穿孔板片61'、63'所具有的波形的波高分別低于第二板片2、第三板片3所具有的波形在相應(yīng)位置的波高。在本實(shí)施例中,第二板片2和第三板片3具有緊密接觸點(diǎn)7'，第一、第二、第三穿孔板片61' ,62' ,63'均穿過所述緊密接觸點(diǎn)7'設(shè)置。通過第一、第二、第三穿孔板片61'、62'、63'，主要發(fā)揮類似翅片的作用，增大換熱面積，以提高該側(cè)換熱系數(shù)。 本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，本實(shí)施例中的穿孔板片可以替換為篩網(wǎng)。 實(shí)施例4
具體參考附圖6可知，根據(jù)本發(fā)明的該優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的板式換熱器與實(shí)施例3類似，其區(qū)別僅在于穿孔板片的數(shù)目。在本實(shí)施例中，穿孔板片的數(shù)目示出為5塊。實(shí)施例5具體參考附圖7可知，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的板式換熱器與實(shí)施例2類似，其區(qū)別僅在于省略其中的平直的穿孔板片，僅保留作為強(qiáng)化片的第四板片64'。在本實(shí)施例中，該第四板片64'上可以不具有穿孔設(shè)計(jì)，該第二流道5被分成上部流道51'和下部流道52'，其中，上部流道51' 中的流體通過第二板片2進(jìn)行冷熱流體的熱量交換，下部流道52'中的流體通過第三板片3進(jìn)行冷熱流體的熱量交換。在本實(shí)施例中，該第四板片64'上可以具有穿孔設(shè)計(jì)，第二流道5中的流體通過第二板片2進(jìn)行冷熱流體的熱量交換。實(shí)施例6具體參考附圖8可知，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的板式換熱器與實(shí)施例5類似,其中,第四板片64a可以不與第二板片2、第三板片3形成緊密接觸點(diǎn)，從而使流道5的流通面積隨意增加，以適當(dāng)?shù)脑黾恿鞯?內(nèi)流體的流量。此時擾流板片64a僅起強(qiáng)化湍流的作用。應(yīng)該理解，此時的第四板片的形狀可以與相鄰板的形狀完全相同或基本一致或完全不同。實(shí)施例7具體參考附圖9可知，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的板片疊裝而成的一種高效換熱器。在圖4中僅示出其三個板片，即第一板片1，第二板片2和第三板片3。第一板片I與第二板片2之間形成第一流道4，第二板片2與第三板片3之間形成第二流道5以將冷熱流體分開,使其分別在第二板片2兩側(cè)的流道4，5中流動，通過第二板片2進(jìn)行冷熱流體的熱量交換。根據(jù)本實(shí)施例構(gòu)造的板式換熱器包括作為強(qiáng)化片的第一、第二穿孔板片61''、62''。在第二流道5中依次設(shè)有第一、第二穿孔板片61''、62''。其中，第一、第二穿孔板片61''、62''在第二流道5中與第二板片2、第三板片3疊裝，使得第一穿孔板片61''與第二板片2具有第一緊密接觸點(diǎn)71''，第一穿孔板片61''與第二穿孔板片62''具有第一緊密接觸點(diǎn)72''，第二穿孔板片62''與第三板片3具有第三緊密接觸點(diǎn)73''。當(dāng)?shù)谝?、第二穿孔板?1'' ,62''的形狀與第一板片I、第二板片2完全相同時，第一流道4與第二流道5的流通面積的比為I :3。實(shí)施例8在實(shí)施例6的具體應(yīng)用中，示出為某船用發(fā)電機(jī)空冷裝置的實(shí)施方案，冷卻水側(cè)與普通板式換熱器相同，被冷卻空氣加裝了兩層與板片1、2、3形狀完全相同的穿孔板片61''、62''，采用單片有效傳熱面積為O. ISm2的人字波紋板片，其波紋高度為4. 5mm。流道型式為錯流。用總傳熱面積(冷卻水側(cè))約為6m2的此種板式換熱器代替換熱面積60m2銅管銅翅片的管翅式空冷器。在換熱效果略優(yōu)于銅管銅翅片的管翅式空冷器的條件下，體積和重量都僅為銅管銅翅片的管翅式空冷器的一半，這對于移動式設(shè)備而言，具有巨大的優(yōu)越性。以上所述的，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用以限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的上述實(shí)施例還可以做出各種變化。即凡是依據(jù)本發(fā)明申請的權(quán)利要求書及說明書內(nèi)容所作的簡單、等效變化與修飾，皆落入本發(fā)明專利的權(quán)利 要求保護(hù)范圍。本發(fā)明未詳盡描述的均為常規(guī)技術(shù)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種板式換熱器，包括至少三塊疊裝的板片以形成至少兩個流道，其特征在于，至少一個流道中設(shè)置有至少一層強(qiáng)化片。
2.如權(quán)利要求I所述的板式換熱器，其特征在于，所述強(qiáng)化片為板片形式、穿孔板片形式或篩網(wǎng)形式。
3.如權(quán)利要求I所述的板式換熱器，其特征在于，所述強(qiáng)化片與所述板片接觸。
4.如權(quán)利要求I所述的板式換熱器，其特征在于，所述強(qiáng)化片是平直的穿孔板片或篩網(wǎng)。
5.如權(quán)利要求I所述的板式換熱器，其特征在于，所述強(qiáng)化片是人字波紋板、豎直波紋板或水平平直波紋板。
6.如權(quán)利要求I所述的板式換熱器，其特征在于，所述強(qiáng)化片的形狀與板片的形狀完全相同或基本一致或完全不同。
7.如權(quán)利要求I所述的板式換熱器，其特征在于，相鄰的所述板片不接觸。
8.如權(quán)利要求I所述的板式換熱器，其特征在于，所述強(qiáng)化片與所述板片不接觸。
9.如權(quán)利要求I所述的板式換熱器，其特征在于，所述板式換熱器是全焊接式、半焊接式或可拆卸式板式換熱器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種板式換熱器，該板式換熱器包括至少三塊疊裝的板片以形成至少兩個流道，至少一個流道中設(shè)置有至少一層強(qiáng)化片。所述強(qiáng)化片為板片形式、穿孔板片形式或篩網(wǎng)形式。本發(fā)明的板式換熱器通過加裝強(qiáng)化片可以有針對性的在保持板式換熱器湍流強(qiáng)度不變甚至提高的基礎(chǔ)上，提高對流換熱系數(shù)較小側(cè)的流通面積和實(shí)際換熱面積，提高表面換熱系數(shù)，從而提高板式換熱器的總換熱系數(shù)，使板式換熱器在液液、氣液、氣氣換熱，特別是氣液換熱時的效率得以提高，拓寬了板式換熱器的應(yīng)用范圍。
文檔編號F28F3/02GK102767979SQ20121028950
公開日2012年11月7日 申請日期2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月14日
發(fā)明者覃新川 申請人:覃新川