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CN108592666B - 板式换热器人字形板片 - Google Patents

板式换热器人字形板片 Download PDF

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CN108592666B
CN108592666B CN201810406163.8A CN201810406163A CN108592666B CN 108592666 B CN108592666 B CN 108592666B CN 201810406163 A CN201810406163 A CN 201810406163A CN 108592666 B CN108592666 B CN 108592666B
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CN
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herringbone
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王飞
张小兵
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Nanjing University of Science and Technology
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Nanjing University of Science and Technology
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/025—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/24—Arrangements for promoting turbulent flow of heat-exchange media, e.g. by plates

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Abstract

本发明提供了一种板式换热器人字形板片，包括板片主体，板片主体上设置角孔、导流区、分流区、换热区，换热区上沿换热介质流向设置人字形波纹，人字形波纹面对换热介质流向的一面设置凹槽状的前小波纹，人字形波纹另一面设置凸起状的后小波纹，前小波纹和后小波纹形状相同。

Description

板式换热器人字形板片
技术领域
本发明涉及一种换热器板片技术，特别是一种加半圆柱凸起的板式换热器板片。
背景技术
上世纪70年代的世界能源危机有力地促进了传热强化技术的发展。为了节能降耗，提高生产经济效益，要求开发适用于不同要求的高效能换热板片。近年来，随着制造技术的进步，强化传热元件的开发，使得新型高效换热器的研究有了较大的发展，根据不同的工艺条件与换热工况设计制造了不同结构形式的新型换热板片，并已在很多行业得到应用与推广，取得了较大的经济效益。所以，这些年来，换热板片的开发与研究成为人们关注的课题。板式换热器具有传热系数高、对数平均温差大、末端温差小、占地面积小、重量轻、价格低、制作方便、容易清洗、热损失小、不易结垢等优点，常常用在城市供暖与制冷，石油化工，余热回收，食品加工等领域。板式换热器板片是板式换热器最重要的部件，板片的设计直接影响到整个板式换热器的换热效果。
板式换热器板片是影响板式换热器性能的主要部件。目前，板式换热器的板片的波纹形状众多：人字形波纹、平直波纹、梯型平直波纹、曲折形波纹等。这些板片换热区波纹形状各不相同，但是都仅仅是对换热区域进行一次强化传热而已。因此本发明研究在原有板片的基础上进行了二次强化传热。
板式换热器是由若干相同板片按照一定的顺序组合而成，通常采用如图1所示的人字形板片，该板片包括包括定位孔1，角孔2，导流区3，分流区4，换热区5，前小波纹6，后小波纹7和大波纹8。当流体通过角孔2流入板片，经过导流区3和分流区4，流入换热区5，在设置有波纹的板片上即换热区5上进行热量交换。换热之后的流体流向另一侧的角孔处，汇合流入下一组板片。同时另一种流体在板片的另一侧以相反的方向流动并进行换热，经过换热后的流体流到下一组板片。
换热区5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。
发明内容
本发明的目的在于提供一种板式换热器人字形板片，该板片可以减小流动过程中的阻力，增加换热面积，强化换热效果，使板式换热器的综合性能得到进一步提高。
实现本发明目的的技术方案为：一种板式换热器人字形板片，包括板片主体，板片主体上设置角孔、导流区、分流区、换热区，换热区上沿换热介质流向设置人字形波纹，人字形波纹面对换热介质流向的一面设置凹槽状的前小波纹，人字形波纹另一面设置凸起状的后小波纹，前小波纹和后小波纹形状相同。
本发明在大波纹的波峰两侧设置凸起和凹槽，面向来流方向的大波纹一侧设置凹槽，背向来流方向的大波纹一侧设置凸起。凹槽的设计使流体在流动过程中增加扰动，流体流经凹槽时产生湍流，甚至有小量的回流，这样使得流体换热更加彻底。这种在主流不变的情况下的小规模的湍动加强了流体的换热能力，板片整体的换热能力得到二次加强。凹槽和凸起的位置不能颠倒。若面向来流方向的大波纹一侧设置凸起，虽然可以起到一定绕流作用，但阻力的增加显然更多；背向来流方向的大波纹一侧设置凹槽，二次强化效果会削弱很多。凹槽和凸起的设置强化了传热效果，使板式换热器的综合性能得到进一步提高。
下面结合说明书附图对本发明作进一步描述。
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是本发明的新型人字形板片复合波纹的结构示意图。
具体实施方式
结合图3，一种加半圆柱凸起的板式换热器板片，包括板片主体，板片主体上设置定位孔1、角孔2、导流区3、分流区4、换热区5。定位孔1位于板片主体的两端起到定位的作用。角孔2有四个分别位于板片主体的四个角上，换热介质从角孔2处流经。导流区3将换热介质引导至分流区4。分流区4将换热介质分流至换热区5不同的区域。换热区5上沿换热介质流向设置波纹11，波纹对称设置，即完全相同的板片旋转180°完全压合。
人字形波纹11面对换热介质流向的一面设置凹槽状的前小波纹6，人字形波纹11另一面设置凸起状的后小波纹7，前小波纹6和后小波纹7形状相同。人字形波纹11的倾角与小波纹的倾角一致。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°～60°。小波纹的波高主要依据大波纹的波高来设置，波纹倾角不宜过大或过小，过大会增加流动的阻力，过小则没有明显的强化效果。
上述板片的波纹为大小波纹复合结构，在大波纹上增加前后两个相同的小波纹，大小波纹的存在使得换热介质的流动方向受到阻挡，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，使得介质在大小波纹处产生了强烈的运动，生成二次漩涡，二次漩涡的产生强化了传热。同时，大波纹与小波纹组成的复合波纹也能减小流体流动时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。大小波纹的存在也增加了换热面积，强化了传热，使得在相同的体积空间下能达到更高的传热效果。

Claims (4)

1.一种板式换热器人字形板片，包括板片主体，板片主体上设置角孔(2)、导流区(3)、分流区(4)、换热区(5)，其特征在于，
换热区(5)上沿换热介质流向设置人字形波纹(11)，
人字形波纹(11)面对换热介质流向的一面设置凹槽状的前小波纹(6)，
人字形波纹(11)另一面设置凸起状的后小波纹(7)，
前小波纹(6)和后小波纹(7)形状相同。
2.根据权利要求1所述的板片，其特征在于，人字形波纹(11)的倾角与小波纹的倾角一致。
3.根据权利要求1所述的板片，其特征在于，人字形波纹(11)和小波纹的倾角为40°～60°。
4.根据权利要求1所述的板片，其特征在于，各个小波纹的波高一样，小波纹的波高为大波纹波高的1/6～2/3。
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