折返流板翅式換熱器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種折返流板翅式換熱器，其換熱芯體的連接于高溫端與低溫端，換熱芯體由多個水平換熱段和多個豎直換熱段以蛇形垂直串接形成，水平換熱段與豎直換熱段的結(jié)合之處采用切掉重疊部分的傳熱翅片對接、或在拐角處設(shè)置離散型傳熱翅片或通過三角形的傳熱翅片組成的矩形進(jìn)行連接的一種或多種的組合；各個水平換熱段的通道寬度設(shè)置從高溫端到低溫端逐漸減小，各個豎直換熱段的通道寬度的設(shè)置從高溫端到低溫端逐漸減小。本發(fā)明專利技術(shù)通過各換熱段通道寬度隨溫度變化而不同的設(shè)計，實現(xiàn)了流體流速調(diào)配，提高換熱器效率，且其水平換熱段與豎直換熱段的串接匹配方式，可節(jié)省空間占用，亦顯著的減少制造成本與維護(hù)成本。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種板翅式換熱器，尤其涉及一種折返流板翅式換熱器。
技術(shù)介紹
板翅式換熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效率高等特點，與傳統(tǒng)的管殼式換熱器相比，其傳熱效率提高20-30%，成本可降低50%，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于空氣分離、石油化工、航空航天等領(lǐng)域。受限于板翅式換熱器本身的特點以及目前的焊接工藝和制作水平，對于特定的換熱器，換熱芯體的寬度維持恒定，但其內(nèi)部流體的平均密度在換熱芯體的進(jìn)口和出口處往往存在顯著的差異，相應(yīng)的流體體積流量也存在顯著的差異。這將導(dǎo)致?lián)Q熱器內(nèi)部流體的流速沿著流動的方向發(fā)生顯著變化。由于實際的工程應(yīng)用要求流體流經(jīng)換熱器的壓降不能太大，因此限定換熱器內(nèi)部的流體流速不能太高；此外涉及兩相流的板翅式換熱器在流速低時會出現(xiàn)積液現(xiàn)象并降低換熱效率，因此限定換熱器內(nèi)部的流體流速不能太低。當(dāng)參與換熱的流體在入口處和出口處的體積流量存在較大差異時，流體流速難以控制在要求范圍內(nèi)，即不能過高也不能過低。現(xiàn)有的方法是使用多個不同規(guī)格的板翅換熱器進(jìn)行串聯(lián)連接，組成板翅式換熱器組，設(shè)置原則是:流體體積流量越大處，其流通面積越大。相對于單個板翅換熱器，板翅式換熱器組在應(yīng)用中存在顯著的缺點，例如:平均換熱效率低，生產(chǎn)成本顯著增大，占用空間大，制作工序復(fù)雜且難度大，且因其有更多的焊接接口和連接管道而導(dǎo)致使用壽命更短且故障率更高。因此，當(dāng)換熱器中參與換熱的流體在入口處和出口處的體積流量存在較大差異的時候，單個板翅式換熱 器如何將流體流速控制在要求范圍內(nèi)成為板翅式換熱器的一個研究方向。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對此問題，提供了一種結(jié)構(gòu)新穎、制作簡單、成本低廉的折返流板翅式換熱器。本專利技術(shù)的折返流板翅式換熱器，包括換熱芯體、封頭，所述換熱芯體是由多個通道分層疊置起來釬焊而成，所述通道是由相鄰兩隔板間放置傳熱翅片及封條組成的夾層，所述封頭分別將熱流體入口和冷流體出口與所述換熱芯體的高溫端連接、以及分別將熱流體出口和冷流體入口與所述換熱芯體的低溫端連接，所述低溫端包括熱流體出口與冷流體入口，其特征在于:所述換熱芯體由多個水平換熱段和多個豎直換熱段以蛇形垂直串接形成，其結(jié)構(gòu)如下:所述的多個水平換熱段和多個豎直換熱段具有相同層數(shù)的通道，對于同層的通道，所述水平換熱段與所述豎直換熱段的結(jié)合之處采用切掉重疊部分的傳熱翅片對接、或在拐角處設(shè)置離散型傳熱翅片或通過三角形的傳熱翅片組成的矩形進(jìn)行連接的一種或多種的組合；所述各個水平換熱段的通道寬度設(shè)置從高溫端到低溫端逐漸減小，所述各個豎直換熱段的通道寬度的設(shè)置從高溫端到低溫端逐漸減小。優(yōu)選地，所述的多個水平換熱段和多個豎直換熱段的在同層通道的高度均相等；沿著流體流動的方向，在同一流動截面處，各層通道在該處寬度相等。優(yōu)選地，所述減小是漸變式或分段式的。優(yōu)選地，所述水平換熱段與所述豎直換熱段的數(shù)量相同或相差I(lǐng)個。優(yōu)選地，切掉重疊部分的傳熱翅片對接的實現(xiàn)方式包括:水平換熱段和豎直換熱段在連接處有兩個直角，其直角頂點相連接形成一條線段，水平換熱段和豎直換熱段內(nèi)的傳熱翅片都在這條線段處斜切去掉一個角，斜切后的水平換熱段內(nèi)傳熱翅片和豎直換熱段內(nèi)傳熱翅片進(jìn)行連接。優(yōu)選地，所述離散型傳熱翅片包括離散分布的長方體、正方體、圓柱體、三棱柱體、五棱柱體、六棱柱體傳熱翅片或其混合搭配。優(yōu)選地 ，通過三角形的傳熱翅片組成的矩形進(jìn)行連接的實現(xiàn)方式包括:在所述水平換熱段與豎直換熱段的交接處，形成一個外直角一個內(nèi)直角，在所述內(nèi)直角頂點分別向外直角的兩條邊引垂線，這兩條垂線與外直角的兩條邊形成一個矩形，線段連接內(nèi)直角頂點和外直角頂點，將所述矩形分割成2個直角三角形區(qū)域；將2塊直角三角形的傳熱翅片置于該區(qū)域中，且該三角形傳熱翅片之間留有滿足流體混流的間隙。優(yōu)選地，其安裝方式包括:(I)換熱芯體的水平換熱段與地面平行、豎直換熱段與地面垂直；或(2)將(I)向左或向右旋轉(zhuǎn)90度，使水平段與地面垂直，豎直換熱段與地面平行；或(3)將(I)向后推倒，使所有換熱段皆與地面平行。本專利技術(shù)的又一折返流板翅式換熱器，包括換熱芯體，所述換熱芯體連接于至少一組高溫端和一組低溫端，所述高溫端包括熱流體入口與冷流體出口，所述低溫端包括熱流體出口與冷流體入口，其特征在于:所述換熱芯體由多個水平換熱段和多個豎直換熱段以蛇形垂直串接形成，其結(jié)構(gòu)如下:所述的多個水平換熱段和多個豎直換熱段具有相同層數(shù)的通道，對于同層的通道，所述水平換熱段與所述豎直換熱段的結(jié)合之處采用切掉重疊部分的傳熱翅片對接、或在拐角處設(shè)置離散型傳熱翅片或通過三角形的傳熱翅片組成的矩形進(jìn)行連接的一種或多種的組合；所述各個水平換熱段的橫截面設(shè)置從高溫端到低溫端逐漸減小，所述各個豎直換熱段的橫截面設(shè)置從高溫端到低溫端逐漸減小。本專利技術(shù)的折返流板翅式換熱器，通過各換熱段通道寬度隨溫度變化而不同的設(shè)計，實現(xiàn)了流體流速調(diào)配，提高換熱器效率，且其水平換熱段與豎直換熱段的匹配連接方式，可節(jié)省空間占用，亦顯著的減少制造成本與維護(hù)成本。附圖說明圖1是本專利技術(shù)實施方式中折返流板翅式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本專利技術(shù)實施方式中折返流換熱器內(nèi)部傳熱翅片的布置示意圖。圖3a與圖3b是本專利技術(shù)實施方式中折返流板翅式換熱器的換熱芯體示意圖。圖4a至圖4c是本專利技術(shù)實施方式中折返流換熱器中換熱段間的匹配方式的示意圖。圖5是本專利技術(shù)實施方式中折返流換熱芯體的分段示意圖。圖6a至圖6c是本專利技術(shù)實施方式中折返流換熱芯體安裝后狀態(tài)的正視圖。具體實施例方式如圖1所示，為本專利技術(shù)的實施方式所提供一種折返流板翅式換熱器，可用于深冷多元混合工質(zhì)節(jié)流制冷系統(tǒng)，實現(xiàn)100K溫區(qū)制冷。折返流板翅式換熱器包括換熱芯體10與封頭21-24等元件。其中封頭21和22將換熱芯體10的一端連接于高溫端A，其中，高溫端A包括熱流體入口 31與冷流體出口 33 ；封頭22和24將換熱芯體10的另一端連接于低溫端B，其中，低溫端B包括熱流體出口 32與冷流體入口 34。其中，熱流體從高溫端A的熱流體入口 31進(jìn)入，經(jīng)封頭21分配后流入換熱芯體10，并在低溫端B經(jīng)過封頭22后由熱流體出口 32流出。冷流體從低溫端B的冷流體入口34進(jìn)入，經(jīng)由封頭24分配后流入換熱芯體10，并在高溫端A經(jīng)過封頭23后由冷流體出口33流出。換熱芯體10從構(gòu)造上包括:隔板101、傳熱翅片102、封條103。其中在相鄰兩隔板101間放置傳熱翅片102及封條103組成一夾層，稱為通道(未標(biāo)示)，多個通道分層疊置起來釬焊成一整體，即為換熱芯體10。請同時參閱圖2，換熱芯體10在形狀上由多個水平換熱段11和多個豎直換熱段12以蛇形垂直串接形成，其結(jié)構(gòu)如下:多個水平換熱段11和多個豎直換熱段12具有相同層數(shù)的通道。水平換熱段11和豎直換熱段12的同層通道的高度均相等，且同層通道與相鄰?fù)ǖ乐g的隔板，在水平換熱段和豎直換熱段串聯(lián)處，是一體相連的。通過多個水平換熱段和多個豎直換熱段以蛇形垂直串接方式，在同層通道內(nèi)流動的流體，其依次流經(jīng)各水平換熱段和豎直換熱段，隔板將各層通道的流體分隔開，沿著流體流動的方向，在同一流動截面處，各層通道在該處寬度相等。各個水平換熱段的通道寬度設(shè)置從高溫端到低溫端逐漸減小，各個豎直換熱段的通道寬度的設(shè)置從高溫端到低溫端逐漸減小。即，各水平換熱段11與豎直換熱段12的橫截面積皆隨溫度的降低本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種折返流板翅式換熱器，包括換熱芯體、封頭，所述換熱芯體是由多個通道分層疊置起來釬焊而成，所述通道是由相鄰兩隔板間放置傳熱翅片及封條組成的夾層；所述封頭分別將熱流體入口和冷流體出口與所述換熱芯體的高溫端連接、以及分別將熱流體出口和冷流體入口與所述換熱芯體的低溫端連接，所述低溫端包括熱流體出口與冷流體入口，其特征在于：所述換熱芯體由多個水平換熱段和多個豎直換熱段以蛇形垂直串接形成，其中：所述的多個水平換熱段和多個豎直換熱段具有相同層數(shù)的通道，同層通道中，所述水平換熱段與所述豎直換熱段的結(jié)合之處采用切掉重疊部分的傳熱翅片對接、或在拐角處設(shè)置離散型傳熱翅片或通過三角形的傳熱翅片組成的矩形進(jìn)行連接的一種或多種的組合；所述各個水平換熱段的通道寬度設(shè)置從高溫端到低溫端逐漸減小，所述各個豎直換熱段的通道寬度的設(shè)置從高溫端到低溫端逐漸減小。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：公茂瓊，吳劍峰，陳高飛，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：