用于板式换热器的换热板及该板式换热器的制作方法

本发明涉及暖通空调、汽车、制冷以及运输领域，尤其涉及一种板式换热器和用于板式换热器的换热板。

背景技术：

板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属换热板片叠装而成的一种新型高效换热器。各换热板片之间形成薄矩形通道，通过换热板片进行热量交换，其功能是将一种流体的热量传递给另一种流体。

目前，大部分板式换热器的波纹板或换热板的波纹形状呈“人”字形，即在一块不锈钢薄板上冲压出连续排列的“人”字形波纹通道结构(即形成波纹板)，然后上下两块波纹板反向叠合，形成若干条互不相通的流体通道。在使用时，在不同的通道中通入冷流体和热流体，从而实现热量交换目的。

为了提高热量传递的效率，力求做到两种流体隔着换热板能充分地交换热量，所以换热板的结构合理与否至关重要。

经分析研究，现行的“人”字形波纹板，如图1所示，多为均匀对称结构，在波纹板的宽度方向上，人字形波纹通道结构的波峰部和波谷部的宽度是恒定的。在通道的截面上，结构和孔隙率完全一致，其局部阻力系数接近相等。在进口、出口的直线区域，流动距离最短，流动总阻力最小，流速最大；在偏离进口、出口越远的区域，流动距离越长，流动总阻力越大，流速越低。流体在整个流通截面上，流速分布不均，大量流体由最短路径流出，在距离进口、出口较远区域，没有足量的流体流入和参与换热，对于宽板、单边逆流板式换热器，冷、热流体主流区不重叠或重叠不足，换热面积没充分利用，造成总换热效率低下。

现有的人字形波纹板可以强化湍流，以通过设置成瘦长型板片结构，在一定程度上，减轻了通道内流体分布不均的问题。但是对于具有较宽的宽度的人字形波纹板来说，不能从根本上消除流体分布不均的问题，而且强化湍流和瘦长型板片结构受到应用和使用空间的限制。

有鉴于此，确有必要提供一种优化的换热板结构设计，以提高板式换热器的总换热效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于至少部分地解决上述的现有人字形波纹板或换热板的结构上的不足，消除换热板上的通道内流体分布不均，从而提高板式换热器的总换热效率。

本发明的另一目的，在于提供一种新型的用于板式换热器的换热板或换热器，以至少部分地实现下述效果中的至少一种：

在换热板的宽度方向上，使得波峰部和波谷部的宽度均匀连续变化，即增大或减小；在通道的截面上和结构上使得孔隙率连续变化；在宽度方向上，其局部阻力系数均匀变化；在进口、出口的直线区域，设计较大的局部阻力系数，在距离进口、出口较远的区域，设计较小的局部阻力系数；在整个流道内，每一区域的流动总阻力接近相等；在整个流通截面上，流速接近相等。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于板式换热器的换热板，所述换热板上设置有连续排列的波纹通道结构，所述波纹通道结构包括相互交替排布的至少两个凸脊和凹谷，其中所述至少两个凸脊和凹谷中的至少一个的横截面的截面积在至少部分区域上是变化的。

在一个示例中，在所述换热板的宽度方向上，在至少部分区域上所述凸脊的横截面的截面积从左至右变大和/或所述凹谷的横截面的截面积从右至左变大；或

在所述换热板的宽度方向上，在至少部分区域上所述凸脊的横截面的截面积从左至右变小和/或所述凹谷的横截面的截面积从右至左变小。

在一个示例中，在所述换热板的宽度方向上，在至少部分区域上所述凸脊的波峰部的宽度从左至右变大和/或所述凹谷的波谷部的宽度从右至左变大；或

在所述换热板的宽度方向上，在至少部分区域上所述凸脊的波峰部的宽度从左至右变小和/或所述凹谷的波谷部的宽度从右至左变小。

在一个示例中，所述换热板的四个角处设置有至少四个孔口，所述孔口中的两个用作所述换热板的进口和出口，

所述用作换热板的进口和出口的两个孔口沿着换热板的纵长方向位于换热板的同一侧，并且被设置成使得从所述进口流入的流体先到达凹谷横截面的截面积较小和/或凹谷的波谷部的较窄的区域，之后在换热板的宽度方向上流入到凹谷横截面的截面积较大和/或凹谷的波谷部的较宽的区域。

在一个示例中，所述横截面的截面积的变化是连续的线性变化或不规则的变化。

在一个示例中，所述波纹通道结构为人字形波纹通道结构，所述人字形波纹通道结构的角度在90-150度的范围内。

在一个示例中，所述波纹通道结构呈现λ形、v形、w形、m形、右斜的i形和左斜的i形中的至少一个或它们的任意组合。

根据本发明的另一方面，提供了一种板式换热器，所述板式换热器包括多个相互叠合在一起的换热板从而在所述板式换热器中形成至少两个独立的流动通路用于第一和第二流体来交换热量，所述至少两个独立的流动通路由相互连通的换热板内的通道构成，其中至少一个换热板是上述的换热板。

在一个示例中，至少两个相邻的换热板是上述的换热板，

所述至少两个相邻的换热板中的一个换热板在宽度方向上，在至少部分区域上的所述凸脊的横截面的截面积从左至右变大和/或所述凹谷的横截面的截面积从右至左变大；和

所述至少两个相邻的换热板中的另一个换热板在宽度方向上，在与所述一个换热板的所述至少部分区域相对的区域上的所述凸脊的横截面的截面积从左至右变小和/或所述凹谷的横截面的截面积从右至左变小。

在一个示例中，至少两个相邻的换热板是上述的换热板，

所述至少两个相邻的换热板中的一个换热板的宽度方向上，在至少部分区域上所述凸脊的波峰部的宽度从左至右变大和/或所述凹谷的波谷部的宽度从右至左变大；和

所述至少两个相邻的换热板中的另一个换热板的宽度方向上，在至少部分区域上所述凸脊的波峰部的宽度从左至右变小和/或所述凹谷的波谷部的宽度从右至左变小。

附图说明

本发明的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是现有技术中的一种具有人字形波纹通道结构的换热板的平面视图；

图2是根据本发明的一个实施例的具有人字形波纹通道结构的换热板的平面视图；

图3是根据本发明的一个实施例的呈现λ形的人字形波纹通道结构的换热板的平面视图；

图4是根据本发明的一个实施例的呈现v形的人字形波纹通道结构的换热板的平面视图；

图5是根据本发明的一个实施例的呈现w形的人字形波纹通道结构的换热板的平面视图；

图6是根据本发明的一个实施例的呈现m形的人字形波纹通道结构的换热板的平面视图；

图7是根据本发明的一个实施例的呈现右斜的i形的人字形波纹通道结构的换热板的平面视图；

图8是根据本发明的一个实施例的呈现左斜的i形的人字形波纹通道结构的换热板的平面视图。

图9是沿图3中的线a-a所获得的截面视图；

图10是沿图3中的线b-b所获得的截面视图；

图11是具有呈现λ形和v形的人字形波纹通道结构的两张换热板叠合之后的结构的透视图；

图12是具有呈现m形和w形的人字形波纹通道结构的两张换热板叠合之后的结构的透视图；

图13是具有呈现右斜的i形和左斜的i形的人字形波纹通道结构的两张换热板叠合之后的结构的透视图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

如图2所示，显示了根据本发明的一个实施例的用于板式换热器的换热板10。如本领域技术人员所熟知的，该板式换热器包括多个相互反向叠合在一起的换热板。这样，可以在该板式换热器中形成至少两个独立的流动通路，用于第一流体和第二流体在换热板之间通过间壁式的方式交换热量。该至少两个流动通路由相互连通的换热板内的通道构成。所述第一流体和第二流体为在所述板式换热器的流动通路中呈现单边逆流流动的冷热流体。

通常，换热板10为一个具有连续排列的人字形波纹通道结构11的金属板片。以图3、9和10为例，该人字形波纹通道结构11包括相互交替排布的至少两个凸脊和凹谷。所述换热板10上设置有连续排列的波纹通道结构，所述波纹通道结构包括相互交替排布的至少两个凸脊和凹谷，其中所述至少两个凸脊和凹谷中的至少一个的横截面的截面积在至少部分区域上是变化的。

在一个例子中，在所述换热板10的宽度方向上，在至少部分区域上所述凸脊的横截面的截面积从左至右变大和/或所述凹谷的横截面的截面积从右至左变大；或

在所述换热板10的宽度方向上，在至少部分区域上所述凸脊的横截面的截面积从左至右变小和/或所述凹谷的横截面的截面积从右至左变小。需要说明的是，凸脊或凹谷的横截面的截面积变化是指同一条凸脊或凹谷上不同部位的截面的截面积变化。

具体地，如图2和3所示，凸脊具有波峰部12，而相应地凹谷具有波谷部13。所述波峰部12和波谷部13沿着换热板10的纵长方向或图示的上下方向交替布置。在本发明的这一示例中，波峰部12和波谷部13中的至少一个的宽度是变化的，即在垂直于换热板10的纵长方向或沿图示的左右方向是变化的。需要说明的是，凸脊的波峰部或凹谷的波谷部宽度的变化是指同一条凸脊或凹谷上不同部位的凸脊的波峰部或凹谷的波谷部宽度变化。

在图3的示例中，在所述换热板10的宽度方向上，所述波峰部12的宽度从左至右变小，则所述波谷部13的宽度从右至左变小。当然，也可以设置成在所述换热板10的宽度方向上，所述波峰部12的宽度从左至右变大，则所述波谷部13的宽度从右至左变大。本发明对其具体设置方案不做任何限定，本领域技术人员可以根据需要进行选择。

需要说明的是，图3以及之后的所有附图显示的都是波峰部12或波谷部13的宽度成线性的连续变化，当然也可以根据需要将它们的宽度设置成不规则变化或成预定的规律变化。

图3显示出的是具有呈现λ形的人字形波纹通道结构的换热板，而图4显示出的是具有呈现v形的人字形波纹通道结构的换热板。鉴于其与图3所示的换热板的结构大体相同，其不同之处仅在于呈现的人字形波纹通道结构的图案不同，故在此不再详述。

图5显示出的是具有呈现m形的人字形波纹通道结构的换热板，图6显示出的是具有呈现w形的人字形波纹通道结构的换热板；图7显示出的是具有呈现右斜的i形的人字形波纹通道结构的换热板，图8显示出的是具有呈现左斜的i形的人字形波纹通道结构的换热板。鉴于其与图3所示的换热板的结构大体相同，其不同之处仅在于呈现的人字形波纹通道结构的图案不同，故在此不再详述。

尽管在图3-8中都显示出整个换热板上均布置同一图案的人字形波纹通道结构，但是可以明白可以在换热板的不同区域上设置不同图案的人字形波纹通道结构，即同一换热板上可以设置呈现λ形、v形、w形、m形、右斜的i形和左斜的i形中的至少一个或它们的任意组合的人字形波纹通道结构。

再次参见图3，换热板10的周边还可以设置有翻边结构14，并且翻边结构的角度在5-15度的范围内。另外，需要说明的是，本发明中所有的人字形波纹通道结构的角度在90-150度的范围内，即在以图3-8显示的水平方向为x轴且以竖直方向为y轴建立的坐标系中，所述人字形波纹通道结构的两个最外面边缘之间的角度在90-150度的范围内。

在图3图示的示例中，在换热板10的四个角处设置四个孔口15。当然本领技术人员可以根据需要设置为5个、6个或者更多个孔口，本示例仅是一种说明性示例，本领域技术人员不应当理解为对本发明的一种限制。所述四个孔口15中的两个分别用作在换热板10上流过的流体的进口和出口，所述孔口15的周围设置有在与所述孔口同心的同心圆内的多个焊点以进行焊接。所述四个孔口15中的另外两个在周边处设置有密封面或密封结构。所述两个用作进口和出口的孔口15可以布置在所述换热板10的同一侧或在所述换热板10上成对角流布置。

例如，在所述用作进口和出口的两个孔口15沿着换热板10的纵长方向位于换热板的同一侧时，所述用作进口和出口的两个孔口被设置成使得从所述进口流入的流体先到达凹谷横截面的截面积较小的区域和/或凹谷的波谷部13的较窄的区域，之后在换热板10的宽度方向上流入到凹谷横截面的截面积较大的区域和/或凹谷的波谷部13的较宽的区域。

图11显示出了图3显示的呈现λ形的人字形波纹通道结构的换热板之上叠合了图4显示的呈现v形的人字形波纹通道结构的换热板的结构的透视图。

图12显示出了图5显示的呈现w形的人字形波纹通道结构的换热板之上叠合了图6显示的呈现m形的人字形波纹通道结构的换热板的结构的透视图。

图13显示出了图7显示的呈现右斜的i形的人字形波纹通道结构的换热板之上叠合了图8显示的呈现左斜的i形的人字形波纹通道结构的换热板的结构的透视图。

在图11-13所示的板式换热器中，至少两个相邻的换热板采用的是换热板10。所述至少两个相邻的换热板中的一个换热板10在宽度方向上，在至少部分区域上的所述凸脊的横截面的截面积从左至右变大和/或所述凹谷的横截面的截面积从右至左变大；和所述至少两个相邻的换热板10中的另一个换热板10在宽度方向上，在与所述一个换热板10的所述至少部分区域相对的区域上的所述凸脊的横截面的截面积从左至右变小和/或所述凹谷的横截面的截面积从右至左变小。所述至少两个相邻的换热板10中的一个换热板10在宽度方向上，在至少部分区域上的所述凸脊的波峰部12的宽度从左至右变大和/或所述凹谷的波谷部13的宽度从右至左变大；和所述至少两个相邻的换热板10中的另一个换热板10在宽度方向上，在与所述一个换热板10的所述至少部分区域相对的区域上的所述凸脊的波峰部12的宽度从左至右变小和/或所述凹谷的波谷部13的宽度从右至左变小。

通过上述可知，在本发明的各实施例中，通过使得用于板式换热器中的换热板在宽度方向上，凸脊和/或凹谷的横截面的截面积的变化，具体地，波峰部和/或波谷部的宽度的变化，可以是宽度均匀增大或减小，实现了在通道的截面上和结构上使得孔隙率连续变化；在宽度方向上，其局部阻力系数均匀变化；在进口、出口的直线区域，设计较大的局部阻力系数；在距离进口、出口较远的区域，设计较小的局部阻力系数；在整个流道内，每一区域的流动总阻力接近相等；和在整个流通截面上，流速接近相等。

以上仅为本发明的一些实施例，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。