[发明专利]一种板式换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种换热器，具体涉及一种板式换热器。

背景技术

板式换热器是一种常见的换热器，已经在制冷空调、化工、动力等领域得到了广泛应用。与常规的管壳式换热器相比，在相同的流动阻力和泵功率消耗情况下，板式换热器的传热系数要高出很多，在适用的范围内有取代管壳式换热器的趋势。

现有的板式换热器一般是由一组几何结构相同的平行薄板叠加组成，两相邻平板之间用特殊设计的密封垫片隔开，形成一个个通道，冷、热流体间隔地在每个通道中流动，从而构成一个芯体1，如附图1～2所示。而在组成芯体的每个基元中，流体可以采用逆流、并流、叉流等各种换热方式，如附图3所示是采用叉流换热方式，实际应用证明，这种方式具有较高的换热效率。在实际应用过程中，通常是将若干个芯体1组合在一起，再依次通过分支干管5、主干管4将各个芯体的冷、热流体的进口6或出口分别统一连接起来，构成管网2，再由框架3固定以组成一套完整的板式换热器。文献Dendritic constructal heat exchanger with small-scale crossflows andlarger-scales counterflows(局部叉流整体逆流的枝状构形换热器)(International Journal of Heat and Mass Transfer，2002，45，P4607-4620)公开了一种板式换热器，由25个芯体5×5排列组成一个类似于长方体的换热器，如附图4～6所示(其中，图6为换热器的管网结构示意图)，这种换热器芯体的每个基元换热系数高，提高了换热效率。

然而，上述板式换热器存在如下缺点：(1)从附图6可见看出，该换热器的管网是不对称的，即：沿着主干管方向，两侧的流体进口数目是不对称的，因此，在利用主干管向各分支干管输送流体时，各分支干管中的流体的压力和流量必定是不均匀的，从而使得各换热芯体的换热不平衡，降低了整个换热器的换热效率；(2)从图6可以看出，主干管和各分支干管是相互垂直设置的，因此，冷、热流体在从主干管向各分支干管的输送过程中，必须要经过90度的转弯，因而流体的流动阻力较大，功耗较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构合理、换热效率高、流动阻力小的板式换热器。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种板式换热器，包括复数个芯体、4个管网和框架；所述4个管网两两设置于芯体的两端，并分别与芯体的冷、热流体的进口或出口配合连接；所述管网由主干管和分支干管组成，所述芯体呈等腰三角形布置；所述4个管网均呈枝状，主干管平行于所述等腰三角形的对称轴，分支干管沿主干管对称设置。

上文中，所述芯体呈等腰三角形布置，即芯体沿着中心线左右对称布置，整体呈等腰三角形；所述管网呈枝状，分支干管沿主干管对称设置，即主干管在对称轴的位置，分支干管沿着对称轴左右散开，呈枝状，与植物树叶的流体分配茎脉类似。所述管网与芯体的流体进口或出口的连接结构是现有技术，每个换热器的管网为4个，分别是热流体进口管网、热流体出口管网、冷流体进口管网和冷流体出口管网。所述芯体是现有技术，其基元平板可以是平直形的，也可以在平板上压制出各种波纹，或者添加翅片，以增加流体扰动，提高换热效率。此外，上述布置可以通过优化设计，可以减少换热器的耗材。

上述技术方案中，所述管网的主干管的管径大于分支干管的管径。即管网主干管相对于分支管线粗一些，这样可以减小管线上的流动阻力，减少功耗。

上述技术方案中，沿流体流动方向，管网的主干管和分支干管的管径均由粗到细变化。这也是模拟植物树叶的茎脉有粗到细的变化，以减小管线上的流动阻力，减少功耗。

与之相应的另一种技术方案是：一种板式换热器，包括复数个芯体、4个管网和框架；所述4个管网两两设置于芯体的两端，并分别与芯体的冷、热流体的进口或出口配合连接；所述管网由主干管和分支干管组成，所述芯体呈菱形布置；所述4个管网均呈菱形，主干管平行于所述菱形的对称轴，分支干管沿主干管对称设置。

本发明的工作原理是：以热流体的进口管网为例，热流体先从管网的主干管进入，然后沿着主干管左右分开，进入各分支干管，再由各分支干管进入各个芯体的热流体进口，从而完成热流体的进入过程。热流体的出口管网、冷流体的进口管网及冷流体的出口管网的工作过程相同。

由于上述技术方案的采用，与现有技术相比，本发明具有如下优点：