CN218566255U - 换热板、换热板对及换热器 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种换热板、换热板对及换热器，换热板包括：板体，包括换热区；沿板体的长度方向，板体上间隔设有多个交错的折流部，以使换热区分为多个子换热区域；沿板体的宽度方向，折流部的一端与板体的一条长边连接，另一端与板体的另一条长边间隔设置，以使相邻的子换热区域连通；板体的长边设有第一流道连接口和第二流道连接口，第一流道连接口和第二流道连接口分别与相应的子换热区域连通，沿第一流道连接口至第二流道连接口的方向，多个子换热区域的宽度呈下降趋势，多个折流部与板体长边的间距呈下降趋势。本申请提供的换热板、换热板对及换热器结构简单，使用方便，可以均衡流体在换热器内的流速，确保传热效果，提高换热器使用寿命。

Description

换热板、换热板对及换热器

技术领域

本申请涉及板式换热器技术领域，尤其涉及一种换热板、换热板对及换热器。

背景技术

换热器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛。应用于冷凝工况使用的板式换热器，其进口处的流体状态通常为气态或气液混合物，经过换热器的冷凝，出口处的流体状态一般为气液混合物或液体，体积会大大减少，而现有冷凝工况的换热器内部流道截面积相等，这就导致流体在冷凝的过程中，为了填充流道，流速会不断降低，从而使传热效果变差，一些换热器会降低出口处的管径，来提高出口的流体流速，但并不能平衡流体在换热器内部的流速变化，同样会降低传热效果。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种换热板、换热板对及换热器，以解决背景技术中提及的相关问题。

本申请的第一方面，提供了一种换热板，包括：板体，包括换热区；沿所述板体的长度方向，所述板体上间隔设有多个交错的折流部，以使所述换热区分为多个子换热区域；沿所述板体的宽度方向，所述折流部的一端与所述板体的一条长边连接，另一端与所述板体的另一条长边间隔设置，以使相邻的所述子换热区域连通；所述板体的长边设有第一流道连接口和第二流道连接口，所述第一流道连接口和所述第二流道连接口分别与相应的所述子换热区域连通，沿所述第一流道连接口至所述第二流道连接口的方向，多个所述子换热区域的宽度呈下降趋势，多个所述折流部与所述板体的长边的间距呈下降趋势。

进一步地，沿所述第一流道连接口至所述第二流道连接口的方向，每个所述子换热区域的宽度递减，每个所述折流部与所述板体的长边的间距递减。

进一步地，所述子换热区域的数量大于或等于六个，位于所述板体中部的相邻两个或三个所述子换热区域的宽度相等，位于所述板体中部的相邻两个或三个所述折流部与所述板体的长边的间距相等。

进一步地，沿所述第一流道连接口至所述第二流道连接口的方向，位于所述折流部后方的第一个所述子换热区域为第一区域，所述折流部与所述板体的长边的间距为该折流部相对应的所述第一区域的宽度的0.5至2倍。

本申请第二方面，提供了一种换热板对，包括相对设置的两个如上第一方面所述的换热板，两个所述换热板的结构互为镜像；两个所述换热板的四边相抵，两个所述换热板的所述折流部相抵，两个所述换热板的所述子换热区域相接形成换热流道；两个所述换热板的所述第一流道连接口相接形成流道进口，两个所述换热板的所述第二流道连接口相接形成流道出口。

进一步地，所述换热区内设有多个凸起，两个所述换热板的所述换热区相抵形成多个接触点，所述接触点阵列排布，相邻两个所述接触点的间距为20mm至50mm。

进一步地，相邻两列的所述接触点错位排布，错位长度等于同列的相邻两个所述接触点的间距的1/2。

进一步地，所述流道进口的截面积大于或等于所述流道出口的截面积，所述换热流道的最大深度为5mm至10mm。

进一步地，两个所述换热板的四边通过焊接连接，连接处形成有焊道，所述焊道与所述板体的边缘的距离小于或等于20mm。

本申请第三方面，提供了一种换热器，包括多个堆叠的如上第二方面所述的换热板对。

从上面所述可以看出，本申请提供的换热板、换热板对及换热器，通过设置折流部，将换热区分为多个子换热区域，折流部交错设置，可以不断改变流体的流动方向，增加流体在板体上的流程，从而增加流体流动时间，提高换热效果；折流部的一端与板体的一条长边连接，另一端与板体的另一条长边间隔设置，以使相邻的子换热区域连通；板体的长边设有第一流道连接口和第二流道连接口，分别用于形成流道进口和流道出口；第一流道连接口与首端的子换热区域连通，第二流道连接口与尾端的子换热区域连通，这样从第一流道连接口经过多个子换热区域至第二流道连接口形成了完整的流体流动路径；沿第一流道连接口至第二流道连接口的方向，多个子换热区域的宽度呈下降趋势，使得流道截面积呈下降趋势，这样虽然流体冷凝导致体积变小，因为流道截面积也变小了，可以确保流体的流动速度，确保传热效果，同时又充分利用了板体的换热面积；折流部与板体的长边的间距影响流体折流时的流道截面积，间距越小，流道截面积越小，沿第一流道连接口至第二流道连接口的方向，设置多个折流部与板体的长边的间距呈下降趋势，同样确保流体在折流时的流道截面积与流体的体积相匹配，确保流体的流动速度，从而确保传热效果；该换热板、换热板对及换热器结构简单，使用方便，可以均衡流体在换热器内的流速，确保传热效果，稳定性好，提高换热器使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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的附图。

图1为本申请实施例中第一种换热板的结构示意图；

图2为与图1结构镜像的换热板的结构示意图；

图3为本申请实施例中第二种换热板的结构示意图；

图4为本申请实施例中一种换热板对的结构示意图；

图5为本申请实施例中另一种换热板对的结构示意图；

图6为图5中A-A方向的剖面结构示意图。

附图标记：1、板体；1-1、换热区；1-2、子换热区域；2、折流部；3、第一流道连接口；4、第二流道连接口；5、凸起；6、换热流道；7、流道进口；8、流道出口；9、焊道；10、接触点。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本申请进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

换热器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛。

应用于冷凝工况使用的板式换热器，其进口处的流体状态通常为气态或气液混合物，经过换热器的冷凝，出口处的流体状态一般为气液混合物或液体，体积会大大减少，而现有冷凝工况的换热器内部流道截面积相等，这就导致流体在冷凝的过程中，为了填充流道，流速会不断降低，从而使传热效果变差，一些换热器会降低出口处的管径，以此来提高出口的流体流速，但并不能平衡流体在换热器内部的流速变化，同样会降低传热效果。

以下，通过具体的实施例并结合图1至图6来详细说明本申请的技术方案。

本申请的一些实施例中提供了一种换热板，如图1至图3所示，包括：板体1，包括换热区1-1；沿所述板体1的长度方向，所述板体1上间隔设有多个交错的折流部2，以使所述换热区1-1分为多个子换热区域1-2；沿所述板体1的宽度方向，所述折流部2的一端与所述板体1的一条长边连接，另一端与所述板体1的另一条长边间隔设置，以使相邻的所述子换热区域1-2连通；所述板体1的长边设有第一流道连接口3和第二流道连接口4，所述第一流道连接口3和所述第二流道连接口4分别与相应的所述子换热区域1-2连通，沿所述第一流道连接口3至所述第二流道连接口4的方向，多个所述子换热区域1-2的宽度呈下降趋势，多个所述折流部2与所述板体1的长边的间距呈下降趋势。

如图1所示，板体1为矩形，包括两条长边和两条短边，换热区1-1也为矩形，图中L方向为板体1的长度方向，W为板体1的宽度方向，L’为沿第一流道连接口3至第二流道连接口4的方向。

通过设置折流部2，将换热区1-1分为多个子换热区域1-2，子换热区域1-2用于形成换热流道6，折流部2交错设置，可以不断改变流体的流动方向，增加流体在板体1上的流程，从而增加流体流动时间，提高换热效果；折流部2的数量为多个，具体不做限定，如图1所示，设置了7个折流部2，将板体1分为了8个子换热区域1-2，图中虚线框代表一个子换热区域1-2，相应的流程为八程，沿L’方向，子换热区域1-2的宽度依次为L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7和L8。

折流部2的一端与板体1的一条长边连接，另一端与板体1的另一条长边间隔设置，以使相邻的子换热区域1-2连通，如图1所示，沿L’方向，折流部2与换热板的长边的间距依次为D1、D2、D3、D4、D5、D6和D7。

板体1的长边设有第一流道连接口3和第二流道连接口4，分别用于形成流道进口7和流道出口8，如图1所示，板体1的同侧设有第一流道连接口3和第二流道连接口4，即板体1的同一长边的一端设有第一流道连接口3，另一端设有第二流道连接口4，适用于流程数为偶数的板体1；如图3所示，板体1的对侧设有第一流道连接口3和第二流道连接口4，即板体1的一条长边的一端设有第一流道连接口3，另一条长边的另一端设有第二流道连接口4，沿板体1的对角分布，适用于流程数为奇数的板体1。

第一流道连接口3与首端的子换热区域1-2连通，第二流道连接口4与尾端的子换热区域1-2连通，这样从第一流道连接口3经过多个子换热区域1-2至第二流道连接口4形成了完整的流体流动路径。

沿L’方向，多个子换热区域1-2的宽度呈下降趋势，如图1所示，即L1≥L2≥L3≥L4≥L5≥L6≥L7≥L8，使得流道截面积呈下降趋势，这样虽然流体冷凝导致体积变小，因为流道截面积也变小了，流体不需要填充额外的流道体积，可以避免流体的流动速度降低，确保传热效果，同时又充分利用了板体1的换热面积。

折流部2与板体1的长边的间距影响流体折流时的流道截面积，间距越小，相应流道截面积越小，沿L’方向，设置多个折流部2与板体1的长边的间距呈下降趋势，如图1所示，即D1≥D2≥D3≥D4≥D5≥D6≥D7，同样确保流体在折流时的流道截面积与流体的体积相匹配，确保流体的流动速度，从而确保传热效果。

该换热板结构简单，使用方便，可以均衡流体在换热器内的流速，确保传热效果，稳定性好，提高换热器使用寿命。

在一些实施例中，沿所述第一流道连接口3至所述第二流道连接口4的方向，每个所述子换热区域1-2的宽度递减，每个所述折流部2与所述板体1的长边的间距递减。

沿L’方向，每个子换热区域1-2的宽度递减，即L1＞L2＞L3＞L4＞L5＞L6＞L7＞L8，使得子换热区域1-2的流道截面积递减，可以有效降低流体冷凝体积变化影响，确保流体流动速度均衡，提高传热效果。

同理，沿L’方向，设置每个折流部2与板体1的长边的间距递减，即D1＞D2＞D3＞D4＞D5＞D6＞D7，同样确保流体流动速度均衡，提高传热效果。

在一些实施例中，所述子换热区域1-2的数量大于或等于六个，位于所述板体1中部的相邻两个或三个所述子换热区域1-2的宽度相等，位于所述板体1中部的相邻两个或三个所述折流部2与所述板体1的长边的间距相等。

在实现本申请的过程中发现，流体冷凝产生体积变化的过程并非是线性的，例如在板体1中部相邻的一些子换热区域1-2的流体体积变化不大，可以设置相应子换热区域1-2的宽度相等来适应流体体积，进而使流体流速更均衡，确保换热效果，同理，相应折流部2与板体1的长边的间距也可以相等，确保换热效果。

子换热区域1-2的数量大于或等于六个，当子换热区域1-2的数量为偶数时，可以设置位于板体1中部的相邻两个子换热区域1-2的宽度相等；当子换热区域1-2的数量为奇数时，可以设置位于板体1中部的相邻三个子换热区域1-2的宽度相等，具体不做限定，提高换热效果；同理当子换热区域1-2的数量为偶数时，可以设置位于板体1中部的相邻三个折流部2与板体1的长边的间距相等；当子换热区域1-2的数量为奇数时，可以设置位于板体1中部的相邻两个折流部2与板体1的长边的间距相等，具体不做限定，提高换热效果。

在一些实施例中，如图1所示，沿所述第一流道连接口3至所述第二流道连接口4的方向，位于所述折流部2后方的第一个所述子换热区域1-2为第一区域，所述折流部2与所述板体1的长边的间距为该折流部2相对应的所述第一区域的宽度的0.5至2倍。

如图1所示，沿L’方向，位于折流部2后方的第一个子换热区域1-2为第一区域，即间距为D1的折流部2对应的第一区域是宽度为L1的子换热区域1-2，间距为D2的折流部2对应的第一区域是宽度为L2的子换热区域1-2，依此类推；设置折流部2与板体1的长边的间距为该折流部2相对应的第一区域的宽度的0.5至2倍，即0.5≤D1/L1≤2、0.5≤D2/L2≤2，依此类推，可以根据流体流速调整间距比例，进而确保换热效果。

例如流体流速较低时，可以设置0.5≤D1/L1＜1等，防止折流时流体转向空间较大，流道内空间有空余，形成流动死区，而降低换热效果；流体流速较高时，可以设置1≤D1/L1≤2等，保证流体在折流时有充分的转向空间，可以更好地控制流体转向时的流速，确保换热器的稳定性，因为流体惯性较大，如果折流部2与板体1的长边的间距较小，流体在高速转向时会受到流道阻碍，产生剧烈震动，也会严重影响流速，降低换热效果。

本申请的一些实施例中，提供了一种换热板对，如图1、图2和图4所示，包括相对设置的两个如上任一实施例所述的换热板，两个所述换热板的结构互为镜像；两个所述换热板的四边相抵，两个所述换热板的所述折流部2相抵，两个所述换热板的所述子换热区域1-2相接形成换热流道6；两个所述换热板的所述第一流道连接口3相接形成流道进口7，两个所述换热板的所述第二流道连接口4相接形成流道出口8。

如图1所示为第一种换热板，如图2所示为与图1结构镜像的另一种换热板，图2中L方向为板体1的长度方向，W为板体1的宽度方向，L’为沿第一流道连接口3至第二流道连接口4的方向；将两种换热板相对设置得到图4的换热板对，图4中L方向为板体1的长度方向，W为板体1的宽度方向，L’为沿流道进口7至流道出口8的方向。

两个换热板的结构互为镜像，用于封闭换热板对并形成换热流道6；两个换热板的四边以及折流部2相抵，两个换热板的子换热区域1-2相接形成完整迂回的换热流道6，两个换热板的第一流道连接口3相接形成完整的流道进口7，两个换热板的第二流道连接口4相接形成完整的流道出口8，流体通过流道进口7经过多个子换热区域1-2处的换热流道6，直至流道出口8形成了完整的流体流动路径。

该换热板对与前述换热板相应效果相同，可以均衡流体在换热器内的流速，确保传热效果，稳定性好，提高换热器使用寿命。

在一些实施例中，如图5和图6所示，所述换热区1-1内设有多个凸起5，两个所述换热板的所述换热区1-1相抵形成多个接触点10，所述接触点10阵列排布，相邻两个所述接触点10的间距为20mm至50mm。

图5中L方向为板体1的长度方向，W为板体1的宽度方向，L’为沿流道进口7至流道出口8的方向，如图6所示为凸起5的剖面结构示意图。

设置凸起5用于形成复杂的流道，提高流体传热效果，凸起5可以采用先焊接后鼓胀成型的加工方式，通过上述工艺制造的换热板对焊点小，有利于增加传热面积，提高材料利用率，同时焊点处没有缝隙，避免出现缝隙腐蚀。

如图5所示，两个换热板的换热区1-1相抵形成多个接触点10，接触点10的直径可以为5mm至12mm，具体不做限定，接触点10阵列排布，用于形成复杂的流道，如图4所示，C2为同列的相邻两个接触点10的间距，设置间距为20mm至50mm，这样避免间距过小，过于阻碍流体流动，也避免间距过大，传热效果差。

该换热板对的制作方法可以设置堆叠的两个金属板，通过激光焊形成接触点10、折流部2以及板体1四边的焊点焊线，再通过鼓胀成型工艺，形成立体的凸起5、流道进口7以及流道出口8。

在一些实施例中，如图4所示，相邻两列的所述接触点10错位排布，错位长度等于同列的相邻两个所述接触点10的间距的1/2。

设置相邻两列接触点10错位排布，可以增加流道复杂程度，形成网状的流道，提高流体传热效果，如图4所示，C1为相邻两列接触点10的错位长度，C2为同列的相邻两个接触点10的间距，错位长度等于同列的相邻两个接触点10的间距的1/2，即C1/C2＝1/2，使得接触点10呈正三角形或等腰三角形排布，提高传热效果。

在一些实施例中，所述流道进口7的截面积大于或等于所述流道出口8的截面积，所述换热流道6的最大深度为5mm至10mm。

如图4和图5所示，流道进口7会连接流体输入管道，流道出口8会连接流体输出管道，设置流道进口7的截面积大于或等于流道出口8的截面积，可以平衡流体的流速，保证了流体进口流速不至于过大，避免压损过大引起震动，提高换热器的稳定性。

如图6所示，图中H为换热流道6的最大深度，设置换热流道6的最大深度为5mm至10mm，避免深度过低，影响流体流动，也避免深度过高，降低传热效果。

在一些实施例中，如图5所示，两个所述换热板的四边通过焊接连接，连接处形成有焊道9，所述焊道9与所述板体1的边缘的距离小于或等于20mm。

焊道9与板体1的边缘的距离小于或等于20mm，可以提高换热面积，提高板体1的利用率，焊道9可以为双道密封线，加强密封效果，外侧的密封线与板体1的边缘的距离小于或等于4mm，内侧的密封线与板体1的边缘的距离小于或等于20mm，防止板体1内部腐蚀或焊接不佳时一道密封线导致泄漏，也可以防止板体1外部介质有腐蚀性，保护主要的内侧密封线。

本申请的一些实施例中，提供了一种换热器，包括多个堆叠的如上任一实施例所述的换热板对。

该换热器结构简单，使用方便，可以均衡流体在换热器内的流速，确保传热效果，稳定性好，使用寿命长。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本申请的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，在阐述了细节以描述本申请的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些细节的情况下或者这些细节有变化的情况下实施本申请实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本申请的实施例对本申请进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。

本申请实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种换热板，其特征在于，包括：

板体，包括换热区；

沿所述板体的长度方向，所述板体上间隔设有多个交错的折流部，以使所述换热区分为多个子换热区域；沿所述板体的宽度方向，所述折流部的一端与所述板体的一条长边连接，另一端与所述板体的另一条长边间隔设置，以使相邻的所述子换热区域连通；

所述板体的长边设有第一流道连接口和第二流道连接口，所述第一流道连接口和所述第二流道连接口分别与相应的所述子换热区域连通，沿所述第一流道连接口至所述第二流道连接口的方向，多个所述子换热区域的宽度呈下降趋势，多个所述折流部与所述板体的长边的间距呈下降趋势。

2.根据权利要求1所述的换热板，其特征在于，沿所述第一流道连接口至所述第二流道连接口的方向，每个所述子换热区域的宽度递减，每个所述折流部与所述板体的长边的间距递减。

3.根据权利要求1所述的换热板，其特征在于，所述子换热区域的数量大于或等于六个，位于所述板体中部的相邻两个或三个所述子换热区域的宽度相等，位于所述板体中部的相邻两个或三个所述折流部与所述板体的长边的间距相等。

4.根据权利要求1所述的换热板，其特征在于，沿所述第一流道连接口至所述第二流道连接口的方向，位于所述折流部后方的第一个所述子换热区域为第一区域，所述折流部与所述板体的长边的间距为该折流部相对应的所述第一区域的宽度的0.5至2倍。

5.一种换热板对，其特征在于，包括相对设置的两个如权利要求1-4中任意一项所述的换热板，两个所述换热板的结构互为镜像；

两个所述换热板的四边相抵，两个所述换热板的所述折流部相抵，两个所述换热板的所述子换热区域相接形成换热流道；

两个所述换热板的所述第一流道连接口相接形成流道进口，两个所述换热板的所述第二流道连接口相接形成流道出口。

6.根据权利要求5所述的换热板对，其特征在于，所述换热区内设有多个凸起，两个所述换热板的所述换热区相抵形成多个接触点，所述接触点阵列排布，相邻两个所述接触点的间距为20mm至50mm。

7.根据权利要求6所述的换热板对，其特征在于，相邻两列的所述接触点错位排布，错位长度等于同列的相邻两个所述接触点的间距的1/2。

8.根据权利要求5所述的换热板对，其特征在于，所述流道进口的截面积大于或等于所述流道出口的截面积，所述换热流道的最大深度为5mm至10mm。

9.根据权利要求5所述的换热板对，其特征在于，两个所述换热板的四边通过焊接连接，连接处形成有焊道，所述焊道与所述板体的边缘的距离小于或等于20mm。

10.一种换热器，其特征在于，包括多个堆叠的如权利要求5-9中任意一项所述的换热板对。

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