交錯板式脈動熱管換熱器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種交錯板式脈動熱管換熱器，包括換熱器殼體以及若干換熱片，換熱片包括換熱片基片以及與該換熱片基片焊接為一體的前蓋板與后蓋板，在換熱片基片兩側(cè)的基片平面上均銑有用于構(gòu)成蛇形熱管結(jié)構(gòu)的凹槽，在所述凹槽周圍布設(shè)若干通孔。本發(fā)明采用換熱片雙側(cè)均銑有熱管形狀槽道覆以前后蓋板后焊接組成脈動熱管，替代了普通換熱器埋入蛇形銅管的做法，減少了換熱器的接觸熱阻，大大提高了換熱效率；本發(fā)明換熱片的脈動熱管周圍設(shè)置通孔，作為流動介質(zhì)的通道，因此未設(shè)置通孔的部分就起到了換熱器的左右翅片的作用，替代了傳統(tǒng)在脈動熱管上加裝翅片的做法，解決了加裝翅片困難的問題，同時避免了翅片與換熱片之間的接觸熱阻，提高換熱效率。
【專利說明】交錯板式脈動熱管換熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱量交換的場合，屬于熱能回收領(lǐng)域，具體的說是涉及一種新型的交錯板式脈動熱管換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，能源問題舉世矚目，能源的緊缺和浪費問題日益嚴重，因此積極有效的節(jié)能減排措施將具有十分重要的意義。而如何實現(xiàn)有效回收利用能源是現(xiàn)在能源發(fā)展的一大難題。其中，對換熱器的結(jié)構(gòu)改進，提高其換熱效能，進行余熱回收是節(jié)能減排的一項重要舉措。
[0003]脈動熱管又稱振蕩流熱管，是一種利用其內(nèi)部工質(zhì)的相變潛熱和汽液振蕩而實現(xiàn)能量交換的一種高效的傳熱元件，其體積小，換熱系數(shù)高，在工業(yè)余熱回收及高性能換熱器等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景；但是上述脈動熱管在制作過程中也存在密封困難，不易添加翅片等缺點。
[0004]脈動熱管作為新類型的熱管，在某些方面比傳統(tǒng)熱管和板式換熱器具有很大優(yōu)勢，在節(jié)能和余熱回收方面發(fā)揮了重大作用。傳統(tǒng)熱管換熱器換熱系數(shù)大，溫降小，易于控制，但因其內(nèi)部需有吸液芯材料，因此造價高，體積較大，且受重力影響；板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成，各種板片之間形成薄矩形通道，通過板片進行熱量交換。它具有換熱效率高結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，是液-液，液-氣換熱的理想設(shè)備，但是溫度和壓力是限制其應(yīng)用的關(guān)鍵，且板片的進出口溫度差大，導(dǎo)致板片上的溫度不均勻，對其性能有一定影響，同時板片易結(jié)垢，需經(jīng)常清洗，鑒于蒸汽有一定的速度，溫度壓力較高，使得板式換熱效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是要提供一種具有高效傳熱能力的新型交錯板式脈動熱管換熱器。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0007]交錯板式脈動熱管換熱器，包括換熱器殼體以及平行設(shè)置于換熱器殼體內(nèi)部的若干換熱片，其特征在于:
[0008]所述換熱器殼體內(nèi)部中間位置處設(shè)置與換熱器殼體為一體式結(jié)構(gòu)的隔板；
[0009]所述換熱片包括換熱片基片以及位于該換熱片基片兩側(cè)，與該換熱片基片焊接為一體的前蓋板與后蓋板，其中，在所述換熱片基片兩側(cè)的基片平面上均銑有用于構(gòu)成蛇形熱管結(jié)構(gòu)的凹槽，在所述凹槽周圍布設(shè)若干通孔，且在所述換熱片基片與上述隔板相接觸的位置處的基片為實體結(jié)構(gòu)；
[0010]在上述前蓋板與后蓋板上均布設(shè)有與上述凹槽周圍布設(shè)的通孔的形狀、數(shù)量以及通孔位置一致的通孔。
[0011]進一步的，在所述換熱片基片一側(cè)的基片平面上銑有用于構(gòu)成蛇形熱管結(jié)構(gòu)的凹槽，在所述換熱片基片另一側(cè)的基片平面上銑有與上述用于構(gòu)成蛇形熱管結(jié)構(gòu)的凹槽結(jié)構(gòu)相同的凹槽，且使得換熱片基片一側(cè)基片平面上的凹槽的正投影與在另一側(cè)的基片平面上凹槽的正投影完全重合。
[0012]所述的換熱器殼體的上端部設(shè)置可開合的上蓋板；所述的上蓋板一端以鉸接形式固定在換熱器殼體的上端部，上蓋板的另一端能夠以鉸接軸為中心自由開合。
[0013]所述換熱片可拆卸設(shè)置于換熱器殼體內(nèi)部；在所述換熱器殼體的上端部與隔板上均平行設(shè)置有若干便于換熱片抽插的，且與所述換熱片尺寸一致的換熱片插槽；在所述熱器殼體下底部平行銑有若干用于承載換熱片的凹槽結(jié)構(gòu)。
[0014]進一步的，上述換熱器殼體的上端部的換熱片插槽、隔板上的換熱片插槽、上述熱器殼體下底部的凹槽結(jié)構(gòu)均與所述換熱器殼體兩側(cè)內(nèi)壁面之間留有一定的間隔，且相鄰的換熱片插槽或者凹槽結(jié)構(gòu)與所述換熱器殼體任一側(cè)內(nèi)壁面之間的間隔呈左右交錯排列。
[0015]所述的換熱片包括兩種結(jié)構(gòu)形式，兩種結(jié)構(gòu)形式的換熱片不同之處僅在于兩種換熱片基片上凹槽周圍布設(shè)的各個通孔的布置位置不同；且在平行組裝于換熱器殼體內(nèi)部時，上述兩種換熱片相互間隔組裝設(shè)置。
[0016]進一步的，需要保證上述兩種換熱片基片上的通孔的布置位置為相互錯開的結(jié)構(gòu)。
[0017]所述換熱器殼體的上端部與各個換熱片相接觸的位置處以及所述隔板與各個換熱片相接觸的位置處均開有多道用于承裝密封圈的密封槽。
[0018]所述換熱器的工作介質(zhì)適用于蒸餾水、甲醇、無水乙醇、丙酮、氟利昂、納米流體中的任一種或多種組合。
[0019]所述的換熱器殼體由不銹鋼制成，且在換熱器殼體外部包有一層由聚苯乙烯擠塑式保溫板制成的絕熱板。
[0020]所述的換熱片和隔板由銅板制成，所述的密封圈采用橡膠密封。
[0021 ] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
[0022]本發(fā)明采用換熱片雙側(cè)均銑有熱管形狀槽道覆以前后蓋板后焊接組成脈動熱管，替代了普通換熱器埋入蛇形銅管的做法，減少了換熱器的接觸熱阻，大大提高了換熱效率；
[0023]本發(fā)明隔板和殼體上端部均有換熱片形狀槽道，用于裝卸換熱片，因此便于更換、清洗換熱片，以此調(diào)節(jié)換熱系數(shù)，適用于不同要求的換熱工況；
[0024]本發(fā)明換熱片的脈動熱管周圍設(shè)置通孔，作為流動介質(zhì)的通道，因此未設(shè)置通孔的部分就起到了換熱器的左右翅片的作用，替代了傳統(tǒng)在脈動熱管上加裝翅片的做法，解決了加裝翅片困難的問題，同時避免了翅片與換熱片之間的接觸熱阻，提高換熱效率；
[0025]本發(fā)明的冷熱介質(zhì)由于隔板的隔離，避免了混合的問題；而隔板和殼體上端部需隔離部分采用了多道橡膠密封圈，確保完全隔離。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明所示的換熱器的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是換熱器外殼的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3是換熱片基片的整體結(jié)構(gòu)圖；[0029]圖4是換熱片基片的局部結(jié)構(gòu)圖；
[0030]圖5是換熱片蓋板的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0031]圖6是隔板局部示意圖；
[0032]圖7是換熱片組裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖中:1、換熱片，2、隔板，3、換熱器殼體，4、換熱器殼體上端部上的上蓋板，5、換熱器殼體上端部及隔板的換熱片插槽，6、換熱器殼體下底部凹槽，7、凹槽，8、基片通孔，9、基片實體，10、基片翅片，11、密封圈卡槽，12、前蓋板，13、后蓋板。
【具體實施方式】
[0034]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。
[0035]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種新型的板式脈動熱管換熱器。在換熱片I基片前后兩面上均統(tǒng)有蛇形熱管形狀的凹槽7,同時使用前蓋板12與后蓋板13覆蓋焊接，則上述蓋板12、13(如圖5)與凹槽7形成類似于脈動熱管原理換熱的換熱片I ;在上述換熱片的凹槽7周圍布設(shè)若干矩形孔-基片通孔8，則未布設(shè)基片通孔8的部分相當(dāng)于換熱器翅片10，這樣可以有效解決脈動熱管換熱器不易加裝翅片的難題；利用多個換熱片交錯插接于殼體內(nèi)部，不僅增加了換熱器內(nèi)流體的運行接觸面積，而且結(jié)合了熱管換熱器、板式換熱器和翅片的優(yōu)點，換熱效率極高、換熱量大，換熱片易于拆裝，運行不受重力場的影響。
[0036]具體的:換熱器主要由具有一定厚度，基于脈動熱管原理制備的的換熱片1、隔板2(如圖1所示，本換熱器冷熱介質(zhì)由隔板2隔開，換熱器前后兩端為介質(zhì)的進出口)、密封圈和換熱器殼體3構(gòu)成。
[0037]換熱片1:在換熱片基片的兩面上均銑有蛇形熱管形狀的凹槽7，且任一側(cè)基片平面上的凹槽7的正投影與在另一側(cè)的基片平面上凹槽7的正投影完全重合，使得基片與前后蓋板12、13共同形成基于脈動熱管原理的熱管通道，凹槽周圍周期性均設(shè)若干矩形通孔8，且換熱片基片與隔板2接觸部分為實體9 (即不存在通孔)，并與布設(shè)有與基片相同矩形孔的前后蓋板12、13采取焊接方式結(jié)合為一體式換熱片(如圖7)。
[0038]優(yōu)選的，本發(fā)明中的換熱片I有兩種結(jié)構(gòu)形式，不同之處在于兩種換熱片上換熱片基片的凹槽周圍的矩形孔的布置位置不同，兩種換熱片的矩形孔布設(shè)位置上下正好錯開；在組裝時，兩種換熱片相互間隔組裝，需要交替插入如圖1所示的換熱器殼體中，使得介質(zhì)流經(jīng)的孔道上下左右都錯開一定角度，通過一種結(jié)構(gòu)的換熱片的孔道后直接接觸到另一種結(jié)構(gòu)換熱片，增加了介質(zhì)的流動脈動情況，增大換熱面積與接觸時間，增加了換熱面積，提聞?chuàng)Q熱效率，如圖4所不。
[0039]圖3所不是換熱片基片結(jié)構(gòu)圖,本例所不的換熱片基片是厚度為9mm的銅板,兩側(cè)分別開深度為3_熱管形狀的凹槽7，熱管形狀的周圍留有Imm寬度的焊接坯子，換熱片除坯子和凹槽7外其他部分鉆有若干矩形孔-基片通孔8如圖4所示，作為介質(zhì)的流道。換熱片基片中間與隔板2相貼合接觸的位置處為實體9如圖4所示，即不鉆孔，由密封圈密封，隔板2內(nèi)部有用以承載橡膠密封的密封圈卡槽11如圖6所示，這樣完全隔絕冷熱介質(zhì)的混合。換熱器外殼的上端部密封采用相同方法。而換熱片上未打矩形孔的實體部分則起到了加裝的翅片作用。[0040]綜上所述，通過和前后蓋板組合形成脈動熱管換熱片I，把做成一體式脈動熱管換熱片，換熱片上穿孔作為介質(zhì)流道，相當(dāng)于加裝翅片左右，在強迫對流傳熱以及脈動熱管的相變傳熱與脈動流動的強化傳熱共同作用下，有效提高該換熱器的換熱效率形成新型高效板式脈動熱管換熱器。
[0041]換熱器殼體3:如圖2所示，換熱器殼體3與隔板2為一體，殼體3的上端部設(shè)置上蓋板4，該上蓋板4的一端以鉸接方式固定，另一端可以自由開啟，換熱器通過上蓋板4的自由開啟更換換熱片I。
[0042]換熱器殼體3上端部與隔板2上均設(shè)置有與換熱片尺寸大小相同的換熱片插槽5通孔，方便換熱片的抽插更換，隔板2與換熱片I接觸部分及換熱器上端部與換熱片接觸部分分別在其邊緣對應(yīng)位置開多道密封卡槽11，以承裝密封圈；在殼體的下底部銑有用于承載換熱片的左右交錯的凹槽6，相鄰凹槽6需要水平錯開一定距離，如圖2中所示。
[0043]同時該換熱器隔板2和殼體3上端部的多道橡膠密封圈(如圖6所示)在布置時與殼體嵌在一起，插入換熱片時可與換熱片緊密貼合，這樣冷熱流體可依次交替進入換熱空間，避免其混合，達到換熱的目的。
[0044]所述脈動熱管的工作介質(zhì)為蒸餾水、甲醇、無水乙醇、丙酮、氟利昂、納米流體中的任一種或多種組合，抽出換熱器的換熱片充裝工作介質(zhì)，充裝之后采用焊錫密封。由于該換熱器換熱片可抽出，便于對工作介質(zhì)的更換，以達到不同要求的換熱系數(shù)。
[0045]所述的換熱器殼體3由不銹鋼制成，換熱器外部包有一層絕熱板，由聚苯乙烯擠塑式保溫板制成，所述的換熱片I和隔板2由銅板制成，所述的密封圈采用橡膠密封。鑒于隔板2與換熱器外殼3上端部都設(shè)有換熱片形狀的換熱片插槽5，因此需要嚴格密封，密封采用橡膠密封圈，橡膠密封可以承受較高溫度，且不易變形，密封效果好，確保冷熱介質(zhì)的完全隔離。
[0046]本換熱器工作時，換熱器內(nèi)冷熱間隔的流體在強迫對流傳熱、脈動熱管的相變傳熱以及翅片強化傳熱的共同作用下進行高效的熱交換。
[0047]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.交錯板式脈動熱管換熱器，包括換熱器殼體以及平行設(shè)置于換熱器殼體內(nèi)部的若干換熱片，其特征在于: 所述換熱器殼體內(nèi)部中間位置處設(shè)置與換熱器殼體為一體式結(jié)構(gòu)的隔板； 所述換熱片包括換熱片基片以及位于該換熱片基片兩側(cè)，與該換熱片基片焊接為一體的前蓋板與后蓋板，其中，在所述換熱片基片兩側(cè)的基片平面上均銑有用于構(gòu)成蛇形熱管結(jié)構(gòu)的凹槽，在所述凹槽周圍布設(shè)若干通孔，且在所述換熱片基片與上述隔板相接觸的位置處的基片為實體結(jié)構(gòu)； 在上述前蓋板與后蓋板上均布設(shè)有與上述凹槽周圍布設(shè)的通孔的形狀、數(shù)量以及通孔位置一致的通孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交錯板式脈動熱管換熱器，其特征在于:在所述換熱片基片一側(cè)的基片平面上銑有用于構(gòu)成蛇形熱管結(jié)構(gòu)的凹槽，在所述換熱片基片另一側(cè)的基片平面上銑有與上述用于構(gòu)成蛇形熱管結(jié)構(gòu)的凹槽結(jié)構(gòu)相同的凹槽，且使得換熱片基片一側(cè)基片平面上的凹槽的正投影與在另一側(cè)的基片平面上凹槽的正投影完全重合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交錯板式脈動熱管換熱器，其特征在于:所述的換熱片包括兩種結(jié)構(gòu)形式，兩種結(jié)構(gòu)形式的換熱片不同之處僅在于兩種換熱片基片上凹槽周圍布設(shè)的各個通孔的布置位置不同；且在平行組裝于換熱器殼體內(nèi)部時，上述兩種換熱片相互間隔組裝設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交錯板式脈動熱管換熱器，其特征在于:上述兩種換熱片基片上的通孔的布置位置為相互錯開的結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交錯板式脈動熱管換熱器，其特征在于:所述的換熱器殼體的上端部設(shè)置可開合的上蓋板；所述的上蓋板一端以鉸接形式固定在換熱器殼體的上端部，上蓋板的另一端能夠以鉸接軸為中心自由開合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交錯板式脈動熱管換熱器，其特征在于:所述換熱片可拆卸設(shè)置于換熱器殼體內(nèi)部；在所述換熱器殼體的上端部與隔板上均平行設(shè)置有若干便于換熱片抽插的，且與所述換熱片尺寸一致的換熱片插槽；在所述熱器殼體下底部平行銑有若干用于承載換熱片的凹槽結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的交錯板式脈動熱管換熱器，其特征在于:上述換熱器殼體的上端部的換熱片插槽、隔板上的換熱片插槽、上述熱器殼體下底部的凹槽結(jié)構(gòu)均與所述換熱器殼體兩側(cè)內(nèi)壁面之間留有一定的間隔，且相鄰的換熱片插槽或者凹槽結(jié)構(gòu)與所述換熱器殼體任一側(cè)內(nèi)壁面之間的間隔呈左右交錯排列。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交錯板式脈動熱管換熱器，其特征在于:所述換熱器殼體的上端部與各個換熱片相接觸的位置處以及所述隔板與各個換熱片相接觸的位置處均開有多道用于承裝密封圈的密封槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交錯板式脈動熱管換熱器，其特征在于:所述換熱器的工作介質(zhì)適用于蒸餾水、甲醇、無水乙醇、丙酮、氟利昂、納米流體中的任一種或多種組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交錯板式脈動熱管換熱器，其特征在于:所述的換熱器殼體由不銹鋼制成，且在換熱器殼體外部包有一層由聚苯乙烯擠塑式保溫板制成的絕熱板；所述的換熱片和隔板由銅板制成，所述的密封圈采用橡膠密封。
【文檔編號】F28D15/02GK103925818SQ201410186070
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月5日
【發(fā)明者】張 浩, 紀玉龍, 潘新祥 申請人:大連海事大學(xué)