专利名称：新型热交换器波纹及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及新型热交换波紋及其应用。
涉及奸烀板翅式热交换器(6changeurs & plaques et ailettes bras§s)的 技术通常用于在非常紧凑的部件中提供大的热交换面积。
背景技术：
钎焊板翅式热交换器由一堆称为"波紋(片)"的压紋板片组成，该 压紋板片由称为"分隔板片，，的平板片分隔，并且在它们的侧部由杆封闭。 该组件构成流体流动层。
因此，这些交换器包括多个叠置的板，在这些板之间插有几何形状尤 其多变的热交换波紋片或热交换翅片，这些交换器的组元部件通常由铝制 成。它们通过盐浴钎焊或真空钎焊组装。
各流体在两个相邻的分隔板片之间的空间中流动，这个空间称为通道。 流动可以是对流、顺流或交叉流。
这些交换器的优点在于它们能在相对减小的体积内提供大的热交换面 积。这些是非常紧凑的交换器。交换器体部可以包含大量(多于一百)的 固定层。在大目工艺中，经常是交换器由一个或多个安装成组的并行体 部构成。
插在这些板之间的波紋具有增大热交换面积并从而提高整体传热性能 的作用它们通过钎焊紧固在主要区域，通过传导来传递热流。直接与流 体接触的分隔板片的区域(面积)为主要区域(面积)，由传递波紋片所 构成的副区域(面积)为总体热交换区域(面积)的约50%到90%。
波紋(片)在钎焊板翅式热交换器(BPFEs)中具有双重作用。除提
供大部分热交换面积之外，经钎焊的波紋(片)整体上向交换器提供才貞 完整性。基于压折的、穿孔的、切割的或沖压的扁平轧材，热交换波紋已 经具有大量变型。
以下的波玟会被提及直波紋，其通常为钝锯齿形状的简单的压紋金 属板；穿孔波紋，其为制有穿孔带(板)的直波紋；和部分偏置(锯齿状) 的波紋。部分偏置的波紋的特征在于具有这样的波紋形状使得波紋的腿部 垂直于分隔板片，并且还在于具有以规则间隔偏置的波紋条带。
交换器中使用哪一种波紋的选择取决于所要求的热交换和最大允许压 降。然而，具有好的热性能的波紋经常会产生高的压降；因此最好的方案 通常为这两个变量之间的折衷。
最常用的波紋是部分偏置的波紋。其制造广泛且易于控制它通过使 用合适的工具折叠和冲压板材——通常为铝板材而制成。
在保持所有其他参数不变时，发现增加偏置的频率会提高热性能并同 时引起更高的压降。
包括直波紋的极端情况在内，具有相同密度的部分偏置波紋族是在热 性能和压降之间折衷的很好的例子。
下面在图中示出部分偏置波紋的样式。
在每个偏置线处，波紋的厚度对流体流动产生限制。而且，翅片的边 缘对流体形成停止点。这两个组合作用在波紋中产生压降，当偏置频繁时 压降不断增加。
FR-A-2807828提出一种改进这些波紋的方法，该方法包括在部分偏置 的开始处的很小一段长度上去除材料:压降因此更低而几乎不削弱热交换。
然而，要求实现具有钎焊板或翅片的交换器相对于部分偏置的波紋具 有提高的热交换系数。
此外，EP-A-1123763描述了一种部分偏置的波紋，其中，波紋的JJt部
小于或等;形成所述条带的板的i度:以使相邻条带之间的连:长度最小。
发明内容
如今，进行了很长一段时间的研究之后，申请人发现改变具有常规部 分偏置几何特征的波紋的腿部的倾斜度会导致这样的波紋，其使得可以在 波紋低密度情况下使全部流体参与热交换而不再留下任何弱混合区域，并
JU吏面积增加。
因此，本申请的主^!A部分偏置类型的用于BPFEs的波紋条带，该条 带包括 一系列要被钎焊(焊接)在第一分隔板片上的区域； 一系列要被 钎焊在第二分隔板片上的区域，该第二分隔板片与第一分隔板片相邻；和 一系列腿部，所述腿部形成翅片，其特征在于，至少一个波紋的腿部中的 至少一个倾斜而不垂直于所述分隔板片，腿部中的至少一个具有至少一个 垂直于所述分隔板片的部分。
在本申请中及在下文中，所指的角度是如相对于流体流动的方向在横
截面中看到的由腿部所形成的角度。通常情况下，零角度为如在后面附图 中水平示出的分隔板片的方向。修改的实质由参考在横截面中相对于流体 流动方向所看到的部分偏置波紋的常规的矩形形状来指示，并且该形状， 除非另有说明，由流体流动方向的视角来指示，并且因此通过观察横向于 jH^充动方向的截面来示出。
术语"波紋"，由于其波浪状形状，指的是波紋条带的与物理学中"波 长"概念等同的一部分。
在本发明优选实施例中， 一波紋的腿部中的至少一个以43。到80。， 有利地45。到75。，优选50。到75° ,特别地60。到75° ，非常特别地 60°到70。的角度倾斜。因而，波紋的常规矩形形状，且优选地每个波紋 的矩形形状祐j务改以形成具有直角的梯形。这种^^改类型称为类型1。
仅有一部分波紋可使它的腿部之一倾斜，但是优选地至少为波紋的 20%,特别地至少40%，非常特别地至少60%。非常有利地，波紋条带的 所有波紋可使它们的腿部之一倾斜。
优选地， 一波紋的腿部中仅有一个是倾斜的，特别地总是位于波故条 带的波紋的同一侧(左手侧或右手侧)的那个(腿部)。
在本发明的其他优选实施例中，波紋的倾斜的腿部具有一附加的弯折。
这种^务改类型(将在下面描述),皮称为类型2。有利地，附加弯折不与形 成波紋的板的总压折方向即流体总流动方向平行。因此在波紋的倾斜部分 中会产生涡流，这将改善热传递。这个压折使得能够形成三维流动。
在本发明的其他优选实施例中，在一垂直的腿部设置向外的弯折，以 便形成如后面附图中所示的倾斜部分。这种修改类型称为类型3。优选地， 在同 一个波紋上组合倾斜腿部和具有倾斜区域的垂直腿部。
在本发明的又一其他优选实施例中，在一腿部上设置弯折以形成至少 一个阶梯。这种^务改类型称为类型4。优选地，在同一个波紋上组合倾斜 的腿部和弯折的腿部以形成一阶梯。
有利地，上述各种弯折可以在同一个波紋上或者在同一个波紋条带的 波紋上相互组合。
所提出的样式有利地允许相继的部分偏置之间的联接以形成波紋垫， 该波紋垫通过压折平板材而获得并且能很容易地安装在交换器中。
在本发明的又一其他优选实施例中，波紋的要被钎焊到第一分隔板片 的区域与要被钎焊到笫二分隔板片的区域相互平行，特别是当它们被钎焊 到它们的分隔板或分隔板片上时。
在本发明的又一其他优选实施例中，通过利用与常规的部分偏置的有
孔波紋相同的原理，在波紋的侧部^:置孔口。
这些新型的波紋和波紋条带可由扁平轧材通过压折制成，如常规的部 分偏置的波紋的情况，其中常用工具的轮廓被^"改。可沿与利用用于制造 常规的部分偏置波紋的工具的情况相同的方向切割和弯折，折刀的形状各 不相同。
构成本发明的主题的波紋和波紋条带具有非常有利的属性和性质。 应再次注意，部分偏置的波紋的特征特别地在于波紋以规则间隔偏置。
腿部的倾斜度在部分偏置之间周期性地改变，使得前缘(bords d'attaque)的方向周期性变化。前缘可以是垂直的、水平的或倾斜的。 考虑到在每个波紋条带处沿前缘方向上的周期性改变，本发明提出的
方案使得可以使所有流体参与热交换而不再留下任何弱混合的区域。
也能够使得在流体流已没有时间在两个部分偏置之间重新汇合的情况
下部分偏置更加有效此处(流体)流将在另一平面内重新汇合(且产生 湍流)。
这些新型的波故在低密度的情况下使面积增加。因而，相对于部分偏 置的波紋，钎焊面积减小。因此，在力求减小压降(其中通常使用的是高 密度和低密度的部分偏置波紋)的中压或者低压流动的情况下这些波紋特 别有利。所述波紋的高度在3mm到10mm之间。
下面在实^分中描述这些属性，它们m^了在具有钎焊板或翅片的 交换器(BPFEs)的制造过程中使用上述波紋及波紋条带的合理性。
它们可应用到冷凝或分配中，其中它们的低压降特性为重要的因素。
它们在蒸发或冷凝的两相流体的情况下得到很广的应用。
因此，本申请的另外一个主题为包括至少两个平行的分隔板或分隔板 片的装置，其中在所述分隔板之间安装有具有前述定义的波紋的波紋条带， 特别是这样的主题具有上述波紋的包括钎焊板或翅片的热交换器。
在两个平行的分隔板片之间，例如，当每个部分偏置的常规形状变形 以形成包含直角的梯形时，可以在每个部分偏置处使样式反向和偏置。因 此，流体在其运动期间流向相继地向右倾斜和向左倾斜的前缘。
上述波紋的优选实施例可等同地应用于本发明的前述其他主题，特别 是波紋条带，包括其间安装有波紋条带的至少两个平行板的装置，以及具 有如上所述的钎焊板或翅片的交换器。
参考附图将更好地理解本发明，附图中 -图1示出常规的钎焊板交换器的部分剖开和分解的透视图； -图2示出常规的部分偏置波紋的三个相继样式的截面视图； -图3示出在设有常规的部分偏置波紋的交换器中沿流体流动方向所 遇到的前缘；
-图4示出根据本发明的波紋的六个相继样式的截面视图，其中每个 波紋的左手侧的腿部或右手侧的腿部倾斜，使得每个波紋具有直角 梯形的形状；
-图5为类似于图3中所示的视图，但是示出图4中所示的波紋条带 的情况；
-图6为图4中所示的波紋的一系列样式的透视-图7示出图4、 5或6中所示波紋的变型，其中波紋的倾斜的腿部
具有附加的弯折以便产生涡流效果； -图8示出一系列9个条带波紋，该波紋包括具有直角的梯形波紋，
和相同类型但附带有阶梯型轮廓的波紋；在第八个带之后重复相同
的序列；
-图9示出类似于图3和5的视图，但是示出实施图8所示的波紋样
式的连续；以及，最后， -图IO也示出所有根据本发明的一系列7个波紋样式。
具体实施例方式
图1示出平行的扁平的分隔板片1的整个系列，该分隔板片限定了用 于流体流动的叠置层。在每一对相邻的分隔板片l之间设有钎焊到分隔板 片1上的热交换波玟条带2。 一般地，安^fr交换器外缘的周围并且一般 钎焊到板片上的整个系列杆3用于密封组件。管道4的系统，包括柱形分 配箱，与该组件的设计具体设置成允许至少两种流体能够这样流动使得每 种流体在不同的层流动。
图2示出常规的部分偏置波紋的形状，以及波紋相继式样的横向偏置。 波紋条带的上表面11和下表面12钎焊到上下分隔板片1 (未示出)上。 可以观察到常规的部分偏置波紋的横截面中的矩形一般形状，且图3示出 流体流动时流体遇到的前缘的接续。每个波紋还具有两个垂直于分隔板片 1的侧表面13和14。波紋的腿部13和14垂直于分隔板片1，并且波紋条 带以规则的间隔偏置。
图4示出根据本发明的波紋的修M的轮廓，这些被指定为类型1波 紋。它们已经失去矩形的形状，该矩形形状净皮l务改成为具有直角的梯形形 状。可以看出，在附图的上部示出的条带上，右手侧的腿部14关于分隔板 片l的表面以45。的a角倾斜。45°的角度对应于腿部的相对于常规部分 偏置波紋的常规矩形的张开角。左手侧的腿部为完全垂直于分隔板片(oc 角等于90° )。对于相继的波紋条带，可以观察到，左手侧的腿部和接着 右手侧的腿部交替地倾斜，以形成梯形横截面。
图6为这样一系列波紋条带的透视图，在该视图中第一平面中示出的 波紋条带对应于在图4的顶部相继地示出的波紋条带。
图5示出当流体在设有这样的一系列波紋条带的两个分隔板之间流动 时，前缘不仅垂直一一如常规的部分偏置波紋条带的情况，而且在所示模 式中以45。倾斜。因而，相对于具有相同高度、厚度和密度的锯齿状波紋， 副区域(面积)可增加几乎15%。
图7示出图4、5和6中所示的波紋的倾斜的腿部14具有附加的弯折。 因此，图7中所示的波紋的右手侧的腿部14由两个板15和16形成。而且， 在带片15和16之间的弯折并不平行于在带片16和上表面ll之间或在上 表面11和腿部13之间形成的弯折。因此，在流体流动期间可获得涡流效 果。这种修改类型被称为类型2。
图8示出波紋的样式A、 C、 D、 F和H为类型1，而波紋样式B、 E 和G为相同类型的波紋样式但是其中垂直于分隔板片1的腿部13具有两 个弯折，该弯折使得此腿部13具有阶梯形轮廓，因而具有两个垂直于分隔 板片1的部分。
在图9中示出流体在两个设置有这样的一系列此类波紋样式的分隔板 片l之间流动时所遇到的前缘。
图10示出波紋条带C包括左手侧和右手侧的侧向腿部，每个都设置 有附加的弯折，这样每个侧向腿部包括垂直于分隔板片1的一部分和倾斜 的一部分。这样的腿部倾斜而不垂直于分隔板片，并且同时具有垂直于分 隔板片的部分。最后，图8和10中的虚线箭头表示相继的波紋的腿部沿其相互连接的 线段，从而允许它们能够由平板材制成。
在本发明中， 一般地，可有利地选择波紋腿部的轮廓及它们的序列， 使得可从平板材开始形成波紋的腿部以及波紋条带的上下表面。
权利要求
1.一种用于钎焊板翅式交换器的部分偏置型的波纹条带(2)，该条带包括一系列要被钎焊在第一分隔板片(1)上的区域；一系列要被钎焊在第二分隔板片(1)上的区域，该第二分隔板片与第一分隔板片(1)相邻；和一系列腿部(13、14)，所述腿部形成翅片，其特征在于，至少一个波纹的腿部(14)中的至少一个倾斜而不垂直于分隔板片(1)，并且腿部(13)中的至少一个具有至少一个垂直于分隔板片(1)的部分。
2. 根据权利要求1所述的波紋条带，其特征在于， 一波紋的 腿部(14)中的至少一个以43。到80°的角度倾斜。
3. 根据权利要求1或2所述的波紋条带，其特征在于，至少 60%的波紋使其腿部(14)中的至少一个倾斜。
4. 根据权利要求1到3之一所述的波紋条带，其特征在于， 一波紋的腿部(14)中仅有一个是倾斜的。
5. 根据权利要求1到4之一所述的波紋条带，其特征在于， 一波紋的倾斜的腿部(14)具有附加的弯折(15、 16)。
6. 根据权利要求5所述的波紋的条带，其特征在于，波紋通 过压折板来形成，并且附加的弯折(15、 16)不平行于形成波紋 的板的总压折方向。
7. 根据权利要求1到6之一所述的波紋条带，其特征在于， 同一个波紋包括倾斜的腿部(14)和具有倾斜区域的垂直的腿部。
8. 根据权利要求1到7之一所述的波紋条带，其特征在于， 在至少一个波紋的腿部上设置有弯折以便形成至少一个阶梯。
9. 根据权利要求1到8之一所述的波紋条带，其特征在于， 各种弯折在同一个波紋上或者在同一个波紋条带的波紋上彼此组 合。
10. —种包括具有如权利要求l到9之一所述波紋的钎焊板或翅片的交换器。
全文摘要
本发明涉及一种用于钎焊板翅式热交换器的带有部分偏置的波纹条带(2)以及一种包括所述波纹的钎焊板翅式交换器，所述波纹条带包括一系列要钎焊在第一分隔板片(1)上的区域；一系列要钎焊在第二分隔板片(1)上的区域，该第二分隔板片与第一分隔板片(1)相邻；和一系列腿部(13、14)，所述腿部形成翅片，其中一波纹的腿部(14)中的至少一个倾斜而不是垂直于分隔板片(1)，并且腿部(13)中的至少一个具有至少一个垂直于分隔板片(1)的部分。
文档编号F28F3/00GK101341372SQ200680048483
公开日2009年1月7日 申请日期2006年12月20日 优先权日2005年12月22日
发明者F·勒克莱尔, M·瓦格纳, S·德绍特 申请人:乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司