一种换热器芯体与换热器的制作方法

1.本技术涉及热交换技术领域，尤其涉及一种换热器芯体及换热器。


背景技术：

2.换热器包括供流体流通的通道，该通道现有方案多采用平直通道，仅通过增加换热面积来增强换热。有方案中采用波纹结构的通道，波纹通道即可以增加换热面积，又可以增强扰流，但波纹结构的波纹或波谷位置容易形成死区，导致局部的换热效果降低；采用工型等其他形状时，虽然改善了换热的效果，但换热器阻力大大增加，不利于工业应用。


技术实现要素：

3.本技术提供了一种换热器芯体与换热器，该换热器芯体流体通道内设置扰流部件。在流体流动方向上，该扰流部件的变截面结构诱导流体生成纵向涡旋结构，从而加强了流体的混合，同时流体的扰动可以降低热边界层的厚度，从而提高换热器芯体的换热效率。
4.本技术第一方面提供一种换热器芯体，所述换热器芯体包括：
5.本体部，所述本体部设有流道；
6.扰流部，所述扰流部凸设于所述流道的内壁面，所述扰流部包括前端和后端，从所述前端至所述后端，所述扰流部的宽度逐渐增大、高度逐渐减小。
7.本方案中，扰流部的设置能够增强流道内流体的扰动，扰动的流体能够破坏流体的边界层，从而减小边界层的厚度，增强换热器芯体的换热效果。相比于常规扰流部件，本技术中所采用的扰流部前端到后端的截面积逐渐减小，能够大幅减小回流区的面积，从而在保证增加扰动的同时，又可以不显著增加流动阻力。
8.在一种可能的设计中，沿所述流道的流体流动方向，所述前端位于所述后端的上游，所述扰流部的截面积先增大后减小。
9.在一种可能的设计中，沿所述流道的流体流动方向，所述前端位于所述后端的上游，所述扰流部的截面积先增大后减小。
10.在一种可能的设计中，所述扰流部呈四面体结构，其包括自所述后端向所述前端延伸的第一顶面和两个侧面。
11.在一种可能的设计中，所述第一顶面与侧面的连接处、所述第一顶面与所述流道内壁面的连接处以及两个侧面与所述流道内壁面的连接处均设置有弧形倒角。
12.在一种可能的设计中，两个所述侧面均为弧形。
13.在另一种可能的设计中，所述扰流部呈五面体结构，其包括自所述后端向所述前端延伸的第二顶面、第一侧面、第二侧面以及连接所述第二顶面、第一侧面和第二侧面的第三侧面。
14.在一种可能的设计中，所述流道内间隔设置有一个或一个以上扰流部组，每个所述扰流部组包括一个或一个以上所述扰流部，且沿所述流道的流体流动方向，各所述扰流部(2)平行或交错排布。
15.在一种可能的设计中，沿所述流道的流体流动方向，相邻两个所述扰流部组后端相向和前端相向交替布置。
16.在一种可能的设计中，所述流道包括一层或一层以上堆叠设置的流体通道，且每层所述流体通道的内壁面均设置有所述扰流部。
17.在一种可能的设计中，相邻两层所述流体通道呈预设夹角设置，且每层所述流体通道包括一个或一个以上子通道，每个所述子通道的内壁面均设置有所述扰流部。
18.本技术第二方面提供一种换热器，所述换热器包括壳体和以上所述的换热器芯体。
19.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本技术。
附图说明
20.图1为本技术所提供换热器芯体在一种具体实施例中的结构示意图；
21.图2为图1中流道内扰流部在具体实施例一中的结构示意图；
22.图3为图2中扰流部另一视角的结构示意图；
23.图4为图1中扰流部在具体实施例一中的结构示意图；
24.图5为图1中扰流部在具体实施例二中的结构示意图；
25.图6为图1中扰流部在具体实施例三中的结构示意图；
26.图7为图1中扰流部在具体实施例四中的结构示意图；
27.图8为图1中扰流部在具体实施例五中的结构示意图；
28.图9为图1中扰流部在流道中的多种排布方式；
29.图10为图1中扰流部在流道中的另一种排布方式。
30.附图标记：
31.1-本体部；
32.11-第一流道；
33.12-第二流道；
34.13-板体；
35.2-扰流部；
36.21-前端；
37.22-后端；
38.23-第一顶面；
39.24-侧面；
40.25-第一侧面；
41.26-第二侧面；
42.27-第三侧面。
43.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
具体实施方式
44.为了更好的理解本技术的技术方案，下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
45.应当明确，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
46.在本技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
47.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
48.需要注意的是，本技术实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本技术实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
49.本实施例提供了一种换热器，换热器包括换热器芯体和壳体(图中未示出)，其中，换热器芯体安装于壳体内。换热器用于实现设备内两股流体的流通，并在两股流体流通的过程中充分进行热交换，该换热器具有传热效率高，阻力小，制造容易，结构简单且牢固的特点。
50.具体地，如图1、图2所示，换热器芯体包括本体部1和扰流部2，其中，本体部1设有用于流体流通的流道，扰流部2凸设于流道的内壁面，沿流体流动的方向(如图2所示的箭头所示)，扰流部2包括前端21和后端22，且从前端21至后端22，扰流部2的宽度逐渐增大、高度逐渐减小。
51.本实施例中，前端21和后端22仅包括图2中所指的部分。且端21和后端22的截面方向与流体的流动方向垂直。本实施例中，扰流部2的宽度逐渐增大，当流体在流道内流动时，使得流体经过扰流部2时，在前端21被分成两股，并在后端22汇合时两股流体交叉形成涡流，即扰流部2的设置能够增强流道内流体的扰动，扰动的流体能够破坏流体的边界层，从而减小边界层的厚度，增强换热器芯体的换热效果。同时，扰流部2的高度逐渐减小，使得流体流过扰流部2时，垂直于流体流动方向上流体的速度出现差异，导致流体静压改变，最终在扰流部2的两侧面形成两个纵向涡，而且螺旋流动的流体能够破坏流体的边界层，使边界层厚度减小，进一步增强换热的效果。
52.本实施例中，流体的流动方向不限于图中箭头所示的方向，流体也可以沿与箭头相反的方向流动。
53.在一种具体的实施例中，如图2所示，沿流道的流体流动方向(图2中箭头指示方向)，前端21位于后端22的上游，扰流部2的截面积先增大后减小。
54.本实施例中，扰流部2由前端21至后端22的截面积先增大后减小，即扰流部2宽度方向的增大比例和高度方向的减小比例相对应，使得流体经过扰流部2时在宽度方向和高度方向的速度均能产生较大的变化，增加扰动效果，同时上述变化是逐渐连续变化的，使得
该扰流部2在前端21到后端22之间连续，不存在凸起或凹陷，从而能够减小流体在流道内流动时的阻力，降低流体流动的能耗，从而降低动力系统的能耗。而且流体在前端21被分成两股，并且随着扰流部2的尺寸先增大后减小，两股流体逐渐被分开并在后端22处能够汇合，在后端22形成的涡流比较稳定，增强换热的同时不会显著增加流体流动时的阻力。
55.在另一种具体的实施例中，如图2所示，沿流道的流体流动方向(与图2中箭头所指的方向相反)，前端21位于后端22的下游，扰流部2的截面积先增大后减小。
56.本实施例中，随着扰流部2的尺寸先增大后减小，两股流体逐渐被分开，最后在前端21能够汇合，形成的涡流比较稳定，增强换热的同时不会显著增加流体流动时的阻力。
57.具体地，如图2所示，扰流部2呈四面体结构，其包括自后端22向前端21延伸的第一顶面23和两个侧面24。
58.本实施例中，扰流部2呈四面体结构，既能满足从前端21到后端22的截面积先增大后减小，又能使得扰流部2从前端21至后端22为平滑的过渡，并且该结构易于加工，从而简化流道的结构，提高本体部1的结构强度。
59.本实施例中，扰流部2可以与本体部1一体成型，如图3所示，扰流部2可以与本体部1一体成型，扰流部2内部为空心结构，或者扰流部2与本体部1固定连接。
60.如图4所示，四面体的形状可以为垂直流体流动方向的投影面为等边三角形的四面体，如图5所示，四面体的形状还可以为垂直流体流动方向的投影面为直角三角形的四面体。
61.在一种实施例中，如图2所示，扰流部2的外轮廓为弧形，即第一顶面23与侧面24的连接处、第一顶面23与流道内壁面的连接处以及两个侧面24与流道内壁面的连接处均设置有弧形倒角。
62.本实施例中，扰流部2的各个面之间具有圆弧形过渡，能够避免流体在面与面的拐角处大量聚集而产生死角，因此该弧形的外轮廓有利于减小流体流过时的阻力，从而降低能耗，且能够提高流体流过扰流部2时的湍流程度，并有利于传热均匀。
63.在另一种实施例中，如图6所示，两个侧面24均为弧形面。本实施例中，弧形面可以向内凹或者向外凸，该弧形面能够进一步增加流体流过时的产生的扰动，加强换热效率。
64.在另一种实施例中，扰流部2呈五面体结构，如图7所示，沿流体流动方向该扰流部2的截面为梯形，其包括自后端22向前端21延伸的第二顶面(未示出)、第一侧面25、第二侧面26以及连接第二顶面(未示出)、第一侧面25和第二侧面26的第三侧面27。
65.本实施例中，与四面体结构不同的是连接第一侧面25和第二侧面26的是一个面而不是一条边，该结构使得流体经过扰流部2时被分开的角度更大，产生的扰动也会变大，因此能够增加扰流效果，从而提高换热效率。
66.本实施例中，如图8所示，第一侧面25和第二侧面26也可以为弧形面。
67.以上各实施例中，如图4所示，流道内可以间隔设置有一个或一个以上扰流部组，每个扰流部组包括一个或一个以上扰流部2，且沿流道的流体流动方向，各扰流部2平行或交错排布。
68.本实施例中，当流道内设有多个扰流部组，且每个扰流部组包括一个或一个以上扰流部2，使得流体流过的扰流部2的数量较多，从而能够进一步增加流体在流道内流动时的扰流效果，进一步提高换热器芯体的换热效果，实际应用中，扰流部2的尺寸取决于流道
的尺寸，扰流部2的数量也与流道的宽度以及扰流部2的宽度有关。
69.具体地，如图9所示，多个扰流部2可以具有多种排布方式如平行排布或交错排布，比如第一种情形扰流部2沿流体流动方向如图3中箭头所示，用数量表示扰流部2沿流体流动方向在同一位置处所设的数量，则该排布方式为平行排布可以简单记为1
→1→1→
1，此种排布方式，能够增强流道内的扰流效果，从而提高换热器芯体的换热效果，且平行排布时，对流体流动产生的阻力较小。按同样方式扰流部2还可以为1
→2→1→
2，2
→3→2→
3等方式排布，该排布方式为交错排布，此种排布方式，能够进一步增强流道内的扰流效果，从而提高换热器芯体的换热效果。
70.在一种具体的实施例中，如图10所示，沿流道的流体流动方向，相邻两个扰流部组中扰流部2呈后端22相向和前端21相向交替布置。
71.本实施例中，相邻扰流部组中的扰流部2前端21相向和/或者后端22相向设置时，使得流体经过相邻两个扰流部组时，使得流体的流动方向产生的变化较小，因此能够减小流体流动的阻力，从而降低动力系统的能耗。
72.在一种实施例中，如图1所示，流道包括一层或一层以上堆叠设置的流体通道，且每层流体通道的内壁面均设置有扰流部2。
73.本实施例中，该设增加了流道内扰流部2的数量，因此能够增加扰流效果，进而提高换热效率。
74.以上各实施例中，如图1所示，流体通道包括沿高度方向(z)间隔排列的第一流道11和第二流道12，使得第一流道11内的流体与第二流道12内的流体发生热交换，且第一流道11与第二流道12呈预设夹角。第一流道11和第二流道12为流体通道内的子通道，第一流道11和第二流道12设于相邻的两层流体通道内。
75.本实施例中，第一流道11与第二流道12的方向不同(二者之间具有预设夹角)，即流体在第一流道11与第二流道12内流动的方向不同。且两股流体分别在第一流道11与第二流道12内交叉流动，在实现高效换热的前提下，使得换热器芯体具有结构紧凑，易于加工的优点。
76.在可能的实施例中，第一流道11与第二流道12呈90
°
交叉排列，这种交叉排列方式益于实际应用；或者第一流道11与第二流道12之间的夹角呈180
°
即第一流道11与第二流道12中流体方向完全相反，使第一流道11与第二流道12的温差最大化，增强换热。
77.其中，上述本体部1包括多个板体13，且多个板体13相连形成上述第一流道11和第二流道12，当第一流道11和第二流道12之间的预设夹角为90
°
时，使得相邻板体13之间垂直连接。上述扰流部2设置于该板体13。
78.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。