一种双错位型高散热性能板翅式换热器的制作方法

1.本发明涉及换热设备技术领域，具体涉及一种双错位型高散热性能板翅式换热器。


背景技术：

2.为解决当前电子设备迫切的散热需求，板翅式换热器凭借单位体积换热面积大、效率更高等优势得到越来越广泛的研究和应用。目前对板翅式换热器的强化换热措施主要有通过改变截面形状，如申请号为cn03221546.0，名称为波纹型翅片管的专利；通过采用粗糙表面肋片、翅片、凹槽等，如申请号为cn201210407001.9，名称为脉冲射流肋片冷却装置的专利，；采用一种内插扰流元件，如申请号为cn201410389255.1，名称一种换热器以及该换热器的制造方法的这三种方式。
3.近些年，越来越多科研工作者对于新型紧凑热交换器研究开发工作，除了增加传热面积以增加热交换器的紧凑性来提高传热效率之外，渐渐转向一些复杂的内部结构的研发这一目的。
4.当前大部分紧凑型板翅式换热器，如上述三种公开专利都是基于平直翅片进行设计改进，而板翅式中翅片方向与流体流动方向一致，存在流道太长，导致进出口的温差很大，进口处的换热效率高，其余处效率低，同时存在流道流体分布不均匀的问题，导致板翅式换热器的效率受到了限制。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种双错位型高散热性能板翅式换热器，采用本方案，通过将若干换热翅片在竖直方向和长度方向的双向错开设置，从而破坏流道内流体与壁面之间的换热边界层，人为制造局部紊流状态，提高换热能力。
6.本发明通过下述技术方案实现：
7.一种双错位型高散热性能板翅式换热器，包括对接的上盖板和下盖板；
8.所述上盖板和下盖板之间留有换热空间；位于所述换热空间内，且沿所述换热空间长度方向，所述上盖板上依次设有若干上换热翅片组，所述下盖板上依次设有若干下换热翅片组；
9.沿所述换热空间宽度方向，每列所述上换热翅片组和下换热翅片组均分别依次间隔设有若干换热翅片；
10.沿所述换热空间竖直方向，所述上盖板的每列换热翅片组和下盖板的每列换热翅片组依次间隔错开设置；
11.沿所述换热空间长度方向，每列上换热翅片组中相邻两个换热翅片之间的流道间隙，和相邻的下换热翅片组中相邻两个换热翅片之间额流道间隙均相互错开设置。
12.相对于现有技术中，对于较长的板翅式换热器，传统板翅式换热器在其后端的热性能就会有很大的降低，主要是传统的板翅式换热器在后端流体的流动会形成稳定且较厚
的边界层，其换热性能就会有较大程度的降低的问题，本方案提供了一种双错位型高散热性能板翅式换热器，具体方案中，包括相互连接的上盖板和下盖板，以及由上盖板和下盖板合围而成的换热空间，在换热空间内，上盖板沿其长度方向依次设置若干列上换热翅片组，下盖板沿其长度方向依次设有若干列下换热翅片组，通过将上下盖板伸出的翅片相互错位，从而能实现上下盖板在长度方向，即水平方向沿流体流动方向的错位；同时，上换热翅片组和下换热翅片组均沿宽度方向间隔排列有若干换热翅片，且相邻两个换热翅片组中，换热翅片处的流道间隙相互错开，从而在竖直方向上，使上下盖板伸出的翅片打断位置不同，实现在竖直方向上下盖板错位。
13.以上设计，旨在实现：通过双向错位打断设计，使得不能形成稳定的边界层，当流体通过每一个打断位置时，原来的边界层就会出现断裂的现象，流体再次与翅片接触，从而形成新的边界层，并使边界层的厚度变小，在这一过程中，提高了换热系数，并提高了整体的换热能力，同时，上下盖板之间的翅片相互双错位，形成了交错的流道，会使流体流动更加均匀，其换热效率更高。
14.进一步优化，所述换热翅片的宽度方向沿垂直于所述换热空间内的流道方向设置；为进一步缩短每次流道长度，本方案中，每个换热翅片的宽度方向，均垂直于换热空间内的流道方向，即换热翅片竖向设置，并沿上下盖板的宽度方向设置，当流体流入换热器内流道时，通过垂直设置，使流道变得较短，从而不易形成稳定的边界层，进一步提高了换热效率。
15.进一步优化，每个所述换热翅片均相互平行；使每个流道处换热均匀。
16.进一步优化，所述上换热翅片组中的换热翅片下端水平高度低于所述下换热翅片组中的换热翅片上端水平高度。
17.进一步优化，所述上换热翅片组中的换热翅片下端伸出所述上盖板；所述下换热翅片组中的换热翅片上端伸出所述下盖板；通过增加换热翅片的长度，能提高每个换热翅片的换热面积，提高换热效率。
18.进一步优化，所述上换热翅片组中的换热翅片下端和下盖板之间留有流道间隙；所述下换热翅片组中的换热翅片上端和所述上盖板之间留有流道间隙；为减小压强，本方案中，使上盖板的换热翅片与下盖板之间留有流道间隙，或直接不与下盖板的基底接触，并使下盖板的换热翅片与上盖板之间留有流道间隙，或直接不与上盖板的基底接触，从而能保证换热器的压强较小。
19.进一步优化，沿所述换热空间长度方向的两端分别设有进口和出口；为提高换热效率，本方案中，在分别在换热空间长度方向的两端，即上下盖板的两端设置进口和出口，使流体尽可能的经过更多的流道和换热翅片。
20.进一步优化，所述换热空间截面呈长方形，所述进口和出口分别设于两个对角位置处；为达到换热效率的最大化，本方案中，需将进口和出口位置分别设置在两个对角位置处，即内部最长对角线的两端位置处，从而使流体进过最多的流道和换热翅片。
21.进一步优化，所述上盖板端部和所述下盖板端部之间焊接连接。
22.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
23.1.本发明提供了一种双错位型高散热性能板翅式换热器，采用本方案，将板翅式换热器设计为上下盖板形式，上下盖板的翅片为错位结构，同时其翅片上的穿孔设计也为
错位设计，实现板翅式换热器的双错位结构，从而破坏流道内流体与壁面之间的换热边界层，人为制造局部紊流状态，提高换热能力。
24.2.本发明提供了一种双错位型高散热性能板翅式换热器，采用本方案，板翅式换热器内的翅片方向和流体流动方向垂直，使流道的长度缩小，可提高流道的热效率；且在翅片上进行打断设计，使流体的分布更加均匀，从而可以提供换热器的利用率，大幅度提升换热能力，使换热器的温度分布更加均匀；打断设计同时可以减少整体的压降。
25.3.本发明提供了一种双错位型高散热性能板翅式换热器，采用本方案，板翅式换热器内部不同流道中的流体相互混合，使得温度不同的流体相互混合交换热量，各个流道的流体的温度差变小，整体的流场和温度分布更加均匀。
26.4.本发明提供了一种双错位型高散热性能板翅式换热器，采用本方案，上盖板的翅片不与下盖板的基底接触，下盖板的翅片也不与上盖板的基底接触，保证换热器的压强较小。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：
28.图1为本发明提供的一种实施例的横截面的结构示意图；
29.图2为本发明提供的一种实施例的纵截面的结构示意图；
30.图3为本发明提供的一种实施例的上盖板的主视图；
31.图4为本发明提供的一种实施例的上盖板的俯视图；
32.图5为本发明提供的一种实施例的下盖板的主视图；
33.图6为本发明提供的一种实施例的下盖板的仰视图。
34.附图中标记及对应的零部件名称：
35.1-上盖板，2-下盖板，3-换热翅片，4-进口，5-出口。
具体实施方式
36.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
37.实施例
38.如图1至图6所示，本实施例提供了一种双错位型高散热性能板翅式换热器，包括对接的上盖板1和下盖板2；
39.所述上盖板1和下盖板2之间留有换热空间；位于所述换热空间内，且沿所述换热空间长度方向，所述上盖板1上依次设有若干上换热翅片3组，所述下盖板2上依次设有若干下换热翅片3组；
40.沿所述换热空间宽度方向，每列所述上换热翅片3组和下换热翅片3组均分别依次间隔设有若干换热翅片3；
41.沿所述换热空间竖直方向，所述上盖板1的每列换热翅片3组和下盖板2的每列换热翅片3组依次间隔错开设置；
42.沿所述换热空间长度方向，每列上换热翅片3组中相邻两个换热翅片3之间的流道间隙，和相邻的下换热翅片3组中相邻两个换热翅片3之间额流道间隙均相互错开设置。
43.相对于现有技术中，对于较长的板翅式换热器，传统板翅式换热器在其后端的热性能就会有很大的降低，主要是传统的板翅式换热器在后端流体的流动会形成稳定且较厚的边界层，其换热性能就会有较大程度的降低的问题，本方案提供了一种双错位型高散热性能板翅式换热器，具体方案中，包括相互连接的上盖板1和下盖板2，以及由上盖板1和下盖板2合围而成的换热空间，在换热空间内，上盖板1沿其长度方向依次设置若干列上换热翅片3组，下盖板2沿其长度方向依次设有若干列下换热翅片3组，通过将上下盖板2伸出的翅片相互错位，从而能实现上下盖板2在长度方向，即水平方向沿流体流动方向的错位；同时，上换热翅片3组和下换热翅片3组均沿宽度方向间隔排列有若干换热翅片3，且相邻两个换热翅片3组中，换热翅片3处的流道间隙相互错开，从而在竖直方向上，使上下盖板2伸出的翅片打断位置不同，实现在竖直方向上下盖板2错位。
44.以上设计，旨在实现：通过双向错位打断设计，使得不能形成稳定的边界层，当流体通过每一个打断位置时，原来的边界层就会出现断裂的现象，流体再次与翅片接触，从而形成新的边界层，并使边界层的厚度变小，在这一过程中，提高了换热系数，并提高了整体的换热能力，同时，上下盖板2之间的翅片相互双错位，形成了交错的流道，会使流体流动更加均匀，其换热效率更高。
45.请参阅图2，作为一种进一步缩短每次流道长度的具体实施例方式，设置为：所述换热翅片3的宽度方向沿垂直于所述换热空间内的流道方向设置；本方案中，每个换热翅片3的宽度方向，均垂直于换热空间内的流道方向，即换热翅片3竖向设置，并沿上下盖板2的宽度方向设置，当流体流入换热器内流道时，通过垂直设置，使流道变得较短，从而不易形成稳定的边界层，进一步提高了换热效率。
46.一种使每个流道处换热均匀的具体实施方式，设置为：每个所述换热翅片3均相互平行。
47.本实施例中，所述上换热翅片3组中的换热翅片3下端水平高度低于所述下换热翅片3组中的换热翅片3上端水平高度。
48.请继续参阅图2，上述实施例方案中，更进一步的方案为：所述上换热翅片3组中的换热翅片3下端伸出所述上盖板1；所述下换热翅片3组中的换热翅片3上端伸出所述下盖板2；通过增加换热翅片3的长度，能提高每个换热翅片3的换热面积，提高换热效率。
49.本实施例中，作为一种减小换热器内部压强的具体实施方式，设置为：所述上换热翅片3组中的换热翅片3下端和下盖板2之间留有流道间隙；所述下换热翅片3组中的换热翅片3上端和所述上盖板1之间留有流道间隙；本方案中，使上盖板1的换热翅片3与下盖板2之间留有流道间隙，或直接不与下盖板2的基底接触，并使下盖板2的换热翅片3与上盖板1之间留有流道间隙，或直接不与上盖板1的基底接触，从而能保证换热器的压强较小。
50.请参阅图1，作为一种提高换热效率的具体实施方式，设置为：沿所述换热空间长度方向的两端分别设有进口4和出口5；本方案中，在分别在换热空间长度方向的两端，即上下盖板2的两端设置进口4和出口5，使流体尽可能的经过更多的流道和换热翅片3。
51.请继续参阅图1，作为一种使换热效率最大化的具体实施方式，所述换热空间截面呈长方形，所述进口4和出口5分别设于两个对角位置处；本方案中，需将进口4和出口5位置分别设置在两个对角位置处，即内部最长对角线的两端位置处，从而使流体进过最多的流道和换热翅片3。
52.作为一种冗余方案，所述上盖板1端部和所述下盖板2端部之间焊接连接。
53.工作原理：本发明首先将传统板翅式换热器的翅片方向进行调整，与流体的流动方向成垂直，当流体流入换热器流道时，其流道会变得较短，不易形成稳定的边界层；同时对流道进行了打断设计，使得边界层不能形成稳定的边界层，原来的边界层就会出现断裂的现象，当流体流过打断的位置时，再次与翅片接触，会重新生成新的边界层，从而使边界层的厚度变小，而这一过程将会换热系数提高，从而使整体的换热能力提高。同时上下板之间的翅片相互双错位，形成了交错的流道，会使流体流动更加均匀，其换热效率更高。
54.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。