专利名称：程数集成式换热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及换热设备，尤其涉及一种程数集成式换热器。
背景技术：
在板翅式换热器中，有时某些流体它的流量很小但温度变动很大，如热流体要从 常温的40°C进口温度被冷却到_172°C，或冷流体要求从_182°C的进口温度被复热到30°C 等不同温度变化等级的需求。此类换热器很自然的被设计制作成又细又长的外形尺寸。当 此类换热器被安装在车辆上或地下山洞中时，由于安装高度尺寸受到严格限制，因此不得 已把换热器的长度尺寸分段实现，即把一台长换热器分成几台短换热器来完成换热任务。 当高度空间尺寸要求严格时，有时把一台换热器分成三台甚至五台换热器，用并联加串联 的方式来完成一台长换热器的换热任务，如图1所示的车载液化器中的换热器，就是此类 换热器的典型应用例子。本来用一台换热器即可把热流体由40°C冷却到-172°C，冷流体 由-182°C复热到30°C，但由于安装空间的限制，只好把一台换热器改成三台。如图1所示， 在第I台换热器中，热流体被冷却到-30°C，在第II台换热器中，热流体从_30°C进一步被 冷却到-100°C，在第III台换热器中，热流体才被冷却到-172°C。同样冷流体的复热也是 被分成三段才完成。由于这样分段后，每台换热器的热负荷降低，而其他几何参数不变，因 此每台换热器的长度基本上按热负荷降低的比例而降低。但由于每台换热还要增加流体的 导流部分，因此三台换热器的外形总长度要大于一台换热器的总长度。其次，有时一台换热 器的长度尺寸，超过了制造设备许可的限度，或材料的长度尺寸满足不了产品的需求，在这 种情况下，也要把一台换热器制作成二台或二台以上。在图1所示的应用例子中，由于一台换热器变成了三台，换热器的封头数量增加 了三倍，换热器之间的连接管路又是多出来的，又要设置三台换热器的支座，三台换热器芯 体的总体积增大等等因素，使本来要求安装空间位置十分紧凑的设备，不得不增加安装空 间，以满足三台换热器安装空间的需求，从而导致了整台设备的体积增大、重量增加、跑冷 损失增大、能耗增加及整台设备运行的经济技术指标下降。
发明内容本实用新型的目的在于，将一台长换热器、两台或两台以上的短换热器的热交换 过程集成在一台换热器中，以简化换热系统的结构和外形、减小安装空间并提高整台换热 器的性能。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为，一种程数集成式换热器，包括 壳体和在壳体中间隔设置的热层和冷层，热层和冷层均包括隔离片、导流片和至少两个换 热翅片，隔离片设置在相邻的两个换热翅片之间，导流片设置在换热翅片的端部且与相邻 的两个换热翅片相连通，相邻的两个导流片分别位于换热翅片的两端。本实用新型在热层和冷层中增设隔离片，隔离片将相邻的两个换热翅片隔离开， 冷/热流体至少两次流经换热翅片，把本来是一程的换热器改造为至少为两程的程数集成换热器，可代替一台长换热器、两台或两台以上的短换热器，并保持换热器的封头数量不 变、对外连接管路不变，大大简化了换热系统的结构和外形，结构紧凑、安装空间小，材料消 耗、制造成本和运行能耗降低，整体技术性能指标明显提高。
图1为现有车载液化器中的换热器流程图；图2为本实用新型程数集成式换热器的冷层结构示意图；图3为本实用新型程数集成式换热器的热层结构示意图。
以下结合附图对本实用新型作详细描述。
具体实施方式
本实用新型程数集成式换热器包括壳体和在壳体中间隔设置的热层和冷层，冷层 和热层的结构分别如图2和图3所示。参见图2，冷层具有分别位于下端部和上端部的冷流 体入口 12和冷流体出口 11，封条21、22设置在冷层的外围，用于在冷层和壳体之间起到密 封作用。参见图3，热层具有分别位于上端侧部和下端侧部的热流体入口 13和热流体出口 14，封条23、24设置在热层的外围，用于在热层和壳体之间起到密封作用。这些结构与现有 换热器的结构相同，因此不再作详细描述。参见图2，冷层包括并排设置的三个换热翅片31、32和33，隔离片51、52分别设置 在相邻的两个换热翅片31、32之间和换热翅片32、33之间，隔离片51、52将相邻的两个换 热翅片隔离开。导流片41、42分别设置在换热翅片的下端部和上端部，导流片41将相邻的 两个换热翅片31、32相连通，把换热翅片32中的流体引导入换热翅片31中；同样，导流片 42将相邻的两个换热翅片32、33相连通，把换热翅片33中的流体引导入换热翅片32中。 冷流体从换热器下端面的冷流体入口 12进入，在封条22和隔离片52的限制作用下在换热 翅片33中流动，完成-182°C到-110°C的换热过程；然后冷流体通过导流片42进入换热翅 片32，在隔离片51、52的限制作用下，在换热翅片32中完成-110°C到_40°C的换热过程；之 后，冷流体通过导流片41进入换热翅片31中，在隔离片51和封条21的限制作用下在换热 翅片31中流动，完成-40°C到30°C的换热过程；最后冷流体从冷流体出口 11流出换热器。 冷流体在冷层中在封条21、22围成的有限范围内，通过三次流经换热翅片而完成整个换热 过程，其具体流动线路如图中箭头所示。参见图3，热层具有与冷层基本相同的结构，也包括并排设置的三个换热翅片34、 35和36，隔离片53、54分别设置在相邻的两个换热翅片34、35之间和换热翅片35、36之间， 隔离片53、54将相邻的两个换热翅片隔离开。导流片44、45分别设置在换热翅片的下端部 和上端部，导流片44将相邻的两个换热翅片34、35相连通，把换热翅片34中的流体引导入 换热翅片35中；同样，导流片45将相邻的两个换热翅片35、36相连通，把换热翅片35中的 流体引导入换热翅片36中。由于热层的热流体入口 13和热流体出口 14均设置在换热器的 侧面上，所以分别在热流体入口 13和热流体出口 14处设置导流片43、46，导流片43将流体 引导入换热翅片34中，导流片46将换热翅片36中的流体引导出。热流体由换热器的左侧 面上端顶部的热流体入口 13进入热层，通过导流片43进入换热器，在封条23和隔离片53 的限制下，热流体只能进入换热翅片34，完成40°C到_30°C的换热过程；然后通过导流片44进入换热翅片35，在隔离片53和54的限制下在换热翅片35中流动，完成_30°C到-100°C 的换热过程；之后，通过导流片45进入换热翅片36，在换热翅片36中完成-100°C到-172°C 的换热过程；最后通过导流片46转弯流出换热器。热流体在热层中在封条23、24围成的有 限范围内，通过三次流经换热翅片而完成整个换热过程，其具体流动线路如图中箭头所示。在本实用新型中，换热翅片、导流片以及封条的结构和常用的规格结构一样，没有 特殊要求，仅按设计要求选择各自的规格即可。而隔离片是本实用新型的关键部件，其具 有两种用途，其一是起到和封条一样的作用，隔离和限制流体的流向；其二是流体程与程之 间的热量内耗隔离。对任何流体来讲，程与程之间的温度是有差别的，如在冷流体出口 11 处，温度已经达到30°C 了，但在隔离片51的右侧温度还是-110°c，隔离片51的两侧温差有 140°C，当然要产生热量的热传导，从而产生热量的内耗。为了减少热量的热传导，隔离片优 选采用不良导体制造，还可通过隔离片的形状设计来尽量减少热传导的截面积。本实用新型为程数集成式换热器，其具体程数可以是两程或两程以上，可以通过 改变冷层和热层中的换热翅片的数量来改变换热器的程数，如二程的程数集成式换热器的 冷层和热层包括两个换热翅片，三程的程数集成式换热器的冷层和热层包括三个换热翅片 (如上述实施例所示)，当冷层和热层中的换热翅片数量改变时，与其相配套使用的导流片 和隔离片在数量上也作相应调整。本实用新型把原来全部是一程的换热器(不管是一台的长换热器还是三台的短 换热器全部是一程的换热器)，改成一台多程的程数集成式换热器，以用来替代一台长换热 器、二台或二台以上的短换热器，如用一台三程的程数集成式换热器替代三台短换热器。本 实用新型与使用一台长换热器相比较，换热器的封头数量不变，对外连接管路不变，仅仅是 把一台细长换热器或多台短换热器变成一台短而宽的换热器，而厚度尺寸不变，可以满足 换热器被安装在车辆上或地下山洞中时对空间高度尺寸的特殊要求。程数集成式换热器 大大简化了整台设备换热系统的结构与外形，大幅度提高设备的体积紧凑性，可以降低换 热系统的安装空间，降低材料消耗、制造成本和运行能耗，还可以明显提高整体技术性能指 标。
权利要求程数集成式换热器，包括壳体和在所述壳体中间隔设置的热层和冷层，其特征在于，所述热层和冷层均包括隔离片、导流片和至少两个换热翅片，所述隔离片设置在相邻的两个换热翅片之间，所述导流片设置在换热翅片的端部且与相邻的两个换热翅片相连通，相邻的两个导流片分别位于换热翅片的两端。
2.根据权利要求1所述的程数集成式换热器，其特征在于，所述热层和冷层均包括三 个换热翅片。
3.根据权利要求1所述的程数集成式换热器，其特征在于，所述隔离片采用不良导体 制造。
专利摘要本实用新型涉及一种程数集成式换热器，包括壳体和在壳体中间隔设置的热层和冷层，热层和冷层均包括隔离片、导流片和至少两个换热翅片，隔离片设置在相邻的两个换热翅片之间，导流片设置在换热翅片的端部且与相邻的两个换热翅片相连通，相邻的两个导流片分别位于换热翅片的两端。本实用新型把本来是一程的换热器改造为至少为两程的程数集成换热器，可代替一台长换热器、两台或两台以上的短换热器，并保持换热器的封头数量不变、对外连接管路不变，大大简化了换热系统的结构和外形，结构紧凑、安装空间小，材料消耗、制造成本、运行能耗降低，整体技术性能指标明显提高。
文档编号F28F3/08GK201748830SQ201020279018
公开日2011年2月16日 申请日期2010年8月2日 优先权日2010年8月2日
发明者章有虎 申请人:杭州中泰过程设备有限公司