[發明專利]一體式自增強緊湊式一次表面換熱板及其構成的流道結構

無效

• 申請號: 200910040614.1
• 申請日: 2009-06-26
• 公開（公告）號: CN101598517A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: 李靜;劉建勇;樊栓獅;郎雪梅;羅東曉
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F28F3/00
• 分類號: F28F3/00;F28F3/08;F28F3/04;F28F13/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及適用于軍事裝備、石油、化工、制冷、冶金、能源等行業的各種類型的熱交換設備和加熱設備的一次自增強緊湊式換熱板。

背景技術

節能、減排、降耗是我國的基本國策，當前在軍事裝備、低排放動力電廠、石油煉制、工業爐、加熱爐、煤化工、化纖、水泥工業熱量回收領域面臨的挑戰是改善設備和工藝流程的高效性、成本的經濟性，使能源效率最大化。近年來發展迅速，在工業中的應用日益廣泛。目前在各種板式熱交換設備和加熱設備中，主要有釬焊板式換熱器、復合波紋板束換熱器、外通道和焊接結構的板式換熱器、整體釬焊結構的板式換熱器、折流板換熱器、板翅式換熱器、圓點式寬流道全焊式換熱板、螺旋板式換熱器等，換熱板之間大都需要支撐結構支撐、且板面上的強化傳熱部件大都采用焊接工藝。防積灰、防沖擊、同時具有高的穩定傳熱特性，一直是存在的問題；板式換熱器由于具有緊湊度高、壓降小、抗振性能優越等優點，國內外的專利情況及相關文獻資料表明，在較低流速下使板間流體具有較大的擾動，以及板間的自增強結構換熱器的研究顯然還遠不夠充分。

由于體積結構的限制等多方面的原因，板式換熱器的結構一般都很薄，采用套裝和鑲嵌工藝為主，致命缺點是強化傳熱部件和基板表面結合的牢固程度不能保證，板間的接觸不好，熱阻大，影響傳熱。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的上述不足，提供一體式自增強緊湊式一次表面換熱板及其構成的流道結構，本發明可以廣泛應用于板式換熱器中。本發明通過如下技術方案實現：

本發明的一體式自增強緊湊式一次表面換熱板包括板邊，緣凸臺、固定區、通孔區、導流區和換熱區，所述換熱區具有多個凸殼和多個凹殼，該多個凸殼和多個凹殼與基板一體形成，多個凸殼分成多排分布在基板的一側，多個凹殼分成多排分布在基板的另一側，由凸殼形成的排與由凹殼形成的排均相互平行，所有的凸殼與凹殼呈行列式分布在基板上，行數即為所述排的數目。

上述的一體式自增強緊湊式一次表面換熱板中，板邊緣凸臺、固定區、通孔區、導流區和換熱區之間均為一體形成，不是通過焊接形成的。通孔區和導流區之間設有半圓形凸臺，在矩形換熱板四個角處設有通孔區，在矩形換熱板中部設有換熱區，換熱區和通孔區之間設有導流區。換熱區的結構是：換熱區為矩形，分布有呈錐形球頂的凹殼和凸殼，凸殼和凹殼分別成排分布形成多個平行于矩形短邊的凸殼排和凹殼排，凸殼排和凹殼排交替分布在基板上，每一個凸殼和每一個凹殼在基板所在的平面上均對應一個圓孔，且這些圓孔的中心分布在與矩形換熱板長邊平行的直線上，即所有的凸殼與凹殼呈行列分布。

上述的一體式自增強緊湊式一次表面換熱板中，所述凸殼外形為錐形球頂形狀，即凸殼頂部為球形的一部分，與頂部圓滑過渡的凸殼的另一部分為圓錐形去除錐頂所剩的部分；凸殼與凹殼的外形一致。

上述的一體式自增強緊湊式一次表面換熱板中，所述換熱區為矩形，凸殼和凹殼分別成排分布形成多個平行于矩形短邊的凸殼排和凹殼排，凸殼排和凹殼排交替分布在基板上；每一個凸殼和每一個凹殼在基板所在的平面上均對應一個圓孔，且這些圓孔的中心分布在與矩形長邊平行的直線，即所有的凸殼與凹殼呈行列分布，凸殼與凹殼的分布關于矩形兩短邊中心的連線對稱。

上述的一體式自增強緊湊式一次表面換熱板中，在與矩形長邊平行的方向上，相鄰兩個圓孔的圓心之間的距離為4～120mm；在矩形短邊平行的方向上，相鄰兩個圓孔的圓心之間的距離為4～140mm。

上述的一體式自增強緊湊式一次表面換熱板中，所述圓錐形的母線與基板表面夾角為45°～75°，所述球形的半徑為2.5～22mm，凸殼或凹殼高度為2～16mm，殼厚為0.5～6mm。

上述的一體式自增強緊湊式一次表面換熱板中，基板厚度和凹凸殼的厚度一致。

上述的一體式自增強緊湊式一次表面換熱板中，所述板邊緣凸臺高度比凹殼或凸殼高度低，板邊緣凸臺高度為1～15mm，厚度為20～40mm；所述矩形短邊和長邊的比為2∶1～4∶1。

上述的一體式自增強緊湊式一次表面換熱板中，所述凹殼和凸殼由基板經雙面沖壓形成。

由上述的換熱板構成的流道結構，其由至少兩塊所述換熱板疊加而成，相鄰兩塊換熱板的換熱區上的凹殼和凸殼排成的行列數中，行數一致，而列數相差一列，且所有換熱板的換熱區上的凹凸殼列數最多相差一列。