一种换热器的制作方法

本发明涉及热交换技术领域，特别涉及一种换热器。

背景技术：

板式换热器被定义为传热元件由流通板片组成的换热器，流通板片是其核心部件，常见的翅片类型有：人字形波纹、水平平直波纹、球形波纹、斜波纹和竖直波纹等。为了增强板式换热器的换热效果，人们对其流通板片结构进行了不断的研发和改进。

相比于传统的换热器，板式换热器的结构十分紧凑；多用铝合金材料制造，十分轻巧；同时由于流通板片的高导热性，使得板式换热器具有很高的效率。因此，板式换热器的适应性很强，可以用于各种流体之间的换热以及发生集态变化的相变换热；通过流道的布置和组合能够适应逆流、错流、多股流和多程流等不同的换热工况；通过单元间串联、并联、串并联的组合可以满足大型设备的换热需要。

目前，板式换热器被广泛应用于空分设备、石油化工、制冷及低温领域、汽车和航空工业等领域。

随着对换热器使用要求的不断提高，板式换热器的换热性能也需要进一步增强。这就要求我们对板式换热器进行结构上的优化，以得到加工合格率更高、生产成本更低、换热性能更强的板式换热器。

由于板式换热器的外接管路直接与板式换热器的内部流道连通，外部流体直接流入到板式换热器内部的分配流道中，当低温低压的气、液两相流体从外接管路进入到板式换热器的分配流道中时，流体的流速会降低，流动状态也会随之发生改变。在分配流道中，流体的气、液分层现象加剧，这样进入到各个板片间的流道中的流体有些气体多，有些液体多，进而降低其在各个流道中的分配均匀度，使得该板式换热器的换热性能降低。

因此如何提供一种防止流体的气、液分层加剧，提高流体在各个流道中的分 配均匀度的板式换热器是当下急需解决的技术问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种换热器，能够有效的解决上述技术问题。

本发明提供一种换热器，包括第一外接管(1)、第二外接管(2)、第三外接管(3)、第四外接管(4)和换热芯体，所述换热芯体包括间隔层叠设置的多个第一流通板(6)、多个第二流通板(7)和至少一个第三流通板(8)，所述第一流通板(6)和第二流通板(7)形成第一流通通道和第二流通通道，所述第三流通板(8)与所述第一流通板(6)或者第二流通板(7)形成第一流通通道和第二流通通道，第一流通通道和第二流通通道相互层叠并交替设置，所述第一流通板(6)包括第一孔口(61)，所述第二流通板(7)包括第一孔口(71)，所述第三流通板(8)包括第一孔口(81)，各所述第一孔口(61，71，81)层叠形成为第一通道，所述第一通道与所述第一外接管(1)连通，所述第一通道与所述第一流通通道或者第二流通通道连通；所述第一流通板(6)上的第一孔口(61)的面积为S1，所述第二流通板(7)上的第二孔口(71)的面积为S2，所述第三流通板(8)上的第一孔口(81)的面积为S3，其中S1与S2的值大致相同，并且S3＜MIN(S1,S2)。

所述第一通道与所述第一流通通道连通，所述第二外接管(2)通过所述第一流通通道、所述第一通道与所述第一外接管(1)连通；所述第三流通板(8)的数量nx与所述第一流通板(6)和第二流通板(7)的总数量n之间满足：nx≤n/10；

并且所述各第一流通板(6)的第一孔口(61)和第二流通板(7)的第一孔 口(71)的总的平均面积为S，并且满足：0.01≤S3/S≤0.5。

所述各第一流通板(6)的第一孔口(61)和第二流通板(7)的第一孔口(71)的总的平均面积为S与所述第三流通板(8)的第一孔口(81)的面积S3满足：0.05≤S3/S≤0.3。

所述换热芯体包括被所述第三流通板(8)分隔成的第一换热单元(N)和第二换热单元(M)，并且所述第一换热单元(N)包括一个或者多个第一流通通道，所述第二换热单元(M)包括一个或者多个第一流通通道，所述第一换热单元(N)的第一流通通道数量n1与第二换热单元(M)的第一流通通道数量n2满足：0.2≤n1/n2≤5。

所述第一换热单元(N)的第一流通通道数量n1与第二换热单元(M)的第一流通通道数量n2满足：0.3≤n1/n2≤3。

在流通板层叠方向上，所述第一外接管(1)和第二外接管(2)分别设置在所述换热器的相对两侧，并且所述换热器的换热区域的长度L与换热器的厚度D之间满足：1≤L/D≤5；

所述第三流通板(8)的第一孔口(81)的当量直径d3满足：1.5mm≤d3≤5.5mm。

所述换热芯体还包括第四流通板(9)，所述第四流通板(9)包括第一孔口(91)，所述第一孔口(91)的面积为S4，各所述第一孔口(61，71，81，91)层叠形成为所述第一通道，所述第三流通板(8)的第一孔口(81)和所述第四流通板(9)的第一孔口(91)的总的平均面积为A，并且满足：0.01≤A/S≤0.5。

所述换热芯体包括被所述第三流通板(8)和第四流通板(9)分隔成的第一换热单元(N)、第二换热单元(M)和第三换热单元(L)，所述第一换热单元(N)、 第二换热单元(M)、第三换热单元L包括一个或者多个第一流通通道，所述第四流通板(9)位于所述第三流通板(8)在远离所述第一外接管(1)的方向的一侧，并且S4≤S3，所述第三换热单元(L)上的第一流通通道数n3与所述第二换热单元(M)上的第一流通通道数n2满足：0.2≤n2/n3≤5。

所述第一流通板(6)、第二流通板(7)、第三流通板(8)和第四流通板(9)上分别设置有第一缺口(65)、第二缺口(75)、第三缺口(85)和第四缺口(95)，各所述第一缺口(65)大致位于一直线，各所述第二缺口(75)也大致位于一直线，各所述第一缺口(65)所组成直线位于各所述第二缺口(75)所组成直线的左侧或者右侧，所述第三缺口(85)和第四缺口(95)呈相互错位设置，且都既不位于各所述第一缺口(65)形成的直线，也不位于各所述第二缺口(75)形成的直线。

所述第三流通板的第一孔口(81)的形状为圆形、椭圆形、方形、三角形中的其中一种或多种的组合，或者所述第三流通板的第一孔口(81)包括多个小孔。

发明提供的一种换热器，通过在换热芯体中设置阻尼孔，可以减小制冷剂气、液分层带来的不利影响，使制冷剂的流动变得紊乱，提高制冷剂在换热芯体内部各个板片间的制冷剂通道中的分配均匀度，从而提高板换的换热性能。

附图说明

图1是本发明换热器的一实施例的立体示意图。

图2是图1所示换热器的第一流通板示意图。

图3是图1所示换热器的第二流通板示意图。

图4是图1所示换热器的第三流通板示意图。

图5是图1的A-A剖视示意图。

图6是图5的局部放大示意图。

图7是本发明换热器的另一实施例的剖视示意图。

图8是图7所示换热器中第四流通板示意图。

图9是本发明换热器的又一实施例的第五流通板示意图。

具体实施方式

发明提供了一种换热器，通过在换热芯体中设置阻尼孔，可以减小制冷剂气、液分层带来的不利影响，使制冷剂的流动变得紊乱，提高制冷剂在换热芯体内部各个板片间的制冷剂通道中的分配均匀度，从而提高板换的换热性能。

在本说明书中，将孔口的面积转换为同等面积下的圆时的直径定义为当量直径；将流通板中第一孔口的中心与第二孔口的中心之间的距离定义为流通板中换热区域的长度L，将流通板中第一孔口的中心与第四孔口的中心之间的距离定义为流通板中换热区域的宽度W，将流通板层叠方向上的两边板之间的距离定义为换热器的厚度D。

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

图1是本发明换热器的一实施例的立体示意图，如图1所示，在本实施例中，换热器包括相互间隔层叠设置的若干个第一流通板6、若干个第二流通板7和至少一个第三流通板8，第一流通板6和第二流通板7形成第一流通通道和第二流通通道，第三流通板8与第一流通板6或者第二流通板7之间也形成有第一流通通道和或第二流通通道，第一流通通道和第二流通通道相互间隔并交替设置，第一流通通道和第二流通通道之间相互不连通。相互间隔层叠设置的若干个第一流通板6、若干个第二流通板7和至少一个第三流通板8相互配合安装形成为换热芯体。

图2至图4示出了叠装形成换热芯体时的各板片的结构示意图，在如图所示位置叠装形成换热芯体。

如图所示，第一流通板6包括板平面以及包围板平面的翻边结构，在板平面的四个角上分别设置有四个孔口：第一孔口61、第二孔口62、第三孔口63和第 四孔口64，在翻边结构上设置有第一缺口65。进一步的，为了增加流体在第一流通通道和第二流通通道中的扰流性能，可以在第一流通板6的板平面上设置有翅片，或者在第一流通板6上还设置有凸出于板平面一定高度的凹凸结构，该凹凸结构可以是人字形波纹状，也可以是酒窝状结构。

第二流通板7包括板平面以及包围板平面的翻边结构，在板平面的四个角上分别设置有四个孔口：第一孔口71、第二孔口72、第三孔口73和第四孔口74，在翻边结构上设置有第二缺口75。在换热芯上，各第一缺口65大致位于一直线上，各第二缺口75也大致位于一直线上，各第一缺口65位于各第二缺口75的左侧或者右侧，第一缺口65和第二缺口75呈相互错开设置，这样可以从换热器外部即可分辨出第一流通板6和第二流通板7的安装位置，也方便流通板的安装，防止流通板安装错误。

进一步的，为了增加流体在第一流通通道和第二流通通道中的扰流性能，可以在第二流通板7的板平面上设置有翅片，或者在第二流通板7上还设置有凸出于板平面一定高度的凹凸结构，该凹凸结构可以是人字形波纹状，也可以是酒窝状结构。

第一流通板6上的第一孔口61、第二孔口62、第三孔口63和第四孔口64分别与第二流通板7上的第一孔口71、第二孔口72、第三孔口73和第四孔口74相对应设置。进一步的，第一流通板6和第二流通板7可以为同一形状结构的流通板，叠装时，第一流通板6相对于第二流通板6转动180°进行叠装。

第三流通板8也包括板平面以及包围板平面的翻边结构，在板平面的四个角上分别设置有四个孔口：第一孔口81、第二孔口82、第三孔口83和第四孔口84，在翻边结构上设置有第三缺口85。

其中，第一流通板6上的第一孔口61的面积为S1，当量直径为d1,第二流通板7上的第一孔口71的面积为S2，当量直径为d2，第三流通板8上的第一孔口81的面积为S3，当量直径为d3，其中S1与S2的值大致相同，S3小于S1和S2中的最小值，即S3＜MIN(S1,S2)，d3＜MIN(d1,d2)，从而使第一孔口81起 到阻尼孔的作用。第三流通板上的第二孔口82、第三孔口83和第四孔口84与第一流通板6以及第二流通板7上的第二孔口、第三孔口和第四孔口相对应设置，各流通板上的第二孔口、第三孔口和第四孔口的面积大致相同。

在换热芯体上，第三缺口85不与各第一缺口65位于第一缺口65所形成的直线，也不与各第二缺口75位于第二缺口75所形成的直线，第三缺口85分别与第一缺口65和第二缺口75呈相互错开设置，这样可以从换热器外部即可分辨出第三流通板8的安装位置，也方便流通板的安装，防止流通板安装错误。

进一步的，为了增加流体在第一流通通道和第二流通通道中的扰流性能，可以在第三流通板8的板平面上设置有翅片，或者在第三流通板8上还设置有凸出于板平面一定高度的凹凸结构，该凹凸结构可以是人字形波纹状，也可以是酒窝状结构。

进一步的，在换热芯体上，所有第一流通板6的第一孔口61和第二流通板7的第一孔口71的总的平均面积为S，并且满足：0.01≤S3/S≤0.5。在该范围内，一方面，制冷剂在通过第一孔口81时，制冷剂中的大气泡可以被内径相对较小的第三流通板8的第一孔口81打破，可以使气液再次混合均匀，另一方面，第三流通板8上的第一孔口81可以起到较好的阻尼作用，使制冷剂气、液两相流体的流动状态变得紊乱，气、液分层被抑制，从而提高气、液两相制冷剂在各个第一流通通道内的分配均匀度，进而能够提高换热器的换热性能。进一步的，0.05≤S3/S≤0.3。

如图5所示，各第一流通板6、第二流通板7和第三流通板8相互配合安装形成为换热芯体，各孔口层叠形成四个通道，分别为各第一孔口(61，71，81)层叠形成的第一通道、各第二孔口(62，72，82)层叠形成的第二通道、各第三孔口(63，73，83)层叠形成的第三通道和各第四孔口(64，74，84)层叠形成的第四通道。其中第一通道和第二通道通过第一流通通道相互连通，第三通道和第四通道通过第二流通通道相互连通。当然，在其它实施方式中，也可以是第一通道和第三通道相互连通，第二通道和第四通道相互连通，或者其它的组合形式， 可以根据实际需要和流通板结构来确定通道和流通通道的关系，这里不对其做限定。

换热器还包括与第一通道连通的第一外接管1、与第二通道连通的第二外接管2、与第三通道连通的第三外接管3和与第四通道连通的第四外接管4，还包括位于换热器外层的边板5。第一外接管1、第二外接管2、第三外接管3和第四外接管4可以通过焊接等方式与边板5固定。

如图5和图6所示，换热芯体包括被第三流通板8分隔成的第一换热单元N和第二换热单元M。并且第一换热单元N包括一个或者多个第一流通通道，第二换热单元M包括一个或者多个第一流通通道，流经第一通道的制冷剂，一部分流向第一换热单元N，另一部分穿过第三流通板8上的第一孔口81后流向第二换热单元M。这样，制冷剂从第一外接管1流入第一通道时，由于S3＜MIN(S1,S2)，不仅可以抑制由于进口管段较长带来的制冷剂气、液分层现象，还可以抑制制冷剂在换热器内由于重力作用带来的气、液分层现象，使制冷剂气液混合均匀，并且还提高了制冷剂流动状态的紊乱度，使制冷剂较为均匀的流向各个第一流通通道，提高制冷剂的分配均匀度，进而提高换热器的换热性能。

在本实施例中，第一换热单元N包括n1个第一流通通道，第二换热单元M包括n2个第一流通通道，在相对远离第一外接管1的方向，0.2≤n1/n2≤5，能较好的提高换热器的换热性能。进一步的，0.3≤n1/n2≤3，换热器的换热性能更好。

进一步的，第三流通板8的第一孔口81的当量直径d3的值可以位于1.5mm～5.5mm之间，进一步的，第一孔口81的当量直径d3的值也可以位于2mm～5mm之间，当第一孔口81的当量直径d3处于上述区间时，换热器的换热性能能够得到显著的提高。第一孔口81可以是圆形，也可以是椭圆形、方形、三角形等各种形式中的其中一种或多种。

进一步的，在流通板层叠方向上，第一外接管1和第二外接管2分别设置在换热器的相对两侧，并且换热器换热区域的长度L与换热器的厚度D之间满足： 1≤L/D≤5。

这样，在相同的换热性能下，如果L/D的值较小，即换热器的厚度较大时，由于第一通道较长，此时制冷剂容易在第一通道内发生气液分离现象，从而造成制冷剂分配不均，换热器的换热性能较差。而本实施例通过设置具有阻尼作用的第三流通板8，可以有效的降低制冷剂发生气液分离现象，从而相对提高换热器的换热性能。

图7是本发明换热器的另一实施例的剖面示意图，图8是图7所示换热器中第四流通板示意图。在本实施例中，换热芯体还包括第四流通板9。第四流通板9也包括板平面以及包围板平面的翻边结构，在板平面的四个角分别设置有四个孔口：第一孔口91、第二孔口92、第三93和第四孔口94，在翻边结构上设置有第四缺口95。其中第一孔口91的面积为S4，当量直径为d4，并且，S4≤S3，d4≤d3，使第一孔口81起到阻尼孔的作用。在换热芯体上，第四缺口95位于第三缺口的左侧或者右侧，且不与各第一缺口65位于第一缺口65所形成的直线，也不与各第二缺口75位于第二缺口75所形成的直线。这样可以从换热器外部即可分辨出第四流通板9的安装位置，也方便流通板的安装，防止流通板安装错误。

在换热芯体上，所有第一流通板6的第一孔口61和第二流通板7的第一孔口71的总的平均面积为S，第三流通板8的第一孔口81和第四流通板的第一孔口91的平均面积为A，并且满足：0.01≤A/S≤0.5。在该范围内，一方面，制冷剂在通过第一孔口81和第一孔口91时，制冷剂中的大气泡被内径较小的第一孔口81和第一孔口91打破，可以使气液再次混合均匀，另一方面，第三流通板8和第四流通板上的第一孔口可以起到较好的阻尼作用，使制冷剂气、液两相流体的流动状态变得紊乱，气、液分层被抑制，从而提高气、液两相制冷剂在各个第一流通通道内的分配均匀度，进而能够提高换热器的换热性能。进一步的，0.05≤A/S≤0.3。

进一步的，换热芯体包括被第三流通板8和第四流通板9分隔成的第一换热单元N、第二换热单元M和第三换热单元L。并且第一换热单元N包括一个或者 多个第一流通通道，第二换热单元M包括一个或者多个第一流通通道，第三换热单元L包括一个或者多个第一流通通道。在换热芯体上，第一换热单元N包括n1个第一流通通道，第二换热单元M包括n2个第一流通通道，第三换热单元L包括n3个第一流通通道。并且第四流通板9位于第三流通板8在远离第一外接管的方向的一侧，0.2≤n1/n2≤5，0.2≤n2/n3≤5。在该范围内，换热器的换热性能相对较好。进一步的，0.3≤n1/n2≤3，0.3≤n2/n3≤3。

在本实施例中，换热芯体中也可以设置多个将第一孔口作为阻尼孔的流通板片，且具有阻尼作用的各第一孔口的面积小于S1和S2中的最小值，在远离第一外接管的方向上，各具有阻尼作用的第一孔口的面积逐渐减小。

本实施例的其它结构与上述实施例的其它结构相同或相似，这里不再一一赘述。

当然，如果在换热芯体上，将第一孔口作为阻尼孔的流通板片的数量过多，会影响系统的阻力，进而影响换热器的性能，所以，将第一孔口作为阻尼孔的流通板片的数量nx与第一流通板6和第二流通板7的总数量n之间满足：nx≤n/10。这样，既不会影响系统的性能，又能够提高气液两相制冷剂的分配均匀度，提高换热器的换热性能。

图9是本发明换热器的又一实施例的第五流通板示意图，在该实施例中，第一孔口81’包括多个内径较小的孔口，多个小直径孔口的面积之和构成为第一孔口81’的当量面积S5，第一孔口81’的当量面积S5与第三流通板的第一孔口81的面积S3或者第四流通板的第一孔口91的面积S4相同或者相似，第一孔口81’的设置方式也与第一孔口81或者第一孔口91的设置方式相同，这里不再赘述。这种设置方式不仅可以使第一通道内的压力较为均匀的分布，还可以有效改善气液分离。

以上所述，仅是本发明的具体实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示技 术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。