一种具有复合波纹的换热装置的制作方法

本发明涉及一种用于板式换热器的人字形板片的波纹结构，属于换热器板片技术领域。

背景技术：

换热器作为传递热量的通用设备，在工业中广泛应用。板式换热器因其高效、紧凑及优异的传热性能，在石油化工、动力、余热回收、制冷与暖通、医药、食品加工等各个领域都有广泛的应用。

板式换热器是由若干组板片组合而成，通常采用如图1所示的人字形板片，该板片包括换热区2，换热区2的两侧分别为左导流区1和右导流区3，左侧设有第一角孔7和第二角孔6，右侧设有第三角孔4和第四角孔5。各板片按照一定的顺序组合，换热器工作时，流体从第四角孔5进入右导流区3，然后经过换热区2进入左导流区1，最后在第一角孔7汇合流入下一组板片。同时另一种流体经过第二角孔6进入到换热区2的另一侧，经过换热后经第三角孔4流到下一组板片。

换热区2也称波纹区，该区内设置有人字形的波纹。传统人字形板片的波纹结构如图2所示，波纹的法向截面形状为梯形，相邻波纹之间采用相同的周期，各波纹的波峰高度一致。虽然采用人字形板片的板式换热器换热效果好，但传统人字形板片的波纹造成相对较大的流动阻力，使得流量分配不均，影响了板式换热器综合性能的进一步提高和应用范围的进一步扩大。

技术实现要素：

本发明针对现有人字形板片存在的不足之处，提供一种具有复合波纹的换热装置，该板片可以减小流动过程中的阻力，强化换热效果，使板式换热器的综合性能得到进一步提高。

本发明型的具有复合波纹的换热装置，采用以下技术方案：

该人字形板片的复合波纹，是在大波纹的波峰上设置一个凹槽，使大波纹上形成前后两个小波纹，相邻大波纹的波谷上设置一个同样的小波纹，各个小波纹的波高一样，小波纹的波高为大波纹波高的六分之一至三分之二，大波纹和小波纹的波纹倾角一致，均为40°-64°。

小波纹的波峰高度为大波纹波峰高度的三分之一时，换热器的综合性能最佳。

上述板片的波纹为大小波纹复合结构，大小波纹的阻挡作用使介质流动方向改变并加速运动，在流动方向上产生二次流，导致介质在凸起与凹槽内剧烈运动，产生二次漩涡，二次漩涡的产生强化了传热，并且大波纹与小波纹的组合减小了流体流动对板片的正面强烈冲刷，避免较大漩涡的产生，以及局部流速的急剧增加，从而有效降低流动阻力。

本发明在大波纹上增加前后两个小波纹，不仅强化传热效果，而且减小了阻力，使板式换热器的综合性能得到进一步提高。

附图说明

图1是现有板式换热器的人字形板片的结构示意图。

图2是传统人字形板片的波纹示意图。

图3是本发明人字形板片复合波纹的结构示意图。

图中：1、左导流区，2、换热区(波纹区)，3、右导流区，4、第三角孔，5、第四角孔，6、第二角孔，7、第一角孔，8、大波纹，9、前小波纹，10、后小波纹。

具体实施方式

本发明的具有复合波纹的换热装置结构是在现有的人字形板片的波纹结构的基础上增加两个小波纹，如图3所示，是在所有大波纹8的波峰上设置一个凹槽，使大波纹上形成前后两个小波纹，即前小波纹9和后小波纹10。同时在相邻大波纹之间的波谷上设置一个同样的小波纹。前小波纹9、后小波纹10与波谷上的小波纹的波高一样，并且其高度为大波纹波高的六分之一至二分之一，大小波纹高度的比例可以为6:1、5:1、4:1、3:1、2:1或1.5:1。大波纹和小波 纹的波纹倾角一致，均为40°-64°。大波纹的波高变化范围是3-6毫米，依据比例关系可以计算出小波纹的高度。

流体在流经图1所示的换热区2时，受大波纹8、前小波纹9和后小波纹10的阻挡，流体对板片产生强烈的冲刷作用，介质流动方向改变并加速运动，在流动方向上产生二次流，导致介质在凸起与凹槽内剧烈运动，产生二次漩涡，二次漩涡的产生强化了传热。

经验证，当流体连续流过大波纹8上的两个小波纹时，流过前小波纹9的速度略高于后小波纹10的速度。介质流动的高速区发生在贴近壁面附近位置，这说明小波纹的存在减小了流体流动对板片的正面强烈冲刷，避免较大漩涡的产生，以及局部流速的急剧增加，从而有效降低流动阻力。

当小波纹的波峰高度为大波纹波峰高度的三分之一时，使得换热器的综合性能最佳。