专利名称：一种板式换热器的板片及板式换热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及热交换领域，更具体的说，涉及一种板式换热器的板片及板式换热器。
背景技术：
换热器是一种以波纹板为传热面，以对流和热传导为主要手段的换热设备。最为高效、紧凑、节能的换热设备，换热器经过一百多年的发展，已经被大量应用于化工、医药、食品、电力、船舶等行业，其在换热方面的优越性日益受到人们的重视。随着制造水平的不断提高和应用领域的不断扩大，换热器目前已经成为使用最多的换热设备之一。板片作为换热器中最核心的部件，随着工况的变化，已经出现了各种各样的板片形式。就波纹形式可分为:人字形、平直波、球形波、异形波等。凹坑(Dimple)式板片是一种新的板片。凹坑强化传热就是通过在壁面上按一定的排列规则和间距加工出一定深度的凹坑来增强该壁面上的对流换热。凹坑形状有球面和柱面等。如图1所示，板片上的凹坑结构在板片上均匀分布。另外一个板片反转180度与该板片叠在一起，两板片组成一个流体通道。其中，70、71、73、74指四个角孔，70和74分别为流体进出该流体通道的进出口，角孔71和73周围区域有突出部分，即挡圈771和773。当两板片叠在一起组成流体通道时，角孔71和73通过挡圈771和773实现密封。72指凹坑结构，如图所示，所有凹坑结构大小一致，均匀分布。凹坑均匀分布的两个板组成的流体通道里，流体流量分配不均匀，进口到出口直连线附近区域的流速较大，越远离该直连线区域的流速越小，如图1所示，5条曲线表示的是流线，流线越密表示该区域流速越大，越疏流速越小。流量分配不均匀会导致换热器的换热性能的降低与总体流体阻力的增加，针对一般凹坑型的板式换热器，经分析，流量分配不均比例可达到20%左右，可对换热性能影响10%左右，流体阻力影响5%左右。
发明内容
本发明的目的之一在于:为解决上述现有技术所述的凹坑板式板式换热器流量分配不均匀的缺陷提供一种板式换热器的板片；本发明的目的之二在于:提供一种包括本发明的板式换热器的板片的板式换热器。本发明为解决上述现有技术的缺陷，提供了一种板式换热器的板片，所述板片包括中心热交换区域，所述板片的中心热交换区域包括表面图案，所述表面图案包括若干距离板平面高度大致相等的凹坑，所述表面图案分为两种类型:疏松排布的凹坑和密集排布的凹坑，所述密集排布的凹坑位于所述中心热交换区域的中心位置。优选地，所述密集排布的凹坑区域总的面积占板片总面积的比例范围为:1/10-1/3。优选地，所述疏松排布的凹坑的凹坑间距为LI，所述密集排布的凹坑的凹坑间距为L2，所述L2/L1的范围为:1/2 4/5。优选地，所述板式换热器的板片还包括分别设置在所述中心热交换区域周围的四个角孔，每个角孔包括设置在所述板片一侧的挡圈，所述板式换热器的板片为长方形，所述角孔分别设置在板片的四个角落，四个角孔分为两组，每两个设置在板片对角线上的角孔为一组，两组角孔的挡圈分别设置在所述板片的两侧。优选地，所述两种类型的表面图案的凹坑的结构形状可以相同也可以不同。优选地，所述密集排布的凹坑的尺寸比所述疏松排布的凹坑的尺寸小。优选地，所述密集排布的凹坑整体大致围成六边形区域，且被所述疏松排布的凹坑包围，所述疏松排布的凹坑和密集排布的凹坑分别均匀排布。一种板式换热器，包括至少一个板组件，所述板组件包括两个重叠设置的板片:第一板片和第二板片，所述板片为上述任一项所述的板片；
所述板片与相邻板片密封安装，所述第一板片与第二板片之间形成第一流体流道，所述第一板片与其他板组件之间形成第二流体流道，所述第二板片与其他板组件之间形成第
二流体流道。优选地，所述第一板片和第二板片的凹坑在大致相同的方向凹陷，所述第二板片的凹坑顶部与所述第一板片的板平面部分接触。优选地，所述第二板片与所述第一板片相对面上挡圈分别对应设置，所述第二板片的第一角孔的挡圈与第一板片的第一角孔的挡圈压紧接触，所述第二板片的第四角孔的挡圈与第一板片的第一角孔的挡圈压紧接触；
所述第二板片的第二角孔与第一板片的第二角孔的挡圈分别设置在所述板组件的两个外侧面，所述第二板片的第三角孔与第一板片的第三角孔的挡圈分别设置在所述板组件的两个外侧面。本发明的有益效果包括:
1)本发明通过在板片中心区域设置密集排布的凹坑，并在其四周设置疏松排布的凹坑，可使流体通道内的流量分配更为均匀，中心区域的流速相对整个板片上的凹坑均匀分布时有所下降，而四周的流体流速有所上升。流量分配的均匀化有利于换热器换热系数的提闻与流动阻力的减小，从而实现整体换热性能的提闻;
2)因密集排布的凹坑在调节了流道间的流体流量分配的同时，会提高流体的流动阻力，本发明的密集排布的凹坑区域面积占板片总面积的1/10-1/3，精确控制了流量分配与流动阻力的均衡搭配，即实现了流量合理分配的效果，也控制流动阻力在合适的范围内；
3)因密集排布的凹坑在调节了流道间的流体流量分配的同时，会提高流体的流动阻力，密集排布的凹坑间距相对疏松排布的凹坑间距越小，流动阻力就会越大，本发明的密集排布的凹坑的凹坑间距与疏松排布的凹坑的凹坑间距的比例范围1/2 4/5，精确控制了流量分配与流动阻力的均衡搭配，即实现了流量合理分配的效果，也控制流动阻力在合适的范围内。
图1为现有技术的凹坑式换热器的原理示意 图2为本发明的板式换热器的板片的具体实施例的原理示意图； 图3为本发明的板式换热器的板组件的具体实施例的原理示意图。
具体实施例方式本发明通过在板片中心区域设置密集排布的凹坑，并在其四周设置疏松排布的凹坑，可使流体通道内的流量分配更为均匀，中心区域的流速相对整个板片上的凹坑均匀分布时有所下降，而四周的流体流速有所上升。流量分配的均匀化有利于换热器换热系数的提高与流动阻力的减小，从而实现整体换热性能的提高。下面结合附图详细介绍本发明:
如图2所示的板式换热器的板片，板片包括中心热交换区域，板片的中心热交换区域包括表面图案，表面图案包括若干距离板平面7高度大致相等的凹坑，表面图案分为两种类型:疏松排布的凹坑8和密集排布的凹坑9，密集排布的凹坑9位于中心热交换区域的中心位置。其中，密集排布的凹坑9区域总的面积占板片总面积的比例范围为:1/10_1/3。因密集排布的凹坑在调节了流道间的流体流量分配的同时，会提高流体的流动阻力，本发明的密集排布的凹坑区域面积占板片总面积的1/10-1/3，精确控制了流量分配与流动阻力的均衡搭配，即实现了流量合理分配的效果，也控制流动阻力在合适的范围内
进一步的，疏松排布的凹坑8的凹坑间距为LI，密集排布的凹坑9的凹坑间距为L2，L2/L1的范围为:1/2 4/5。因密集排布的凹坑在调节了流道间的流体流量分配的同时，会提高流体的流动阻力，密集排布的凹坑间距相对疏松排布的凹坑间距越小，流动阻力就会越大，本发明的密集排布的凹坑的凹坑间距与疏松排布的凹坑的凹坑间距的比例范围1/21/5，精确控制了流量分配与流动阻力的均衡搭配，即实现了流量合理分配的效果，也控制流动阻力在合适的范围内。板式换热器的板片还包括分别设置在中心热交换区域周围的四个角孔700、701、703、704，每个角孔包括设置在板片一侧的挡圈710、711、713、714，板式换热器的板片为长方形，角孔分别设置在板片的四个角落，四个角孔分为两组，每两个设置在板片对角线上的角孔为一组，两组角孔的挡圈分别设置在板片的两侧。具体的，如图2所示，第一角孔700和第四角孔704为一组，第二角孔701和第三角孔703为一组，第一角孔700和第四角孔704的挡圈(710、714)与第二角孔701和第三角孔703的挡圈(711、713)分别位于板片的两侧。这样板式换热器的流道的长度得以最大化加长，流体能尽量的遍布整个流道，以加大换热面积。在本实施例中，两种类型的表面图案的凹坑的结构形状可以相同也可以不同。进一步的，密集排布的凹坑的尺寸可以比疏松排布的凹坑的尺寸小。进而使得密集排布的凹坑区域内的凹坑数量更多，以增强密集排布的凹坑调节流量的作用。如图2所示，本实施例中，密集排布的凹坑整体大致围成六边形区域，且被疏松排布的凹坑包围，疏松排布的凹坑和密集排布的凹坑分别均匀排布。实际使用时，密集排布的凹坑区域形状不限，两中表面图案的凹坑排布也可以是从外到内逐渐变密集。本实施例的凹坑密度经调解后，流体分配及流体流速如图2所示，5条曲线表示的是流线，流线越密表示该区域流速越大，越疏流速越小，图中所示的流线分布均匀。由图可知，本实施例的流量分配均匀，流体在流经处于中心热交换区域的中心位置的密集排布的凹坑区域时，流动阻力增加，流速放缓，部分流体从流道的两侧流向流道的出口，从而实现流量分配均勻。本发明还提供了一种板式换热器，如图3所示，板式换热器包括至少一个板组件，板组件包括两个重叠设置的板片:第一板片I和第二板片2，板片为上述实施例中所述的板片。板片与相邻板片密封安装,第一板片I与第二板片2之间形成第一流体流道,第一板片I与其他板组件之间形成第二流体流道，第二板片2与其他板组件之间形成第二流体流道。密封安装的方式可以为焊接、螺栓固定等方式。第一板片I和第二板片2的凹坑在大致相同的方向凹陷，第二板片2的凹坑顶部与第一板片I的板平面部分接触。这样就保证了每个流道都能通过分布不均匀的凹坑调节流体流量至均匀分布。如图3所示，第二板片2与第一板片I相对面上挡圈分别对应设置，第二板片2的第一角孔700的挡圈710与第一板片I的第一角孔700的挡圈710压紧接触，第二板片2的第四角孔704的挡圈714与第一板片I的第一角孔704的挡圈714压紧接触。S卩，挡圈710连通形成的通道与挡圈714联通形成的通道将第二流道的流体输送至第二流道或者将第二流道的流体输出并与第一流道的流体隔绝。第二板片2的第二角孔701与第一板片I的第二角孔701的挡圈分别设置在板组件的两个外侧面，第二板片2的第三角孔703与第一板片I的第三角孔703的挡圈分别设置在板组件的两个外侧面。同样的道理，第二流道中，第二板片2的第二角孔701与第一板片I的第二角孔701的挡圈711连通形成通道、第二板片2的第三角孔703与第一板片I的第三角孔703的挡圈713连通形成通道。前述通道分别与第一流道连通，将第一流道的流体输送至第一流道或者将第一流道的流体输出并与第二流道的流体隔绝。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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种板式换热器的板片，所述板片包括中心热交换区域，其特征在于，所述板片的中心热交换区域包括表面图案，所述表面图案包括若干距离板平面(7)高度大致相等的凹坑，所述表面图案分为两种类型:疏松排布的凹坑(8)和密集排布的凹坑(9)，所述密集排布的凹坑(9)位于所述中心热交换区域的中心位置。
2.根据权利要求1所述的板式换热器的板片，其特征在于，所述密集排布的凹坑(9)区域总的面积占板片总面积的比例范围为:1/10-1/3。
3.根据权利要求1或2所述的板式换热器的板片，其特征在于，所述疏松排布的凹坑(8)的凹坑间距为LI，所述密集排布的凹坑(9)的凹坑间距为L2，所述L2/L1的范围为:1/2 4/5。
4.根据权利要求3所述的板式换热器的板片，其特征在于，所述板式换热器的板片还包括分别设置在所述中心热交换区域周围的四个角孔(700、701、703、704)，每个角孔包括设置在所述板片一侧的挡圈(710、711、713、714)，所述板式换热器的板片为长方形，所述角孔分别设置在板片的四个角落，四个角孔分为两组，每两个设置在板片对角线上的角孔为一组，两组角孔的挡圈分别设置在所述板片的两侧。
5.根据权利要求4所述的板式换热器的板片，其特征在于，所述两种类型的表面图案的凹坑的结构形状可以相同也可以不同。
6.根据权利要求4所述的板式换热器的板片，其特征在于，所述密集排布的凹坑的尺寸比所述疏松排布的凹坑的尺寸小。
7.根据权利要求6所述的板式换热器的板片，其特征在于，所述密集排布的凹坑整体大致围成六边形区域，且被所述疏松排布的凹坑包围，所述疏松排布的凹坑和密集排布的凹坑分别均匀排布。
8.一种板式换热器，包括至少一个板组件，所述板组件包括两个重叠设置的板片 第一板片(I)和第二板片(2)，其特征在于，所述板片为权利要求1-7任一项所述的板片； 所述板片与相邻板片密封安装，所述第一板片(I)与第二板片(2)之间形成第一流体流道，所述第一板片(I)与其他板组件之间形成第二流体流道，所述第二板片(2)与其他板组件之间形成第二流体流道。
9.根据权利要求8所述的板式换热器，其特征在于，所述第一板片(I)和第二板片(2)的凹坑在大致相同的方向凹陷，所述第二板片(2)的凹坑顶部与所述第一板片(I)的板平面部分接触。
10.根据权利要求9所述的板式换热器，其特征在于，所述第二板片(2)与所述第一板片(I)相对面上挡 圈分别对应设置，所述第二板片(2)的第一角孔(700)的挡圈(710)与第一板片(I)的第一角孔(700)的挡圈(710)压紧接触，所述第二板片(2)的第四角孔(704)的挡圈(714)与第一板片(I)的第一角孔(704)的挡圈(714)压紧接触；所述第二板片(2)的第二角孔(701)与第一板片(I)的第二角孔(701)的挡圈分别设置在所述板组件的两个外侧面，所述第二板片(2 )的第三角孔(703 )与第一板片(I)的第三角孔(703 )的挡圈分别设置在所述板组件的两个外侧面。
全文摘要
本发明涉及一种板式换热器的板片，所述板片包括中心热交换区域，所述板片的中心热交换区域包括表面图案，所述表面图案包括若干距离板平面(7)高度大致相等的凹坑，所述表面图案分为两种类型疏松排布的凹坑(8)和密集排布的凹坑(9)，所述密集排布的凹坑(9)位于所述中心热交换区域的中心位置。本发明通过在板片中心区域设置密集排布的凹坑，并在其四周设置疏松排布的凹坑，可使流体通道内的流量分配更为均匀，中心区域的流速相对整个板片上的凹坑均匀分布时有所下降，而四周的流体流速有所上升。流量分配的均匀化有利于换热器换热系数的提高与流动阻力的减小，从而实现整体换热性能的提高。
文档编号F28F3/08GK103148727SQ20111039974
公开日2013年6月12日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者邹江, 王耀光, 王景鹏 申请人:杭州三花研究院有限公司