一种顺流一次表面式换热器芯体及换热器的制作方法

本发明涉及能源动力技术领域，具体涉及一种顺流一次表面式换热器芯体。

背景技术：

换热器在化工、能源等行业有着广泛的应用，目前换热器的常用形式有管壳式、板翅式、板式以及一次表面等形式。其中顺流一次表面式换热器是一种高效紧凑式换热器，具有传热效率高、压损小、结构紧凑等特点，适用于化学化工、食品医药等领域，对于节能降耗、绿色环保有重要意义，具备良好的发展前景。

工业上，在冷流体出口温度过高有危险时，采用顺流换热器更加安全，另外顺流换热器壁温更均匀，热应力问题小，可选用较经济的材料和避免复杂的结构。

换热器总换热系数取决于冷热两侧的传热膜系数以及传热壁面热阻，通常受限于冷热两侧传热性能较差的一侧。对于气体介质，密度随温度变化明显，在一些应用场景下，气体在进口和出口处密度相差可达1倍或更大。对于冷热两侧均为气体的顺流换热器，热流体逐渐被冷却，流速降低，换热性能逐渐变差；而冷流体换热性能逐渐更好，但传热性能好的一侧继续提高传热膜系数，对换热器总换热系数的提升影响较小，而而传热性能差的一侧传热膜系数降低，对总换热系数的影响较大，无法同时提升冷流体侧和热流体侧的换热系数，使换热器换热性能达到最优。

因此，需提供一种顺流一次表面式换热器芯体以解决上述提出的问题。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种顺流一次表面式换热器芯体，以解决换热器中为气体介质时，热流体被冷却，温度逐渐降低，密度增大，热流体流速会逐渐降低，同理冷流体流速会逐渐增加。换热器总换热系数受限于换热性能较差一侧的问题。

本发明提供了一种顺流一次表面式换热器芯体，包括堆叠设置的多个换热器翅片，所述换热器翅片之间形成流体通道，所述流体通道的宽度渐变。

本发明所提供的顺流一次表面式换热器芯体，还具有这样的特征，所述流体通道通过隔离条隔离为冷侧流体通道和热侧流体通道。

本发明所提供的顺流一次表面式换热器芯体，还具有这样的特征，所述冷侧流体通道为渐扩状流道，所述热侧流体通道为渐缩状流道。

本发明所提供的顺流一次表面式换热器芯体，还具有这样的特征，所述流体通道两端的流通面积与流体进出口温度下的密度成反比。

本发明所提供的顺流一次表面式换热器芯体，还具有这样的特征，所述换热器翅片的材质包括从不锈钢、铝合金、钛合金和高温合金中选择的一种材质。

本发明所提供的顺流一次表面式换热器芯体，还具有这样的特征，所述流体通道间距为3-6mm，所述换热器翅片厚度为0.1-0.3mm，所述换热器翅片高为2-4mm。

本发明所提供的顺流一次表面式换热器芯体，还具有这样的特征，所述多个换热器翅片中的上层翅片的翅底与下层翅片的翅顶重合。

本发明所提供的顺流一次表面式换热器芯体，还具有这样的特征，所述流体通道进出口处的翅片上设有压边。

本发明所提供的顺流一次表面式换热器芯体，还具有这样的特征，所述翅片与所述隔离条通过焊接连接。

本发明的另一目的在于提供一种顺流一次表面式换热器，所述换热器使用如上述任一项所述的换热器芯体。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明所提供的一次顺流一次表面式换热器芯体的流道设置成渐变流道，使得热侧流道截面逐渐变小，在被冷却过程中，流速保持相对稳定；同理，冷侧流道截面逐渐变大，在被加热过程中，流体密度变小，流速同样保持相对稳定，通过调节冷热侧流速，使两侧换热性能匹配，从而优化换热器性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明的实施例所提供的顺流一次表面式换热器芯体的单个翅片结构示意图；

图2为本发明的实施例所提供的顺流一次表面式换热器翅片中间段渐扩流道的两端的结构示意图；

图3为图2的左视图；

图4为本发明的实施例所提供的顺流一次表面式换热器翅片叠放示意图；

图5为本发明的实施例所提供的顺流一次表面式换热器芯体的结构示意图；

其中，

1：翅片进口压边；2：流体通道；3：翅片出口压边；4：上层翅片；5：下层翅片；6：隔离条；7：盖板。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明所提供的顺流一次表面式换热器芯体作具体阐述。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

如图1-5所示，本发明提供了本发明提供了一种顺流一次表面式换热器芯体，包括堆叠设置的多个换热器翅片，所述换热器翅片之间形成流体通道2，所述流体通道2的宽度渐变。流体通道通过隔离条隔离为冷侧流体通道和热侧流体通道。所述冷侧流体通道为渐扩状流道，所述热侧流体通道为渐缩状流道。翅片采用深冲方法加工，所述流体通道两端的流通面积与流体进出口温度下的密度成反比，即流体在渐扩流道大端和小端处温度下的密度比值为ρ1/ρ2，大端和小端流通面积的比值为b1/b2，ρ1/ρ2＝b2/b1.

上述实施例所提供的一次顺流一次表面式换热器芯体的流道设置成渐变流道，使得热侧流道截面逐渐变小，在被冷却过程中，流速保持相对稳定；同理，冷侧流道截面逐渐变大，在被加热过程中，流体密度变小，流速同样保持相对稳定，通过调节冷热侧流速，使两侧换热性能匹配。

在部分实施例中，所述换热器翅片的材质包括从不锈钢、铝合金、钛合金和高温合金中选择的一种材质。所述流体通道间距p为3-6mm，所述换热器翅片厚度为0.1-0.3mm，所述换热器翅片高h为2-4mm。

在部分实施例中，所述多个换热器翅片的上层翅片4的翅底与下层翅片5的翅顶重合。翅片叠放时，上下相邻翅片沿接触面镜像布置，即可达到上层翅片4的翅底与下层翅片5的翅顶重合的目的，避免上下两层翅片相互嵌入，翅片之间可以实现自支撑，芯体强度高。

在部分实施例中，翅片冲翅完成后，在流体通道进出口处进行压边，得到翅片进口压边1和翅片出口压边3，使锯齿形截面过渡成平面，通过塞入隔离条实现冷热通道的分离。

在部分实施例中，翅片叠放好之后，在翅片的四周塞入隔离条，6所述翅片与所述隔离条6通过焊接连接，逐层焊接，形成单独的冷热流体通道，得到顺流一次表面式换热器芯体。

部分实施例提供了一种顺流一次表面式换热器，所述换热器使用如上述任一实施例所述的换热器芯体。在堆叠而成的多个换热器翅片的上下两侧加盖盖板7得到换热器芯体。该实施例所提供的换热器因为

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。