CN102575912B - 传热板和具有该传热板的蒸发器 - Google Patents

传热板和具有该传热板的蒸发器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于蒸发器的传热板，具有：纵轴线和横轴线，其中横轴线垂直或基本上垂直于纵轴线设置；至少一个流动通道，其在传热板的纵轴线的方向上延伸通过传热板的热传输区域，并且输送待蒸发介质；用于待蒸发介质的入口，其与至少一个在传热板的纵轴线的方向上布置的流动通道流体传导地连接；其中-在纵轴线的方向上在入口和至少一个在纵轴线的方向上布置的流动通道之间设置有曲折迂回的流入通道，其与入口和至少一个流动通道流体传导地连接，并且交替地沿着横轴线在至少一个流动通道的方向上输送从入口流向至少一个流动通道的待蒸发介质。本发明的特征在于，曲折迂回的流入通道通过多个处于传热板或基板上的隔板构成，基板形成流入通道以及至少一个在纵轴线的方向上布置的流动通道的底板或顶盖，隔板在横轴线的方向上延伸，并且在隔板之间的流入通道通过多个在横轴线的方向上延伸的片层分隔成单独的子通道。

Description

传热板和具有该传热板的蒸发器
技术领域
本发明涉及一种用于蒸发器的传热板和一种具有多个彼此堆叠的传热板的蒸发器，特别用于例如机动车、轨道车辆或船只的传动系，该传动系具有内燃机和蒸汽机，其中例如热废气流、热增压空气、制冷剂、冷却剂或内燃机的油或其他设置在传动系中的执行机构、例如车辆冷却装置的热介质被应用在用于为蒸汽机产生蒸汽的蒸发器中。然而本发明并不局限于在移动传动系中的应用，而是也可以相应地应用在例如在工业应用或中央供暖站中的固定传动系中。
背景技术
长久以来已知的传热板或蒸发器用于在如本发明根据实施方式所涉及的传动系、特别是具有内燃机的机动车传动系中利用余热。此外例如在内燃机的废气流中包含的热量被用于使工作介质蒸发和/或过热，并且蒸汽形式的工作介质然后在释放膨胀机、即热活塞机、涡轮机或螺丝车床中的机械功率的情况下被降低压力。紧接着对于膨胀机使工作介质液化并且然后再次被输送给蒸发器。
特别有利的是，使用从现代的柴油发动机但也可以是从汽油发动机回收的废气流的废气热量，这是因为在此可以提供处于高温度水平的热量传输。同时由于被回收的废气的热流离开冷却装置并且被应用在用于产生能使用的功率的蒸发循环过程中，因此可以减轻车辆冷却装置的负担。同时或可替换地有利的是，剩余废气流至今未被使用地从终端蒸发器流出到周围环境中，将该剩余废气流用于对工作介质进行预热、蒸发和/或使其过热。
至少可以在这种传动系中考虑将另一个热源用于对工作介质进行预热、部分蒸发也或者可用于使其完全蒸发，该热源是机动车或内燃机的冷却循环回路的制冷剂中所包含的热量。通过废气回收以及对车辆发动机进行增压空气冷却以及在内燃机的多级加载中进行中间冷却而获得其他热源。可替换地或附加地也可以设置单独的燃烧单元，或者使用其他在传动系、特别是机动车传动系中存在的热源中的热量，该热源例如是发动机油、变速器油或液压油以及例如在此预设的电子组件、电动机、发电机或电池。
在膨胀机中由余热产生的机械功率可以使用在传动系中，用于驱动辅助机组或发电机。也可能的是，驱动功率直接用于驱动机动车，也就是说用于牵引，以便由此可以将内燃机设计得较小、降低燃料消耗或者可以提供更多的驱动功率。
在提到的应用领域中对传热板或蒸发器提出了各种不同要求。一方面它们应具有高效率并且应可靠地工作。另一方面它们应可以成本低廉地被制造并且具有较小的结构体积和较小的重量。最后当应用在内燃机的废气流中时出现的问题是，废气的体积流在内燃机运行时显著改变并且还被温度波动影响。传热板或蒸发器必须可靠地控制这种体积流波动和温度波动，并且在每个可能的状态中可靠地对工作介质进行所期望的蒸发。
在实际中现在表明的是，传热板或蒸发器具有用于待蒸发介质的相对较长的流动通道，其基于在其流体横截面中受限提供的结构空间相对较小地下降，在特定的运行状态中倾斜以便进行喷射。在出现喷射现象时，待蒸发的工作介质并不连续地流过传热板或蒸发器，而是工作介质间歇地从蒸发器或传热板的流动通道中以部分液态的、部分过热的结合状态溢出。这种非连续的现象可以出现在传热板内部，但也可以出现在多个蒸发器的平行连接的板的情况下。由此引起的是，在流动通道的区域中形成汽阻，汽阻在该区域中阻碍仍未蒸发的工作介质的流动。由此产生了仍未蒸发的工作介质在具有汽阻的流动通道中这个区域以外的区域中的转移流动。现在，相对增大的体积流通过在汽阻以外的区域中的转移流动引起了转移区域的相对冷却，这导致液态的工作介质被射出，汽阻继续增大，并且封锁的问题变得尖锐。如果汽阻稍后瓦解，则那个事先被汽阻占据的区域突然重新被仍未蒸发的工作介质流过，这导致突然蒸发。该不稳定的特性同时导致在蒸发器内部的材料的显著的温度交变应力和进而导致使用寿命迅速缩短。
如果待蒸发的工作介质平行地流过多个传热板，那么该不均匀但也是不稳定的问题变得尖锐。如果在第一板中的蒸发比在第二板中更早地开始，那么在该第一板中由于开始蒸发而显著地增加了压力损失，这导致了在该板中的工作介质流量减少并且进而导致进一步增强了蒸发。如果工作介质供给泵输送大约固定的工作介质质量流，那么同时提高了在第二板中的工作介质流量，这在此使蒸发变得困难，或完全阻碍蒸发。因此提供了强烈地使得第一板过热的蒸汽，并且板出口处提供了对第二板进行部分蒸发或降温的液态的工作介质。
如果现在为了进行补偿而设计具有特别大的横截面的流动通道，以便避免通过汽阻形成的封锁，因此基于受限提供的结构空腔强制性地产生了流动通道的相对较短的长度，这一方面在待蒸发介质中所期望的热量输入方面是不利的。此外面临的危险是，在具有非常少量的质量流的运行状态中出现了在流动通道内部对待蒸发介质的不均匀分配。
对于公开的现有技术而言参考以下文献：
US 4 665 975 A
DE 10 2006 013 503 A1
DE 30 28 394 A1
DE 10 2006 031 676 A1。
由US 4 665 975 A已知了一种具有平行的曲折迂回流入通道的传热板，在纵向方向上布置的蒸发通道连接在流入通道上。为了在不同的蒸发通道上进行流动分配，在横向方向上延伸的流动通道设计具有相对较大的横截面。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种传热板或一种具有多个这种传热板的蒸发器，所述传热板/蒸发器一方面用于满足开头提到的要求，确保在待蒸发的工作介质中最佳的热传导，并且同时可靠地防止通过汽阻形成封锁的上述问题。
根据本发明的目的通过根据权利要求1所述的传热板实现。从属权利要求说明了有利的实施方式以及一种具有多个这种传热板的蒸发器。
根据本发明的用于蒸发器的传热板具有纵轴线和横轴线，其中横轴线垂直或基本上垂直于纵轴线设置。此外设置至少一个用于待蒸发介质(工作介质)的流动通道，其至少主要在传热板的纵轴线的方向上延伸通过传热板的热传输区域，并且输送待蒸发介质。然而特别有利的是，至少主要在传热板的纵轴线的方向上延伸地设置多个这种流动通道，待蒸发介质在吸收热量的情况下同时流过这些流动通道。在此，至少主要在纵轴线的方向上延伸意味着，不仅可以设置直线的、精确地在纵轴线的方向上延伸的流动通道，而且也可以例如通过短隔板或类似物设置这种流动通道，该流动通道在其延伸中具有流动导向部在横轴线的方向上的或朝向其倾斜的某个部分，然而其中在纵轴线的方向上形成主流动方向，并且如果如后面仍详细说明地将流动通道相邻地设置，则纵轴线的方向上的穿流压力损失明显小于在横向方向上的穿流压力损失，这些流动通道可以彼此交换待蒸发介质，其中该交换然后通常在横轴线的方向上或朝向其倾斜地进行。以下出于简明的原因仅仅仍参考在纵轴线的方向上延伸的流动通道，而无需每次考虑允许特定的方向偏差。
设置至少一个用于待蒸发介质的入口，其与至少一个在传热板的纵轴线的方向上延伸的流动通道流体传导地连接，从而使流过入口的待蒸发介质紧接着、然而如仍将说明的那样并不马上紧接着通过至少一个流动通道或多个流动通道在传热板的纵轴线的方向上流动。
根据本发明，在纵轴线的方向上在入口和至少一个在纵轴线的方向上延伸的流动通道之间设置有曲折迂回的流入通道，其不仅与入口流体传导地连接，并且与至少一个流动通道流体传导地连接，并且因此交替地沿着横轴线并且同时在至少一个流动通道的方向上输送从入口流向至少一个流动通道的待蒸发介质。曲折迂回的流入通道通过多个处于传热板或基板上的隔板构成，基板形成流入通道以及至少一个在纵轴线的方向上布置的流动通道的底板或顶盖，隔板在横轴线的方向上延伸。在隔板之间的流入通道通过多个在横轴线的方向上延伸的片层分隔成单独的子通道。对子通道的分隔可以如以下还要说明的那样，通过给片层配备开口实现垂直于主流动方向的横向流动或辅助流动，或者可以通过未设置开口的片层将单个的子通道相互密封。
因此在根据本发明的传热板上有两个彼此相连的、具有待蒸发介质的不同主流动方向的区域。在曲折迂回的流入通道中，主流动方向在横轴线的方向上延伸；而在至少一个直接或间接连接在流入通道上的流动通道中，主流动方向在纵轴线的方向上延伸。如果现在这样经过用于使待蒸发介质进行蒸发的传热板进行热传导，即如果介质已经离开该流入通道并且位于至少一个在传热板的纵轴线的方向上延伸的流动通道中，则在流入通道内部的待蒸发介质仅仅或主要以液态存在并且然后才出现流阻，因此与紧接着在纵轴线的方向上布置的至少一个流动通道的流体横截面相比，或与所有相邻布置的、在纵轴线的方向上延伸的流动通道的总横截面相比，用于在流入通道内的待蒸发介质的流体横截面基本设计得较小，待蒸发介质同时流过这些流动通道，这意味着，可以非常紧凑地设计在一个侧面上的传热板，在用于待蒸发介质的流动通道比较长时，并且在另一个侧面上，在那个其中形成汽阻的区域中，提供了用于待蒸发介质的流体横截面，即防止将总的传热板或全部为流动所提供的流体横截面封锁。因此蒸发器可以不再喷射。
特别有利的是，在纵轴线的方向上布置的单个流动通道通过在纵轴线的方向上延伸的片层彼此隔开。根据第一实施方式，单个的、相邻设置的流动通道通过片层互相密封。根据第二实施方式，片层配有开口，以便使待蒸发介质可以在单个的流动通道之间进行横向流动。在第一种情况下实现的是，形成的汽阻不能在相邻的流动通道中膨胀。根据第二实施方式在有利的情况下取决于为每个单独的流动通道提供的流体横截面和待蒸发介质的最大输送的体积流可以实现的是，单个的流动通道不完全被汽阻封闭。
流入通道也可以通过然后特别在横轴线的方向上延伸的片层分隔成单独的子通道。在此也可以再次有两个实施方式，即：片层具有开口，以便可以垂直于主流动方向横向流动或辅助流动；和片层没有开口，其将单个的子通道互相密封。
如果现在待蒸发介质由流入通道流出，那么应针对最佳的蒸发尽可能均匀地分散在传热板的纵轴线的方向上布置的流动通道的总流体横截面上，或分散在所有相邻布置的、在传热板的纵向方向上延伸的流动通道上。这可以根据一个有利的实施方式由此来实现，即在纵轴线的方向上在曲折迂回流入通道和至少一个在纵轴线的方向上延伸的流动通道之间设置有流体横向分配装置，其在来自流入通道的出口和在至少一个流动通道中的入口的各个不同位置或各个不同的流动通道的各个不同的入口之间对受流动路径长度限制的压力损失进行补偿。通过流体横向分配装置，使在来自流入通道的待蒸发介质的出口和至少一个在纵向方向上布置的流动通道中的入口之间相对较短的路径上的流阻与在该出口和更远设置的输入点之间相对较长的路径的流阻相比得到提高。也可以设置这样一种流体横向分配装置，其这样调节在单独地被待蒸发介质经过的、从出口到单个的输入点之间的路径上的流阻，即非均匀的热传导通过传热板被补偿。
根据第一实施方式，通过在纵轴线的方向上在曲折迂回的输入通道和至少一个在纵轴线的方向上延伸的流动通道之间设置的片层可以实现对受流动路径长度限制的压力损失进行补偿，片层在横轴线的方向上延伸，并且其将待蒸发介质从流入通道在朝向至少一个在纵轴线的方向上延伸的流体通道的方向上输送。片层具有开口，该开口在纵轴线的方向上提供用于待蒸发介质的相对较小的总流体横截面，并且因此形成的流阻在纵轴线的方向上比在横轴线的方向上相对更高。此外，在纵轴线的方向上依次布置的片层的数量在传热板的宽度上、即在横轴线的方向上改变，其中在宽度部段上依次布置了相对数量更多的片层，在宽度部段中待蒸发介质的入口设置在依次布置的片层中，并且该片层的数量随着在横轴线的方向上逐渐远离入口而减少。自然也可以将流体横向分配装置设计成其它形式，例如通过对单个的、特别在片层中形成的流动通道在待蒸发介质从流入通道流出的出口和入口之间或入口在至少一个在纵轴线的方向上布置的流动通道中的不同位置之间进行调整来实现。因此单个的流动通道轮廓可以配有较小的横截面，并且其他的配有较大的横截面，或者流动通道比其他的流动通道更频繁地换向。
用于补偿受流动路径长度限制的压力损失的可替换或附加的措施在于，在纵轴线的方向上在曲折迂回的流入通道和至少一个在纵轴线的方向上延伸的流动通道之间设置节流位置，该节流位置设置在至少一个在纵轴线的方向上延伸的流动通道的总宽度上，并且在至少一个在纵轴线的方向上延伸的流动通道的总宽度上对待蒸发介质进行拦截。该拦截在此这样强烈，即在待蒸发介质在进入至少一个在纵轴线的方向上延伸的流动通道之前，使得经过节流位置的压力下降在该节流位置之前远远超过不同的受流动路径长度限制的压力损失。
节流位置例如可以通过一个或多个隔板构成，这个/这些隔板在横轴线的方向上或以相对于横轴线的小于90度的角延伸，并且具有或限定出至少一个节流开口。一个隔板或多个隔板例如可以和传热板的基板一起限定出节流开口，该基板形成流入通道以及至少一个在纵轴线的方向上布置的流动通道的底板或顶盖。
可以这样设计流体横向分配装置，即实现完全补偿受流动路径长度限制的压力损失。特别这样设计，即每个流体少量部分在进入至少一个在纵轴线的方向上延伸的流动通道时具有相同的温度和/或相同的重量。如果在此热量经过传热板的表面非均匀地输入待蒸发介质中，则由此借助于流体横向分配装置也可以适宜地实现非均匀的压力损失补偿。由此特别是当其如以下还将说明的那样，设计具有多个导流片层时，也可以非对称地设计流体横向分配装置。
也可以参照待蒸发介质的流动在至少一个在传热板的纵向方向上延伸的流动通道的出口侧设置相应的流体横向分配装置，其补偿受流动路径长度限制的、在至少一个流动通道的出口和传热板的、用于部分或弯曲被蒸发介质的出口之间的压力损失。该流体横向分配装置也可以特别地通过片层和/或隔板构成，如前文所述地。
特别有利地，流入通道通过多个处于传热板或前述的基板上的隔板构成，隔板在横轴线的方向上延伸，并且依次在纵轴线的方向上交替地在传热板的两个相对侧面中的各一个上开始并且延伸直至和各另一个侧面具有预定的间距地依次布置。在待蒸发介质流过至少一个在纵轴线的方向上布置的流动通道的方向上观察，第一隔板例如从左侧上开始并且在横轴线的方向上几乎延伸直至传热板的右侧。第二隔板然后在纵轴线的方向上间隔地在第一隔板之后从右侧上开始，并且在横轴线的方向上几乎延伸直至左侧。第三隔板然后可能将再次从左侧开始并且这样继续进行。由此实现根据本发明提出的曲折迂回形状。在纵轴线的方向上位于最后的隔板然后可以在传热板的两侧中任一个的区域中终止。如果不同地，待蒸发介质不应在传热板的一侧从流入通道中溢出，那么将两个在侧面相对设置的子隔板设计为最后的隔板，其开启在中间区域中的但也在中心以外的开口。然而只要可以以其他形式实现曲折迂回形状，就并不强制地规定隔板从传热板的两个相对侧面中的每个开始，并且延伸直至分别和其他侧面以预定间距依次布置。
根据本发明的用于蒸发液态介质的蒸发器具有多个彼此堆叠的在此所述类型的传热板，该蒸发器包括：至少一个流体入口，其与传热板上的入口流体传导地连接；蒸发出口，其与传热板上的在纵轴线的方向上布置的流动通道并且特别是与流动通道的前述的出口流体传导地连接；以及输送热载体的通道和/或另一个热源，该通道/热源给传热板加载热量，用于使从传热板通过流入通道和在纵轴线的方向上布置的流动通道来输送的介质蒸发。
借助于流入通道和在纵轴线的方向上布置的流动通道来这样加载热量来实现对待蒸发介质的输送，即待蒸发介质在流入通道中以仅仅液态或几乎仅仅液态的状态存在，并且在传热板的纵轴线的方向上布置的流动通道中以至少部分蒸汽形式的状态存在。
机动车的根据本发明设计的传动系具有内燃机和蒸汽机，其中本发明也可以应用在机动车以外的传动系中，该传动系具有根据本发明设计的蒸发器，蒸发器布置在内燃机的废气流中。来自内燃机的废气流的热量借助于传热板被输送到用于蒸汽机的蒸汽循环回路中的蒸汽，以便进行蒸发，从而也必须将蒸发器布置在蒸汽循环回路中。
附图说明
以下应根据实施例示范性地说明本发明：
图1是根据本发明设计的传热板的俯视图，其具有在纵轴线的方向上延伸的流动通道之前和之后的流体横向分配装置；
图2是根据本发明设计的传热板的俯视图，其具有在纵轴线的方向上延伸的流动通道之前的节流位置；
图3是通过将不同部件逐层重叠形成的根据图1的传热板的有利结构；
图4是片层的可能的设计的俯视图；
图5是根据本发明的传热板的示范性的结构，传热板具有输送待蒸发介质的侧面和与其背离的、引导废气的侧面；
图6是根据本发明设计的蒸发器的示意图，其具有多个相应的传热板；
图7是类似于图3的用于根据图2的传热板的示意图；
图8是传热板1的相对于图1改变的实施方式；
图9是片层的示例性的实施方式；
图10是逐层构造的蒸发器的实施例的***图。
具体实施方式
在图1中示出了用于蒸发器的根据本发明的传热板1的俯视图，其中通常上下层叠地在相应的蒸发器中设置多个这种传热板1。为了更容易地理解空间布置，示出了纵轴线2和横轴线3。
多个输送待蒸发介质的流动通道4在纵轴线2的方向上延伸经过传热板1的轴向上最大的区域。在示出的实施例中，单个的流动通道4通过片层8相互分离。此外如所示，参照在纵轴线2的方向和待蒸发介质在流动通道4中的流动方向上的观察方向，流动通道4延伸经过传热板1的整个宽度。在两侧的边缘处仅仅还设置隔板18，其-如特别由图3得出-构成传热板1的导流区域的侧壁，并且防止待蒸发介质在侧面从传热板1溢出。
在第一轴向端部上设置有用于待蒸发介质的入口6。当前入口6首先包括分配孔，其通过所有彼此堆叠的传热板1(在图1中仅仅示出一个)延伸，并且在每个传热板1中经过通道6.1与在每个传热板1上设置的流入通道7中的固有入口流体传导地连接。
流入通道7从导流板1的第一轴向端部或正面的端部开始在纵轴线2的方向上布置的流动通道4的方向上延伸。流入通道7根据本发明设计为曲折迂回，参见在横轴线3的方向上延伸的隔板14，其在纵轴线2的方向上交替地在传热板1的两个相对侧面的各一个上开始并且延伸直至和各另一个侧面具有预定间距地依次布置，从而对待蒸发介质分别沿着所有隔板14中的每一个在横轴线3的方向上进行输送，直至其通过在隔板14的侧面端部的间距在纵轴线2的方向上流向下一个隔板14。隔板14因此构成了一个唯一的曲折迂回流入通道7，从而在将待蒸发介质(如以下仍将详细说明的那样)分配在各个相邻延伸的、在纵轴线2的方向上布置的流动通道4上之前，必须使所有通过入口6进入传热板1中的待蒸发介质流过该唯一的流入通道7。
流入通道7的流动通道如所示地，通过多个在横轴线3的方向上延伸的片层9分隔成单个的子通道。单个的子通道可以通过片层9相对密封，其中然而在转向区域中设置裂口或凹进处，其实现了流入通道7的所期望的曲折迂回通流。可替换地可能的是，片层9在其总纵向延伸部上具有开口，这些开口将单个的子通道流体导通地彼此连接。相应地也适于片层8，其将在纵轴线2的方向上延伸的流动通道4彼此分离。
通过在最后的片层14和传热板1的外侧面之间的间距从流入通道7溢出的待蒸发介质流入在流入通道7和传热板1的在纵轴线2的方向上延伸的通道4之间的轴向区域中，该区域借助于流体横向分配装置配置用于形成最佳的流体横向分配。在图1中，流体横向分配装置包括多个在横轴线3的方向上延伸的片层10，其在纵轴线2的方向上依次地、彼此间隔地布置。在那个在其中待蒸发介质从流入通道7中流出的外部的宽度部段(在图1中的传热板1的下端部处被示出)中，最多数的片层10依次地布置在纵轴线2的方向上；相反地在传热板1的另一侧上并且因此在那个离流入通道7的出口最远的宽度部段中，最少数的片层10依次地布置在纵轴线2的方向上。这在示出的实施例中导致片层区域具有三角形的外部轮廓，其中可以选择外部轮廓和延伸长度之间的角度和当待蒸发介质在纵向方向和横向方向上穿流时的相关的压力损失，并且例如可以通过模拟计算或测量来对此确定。典型地，被选择的角度位于0度至90度的范围中，优选的是在0度到60度的范围中。
由于片层10配有开口，其中这种片层也被称为被切割的片层，因此沿着片层10流动的待蒸发介质、即在横轴线3的方向上的介质的流阻也小于在纵轴线2的方向上流过片层10中的开口的介质的流阻。然而通过片层10中的、并且因此沿着在纵轴线2的方向上相对较短的路径的开口可以实现待蒸发介质的这种流动。然而由于待蒸发介质必须穿流过的片层10越多，该路径就越短，因此在每个路径单元的这个短暂路径上的流阻相应较高。因此可以由此实现，在相对最短的路径上的流阻基本上相应于在相对最长的路径上的流阻，并且同时相应于在所有在其长度方面位于其之间的路径上的流阻。待蒸发介质例如从流入通道7流出并且直线地在纵轴线2的方向上流入流动通道4，该介质的流阻正好等于这种介质的流阻，其从流入通道7开始首先在横轴线3的方向上在传热板1的另一侧上流动并且接着在纵轴线2的方向上直线地流入流动通道4。通过对片层10的这种特别布置可以实现的是，使从流入通道7流出的待蒸发介质均匀地分配到在纵轴线2的方向上延伸的所有流动通道4上。
在传热板1的其他轴向端部处或在纵轴线2的方向上延伸的流动通道4的其他轴向端部处，根据图1设置了相应的第二流体横向分配装置，当前其包括在横轴线3的方向上延伸的片层13。该第二流体横向分配装置将多个在纵轴线2的方向上延伸的流动通道4和用于部分或完全蒸发的介质的出口12连接。当前出口12又设计为通过多个彼此堆叠的传热板1的通孔，以便使得从传热板1流出的蒸发的介质和那个另外的板结合并且然后由包括相应的传热板的蒸发器中导出。
第二流体横向分配装置工作时遵循的原理准确地相应于在纵轴线2的方向上在流入通道7和流动通道4之间的那个第一流体横向分配装置。片层13在此也构成了蒸发介质在纵轴线2的方向上的流动路径，其具有和通过片层13在横轴线3的方向上延伸的流动路径相比相对较高的流阻。在其中设置有出口12或片层13连接在其上的那个宽度部段中，在纵轴线2的方向上设置了数量相对较多的片层12；当前这是在图1中示出的最上部的宽度部段。距离出口12最远的宽度部段相反地在纵轴线2的方向上具有最少量的片层，参见图1中的最下部的宽度部段。因此全部从多个流动通道4流出并且流入出口12的被蒸发介质的流阻基本上相等，而无需考虑这些被蒸发介质通过的路径的长度。
根据低次品率的制造的要求，可以将片层10和片层13首先制造成共同的片层区域，并且然后将其彼此分离。这特别通过倾斜的切片来实现，从而使-参照纵轴线2的方向在流动方向上-在具有片层10的区域的后端部处的角度相应于在具有片层13的起始区域处的角度。为了随后使在传热板1的宽度上的片层10，13数量相对于流入通道7的出口可以被期望地改变或者实现流入出口12中，如流入通道7的出口那样将出口12布置在相对的侧面上。
此外在图1中还可以识别出，在流入通道中的片层9设计为多个一体的片层区域的形式，其分别具有多个片层9，其中片层区域的L形状完全填充了在流入通道7的两个相邻的隔板14之间的间隙，并且完全填充了在各一个隔板14和传热板1的侧面端部或在此构成侧壁的隔板18之间的侧面间距。
热载体特别可以以液态或气态形式存在，特别可以是内燃机的废气，该热载体在这里示出的传热板1的背面上流动，或流过设置在在这里示出的传热板1的背面上的其他传热板，其然后在其设计方面可以和热载体的类型相匹配。热载体有利地反向于待蒸发介质地流动，即对于图1中所选择的附图而言从传热板1的右侧端面流到左侧端面上。自然也可以考虑其他的相对流动，例如直线流动或交叉流动，后者特别通过热载体的曲折迂回流
动导向形成。
在示出的实施方式中，因此无需使热载体穿过或流过在图1中示出的传热板1。更确切地说，示出的孔26用于例如经过由孔26导向的销钉精确地对准单个的传热板1。然而可替换地也可能在传热板1中设置用于热载体的开口或通道，以便将热载体分配到蒸发器的各个不同的平面上或者以便借助于同一个传热板1输送热载体，其也输送待蒸发介质。
在图5中示出了这种孔19的实例，其也延伸通过那个输送待蒸发介质的平面或板，参见流动通道4，其主要在纵轴线的方向上延伸。在图5中示出的传热板1逐层地构造，包括四个板，这些板彼此分层，以便形成用于对于待蒸发液体进行导流的平面以及用于对于热载体进行导流的平面。在此示出的曲折迂回导流部用于通过孔19流入传热板1中的热载体，该导流部特别适合于一种蒸发器，该蒸发器将例如热的制冷剂或热油用作为热源。用于热载体的曲折迂回通道在此布置在基板20的一个侧面上，其背离于那个将待蒸发介质导入在纵轴线的方向上布置的流动通道4中的侧面。通过利用导流部在待蒸发介质的纵轴线上曲折迂回地对热载体进行导流来构成十字交叉流动热载体。所选择的逐层的结构具有输送待蒸发介质的板、基板20、输送热载体的板和盖板21，这些板大量地彼此堆叠，能特别简单并且成本低廉地制造这种结构。
自然也可以和示出的附图不同，这样选择对处于传热连接中的流体的输送，即构成直流热载体或逆流热载体或任意的混合形式。
热传输区域5再次参照图1延伸，其中将热量由热载体经过总的流入通道7以及经过(至少一个)流动通道4、特别也还经过具有片层13的出口区域、有利地经过传热板1的总延伸部在纵轴线2和/或横轴线3的方向上输送给待蒸发介质。
代替在图1中示出的实施方式，传热板1也可能只具有一个唯一的流体横向分配装置，其具有数量在宽度上可变的片层10，13。这些片层可能相应于两个示出的流体横向分配装置设计具有片层10或13，其中仅仅节省了两个中的一个、特别是在流动方向上位于流动通道4后边的那个。然而可替换地，也可能利用一个唯一的流体横向分配装置在纵轴线2的方向上延伸的流动通道4的输入侧和输出侧上对受流动路径长度限制的压力损失进行补偿。这种流体横向分配装置可能具有来自带有片层10的片层区域的相应更倾斜的出口，或可替换地具有在带有片层13的片层区域中相应更倾斜的入口，或者具有带有倾斜出口和倾斜入口的片层区域，或者在各个片层区域内部特别是通过缩小用于在纵轴线2的方向上流动的开口所采取的其他措施。
在图2中示出了类似于根据图1的实施方式的传热板1，其中对于相同的部件应用了相同的参考标号。区别之处在于，流体横向分配装置设计在流动通道4之前。该流体横向分配装置包括通过在横轴线3的方向上延伸的隔板构成的节流位置11。节流位置11用于在待蒸发介质进入流动通道4之前对待蒸发介质进行拦截。该拦截再次在横轴线3的方向上促使将待蒸发介质在传热板1的全部宽度上的分配。此外，流体横向分配装置在流动方向上在流动通道4后面相对于图1改变。特别有利的是，形成了在纵轴线2的方向上延伸的流动通道4的片层8齐平地抵靠在节流位置11上或为此设置的隔板上，从而没有缝隙形成并且不能调整在节流位置11和流动通道4之间的流动的横向交换。
自然，节流位置11也可以以相对于横轴线3小于90度的角延伸并且因此类似于倾斜位置，如根据图1的具有片层10的区域的轴向端部。
在示出的实施例中在节流位置11之前同样设置了在横轴线的方向上延伸的片层10，然而在此具有和在纵轴线2的方向上在传热板1的整个宽度上的片层10相同的数量。然而在此也可能如在图1中那样设置片层。
在流动方向上流动通道4之后同样设置了片层13，其在横轴线3的方向上延伸。在此依次布置的片层13的数量在传热板1的整个宽度上是固定的。可替换地也可以考虑如在图1中示出的实施方式。
尽管在图1和2中现在示出了流体横向分配装置的不同实施例，但是其他的实施方式也是可能的。例如可以通过两根彼此成角度延伸的线也或者通过拱形形状来限定片层区域的轴向端部。此外，具有相同效果的其他措施也是可能的，例如设置海绵或其他影响流阻的结构。
在图3中又一次示出了根据本发明设计的传热板1的可能的逐层设置的结构。其包括基板20，在基板上铺设有隔板18以及隔板14。如所示的，隔板18和隔板14也可以一体地设计，特别是以一体的结构板形式设计。因此可以在从上方铺设另一个板-盖板21-之前，将片层9，10，8和13***被隔板14，18包围的空间中，以便利用片层9，10，8，13和隔板18一起将空间密封。片层9，10，8和13在***状态中构成了如其在图1中示出的配置。
特别有利地，可以将具有隔板14和18的结构板与基板20以及盖板21彼此焊接，或者通过其他材料配合的措施彼此连接。例如可以在结构板和基板20或盖板21之间***焊膜，或者通过其他已知的方法在相应的位置上提供所需的焊料。自然也可以对提到的板进行非材料配合的安装。
在图7中类似地示出了相应的部件，然而为了根据图2形成具有在片层10和片层8之间的节流位置11的配置，参见额外铺设的隔板，其和基板和/或盖板21共同形成节流位置11。
待蒸发介质因此在基板20和盖板21之间被输送。至少在一个背离的侧面上或在两个背离的侧面上，在此在基板20下方和盖板21上方，然后可以输送热载体，其热量用于使待蒸发介质蒸发。这如在图5和6中示出地特别地在通道17中进行。可替换地也可以通过另一个措施将一个或两个板-基底20和盖板21-特别地以电学方式或通过感应方式进行加热，或者采取另一个措施用于将热量输送到待蒸发介质中。
在图4中以俯视图形式示出了片层区域的实例，如其对于单个的或所有在此讨论的片层9，10，8，13可以被应用。因此片层在主流动的方向上、即对于片层9，10和13在横轴线3的方向上并且对于片层8在纵轴线2的方向上看，具有弯曲成角度的曲折迂回形状，其参照穿流的偏转效果也可能利用直线的、具有隔板的片层来实现。可替换地也可以应用相应的拱形形状也或者是纯直线形的片层。片层可以是被切割的或未被切割的，也就是说具有用于横向于主流动方向的辅助流动的开口，或者将主流动的各个流动通道相对密封。
在图6中示出了根据本发明设计的具有多个彼此堆叠的传热板1的蒸发器的一个实施例。其具有流体入口15和蒸汽出口16。此外设置了用于热载体的入口22以及用于热载体的出口23。用于热载体、特别是用于内燃机的废气的入口22将热载体分配到传热板1的全部输送热载体的通道17上。在热载体流过通道17并且被重新从蒸发器中排出后，出口23以相应降低的温度收集热载体。经过流体入口15导入蒸发器的待蒸发介质分配在不同的传热板1上，在此流过前述的通道，在蒸汽形式的状态中再次被收集并且经过蒸汽出口16从蒸发器中导出。不同的部件通过适合的密封件25相对于外界被密封在壳体24中。因此例如可能的是，将壳体24抽真空，以便实现相对于外界环境尽可能好的隔绝。也可以***另外的绝缘层。
现在这样实现通过蒸发器输送待蒸发介质，其中相应地形成了热传输，即待蒸发介质在不同的传热板1的流入通道中(参见图1和2)以液态形式存在，并且第一汽阻仅仅在沿纵轴线2的方向延伸的通道4中、也可以说在相变区域中出现，其中为待蒸发介质提供的流体横截面相对于流入通道7的那个流体横截面显著增宽。
在图8中示出了相应于在图1中的实施例的另一个实施例。然而当前，曲折迂回的流入通道7具有五个隔板14，其交替地在传热板1的两侧开始。也将在全部曲折迂回的流入通道7中的片层9以一体的片层区域的形式设计。
在图9中示出了片层区域的实施例，其例如根据本发明可以应用在传热板1的不同的位置上。如可以看出的，片层并不直线地延伸，而是具有相对较短的侧面隔板。
在图10中再次在***图中示出了根据本发明设计的蒸发器的特别节约成本的结构。相应于在图8中的传热板，在上方区域可以识别出多个上下相叠对齐的传热板1。在下方区域中可以识别出在废气侧的片层，其用于构成输送热载体的通道17。在正面实现废气的流入和流出，参见箭头27和28。传热板1和废气侧的、具有通道17的板现在交替地***基板20和盖板21之间，并且被装入壳体24中，以便构成逐层的结构。待蒸发介质经过流体入口15流入蒸发器中，并且经过蒸汽出口16从根据逆流原理构成的蒸发器中流出。

Claims (26)

1.一种用于蒸发器的传热板(1)，
具有纵轴线(2)和横轴线(3)，其中所述横轴线(3)垂直或基本上垂直于所述纵轴线(2)设置；
具有至少一个流动通道(4)，所述流动通道在所述传热板(1)的所述纵轴线(2)的方向上延伸通过所述传热板(1)的热传输区域(5)，并且输送待蒸发介质；
具有用于所述待蒸发介质的入口(6)，所述入口与至少一个在所述传热板(1)的所述纵轴线(2)的方向上延伸的所述流动通道(4)流体传导地连接；其中
在所述纵轴线(2)的方向上在所述入口(6)和至少一个在所述纵轴线(2)的方向上延伸的所述流动通道(4)之间设置有曲折迂回的流入通道(7)，所述流入通道与所述入口(6)和所述至少一个流动通道(4)流体传导地连接，并且交替地沿着所述横轴线(3)在至少一个流动通道(4)的方向上输送从所述入口(6)流向所述至少一个流动通道(4)的所述待蒸发介质；
其特征在于，
所述曲折迂回的流入通道(7)通过多个处于所述传热板或基板(20)上的第一隔板(14)构成，所述基板形成所述流入通道(7)以及至少一个在所述纵轴线(2)的方向上延伸的所述流动通道(4)的底板或顶盖，所述第一隔板在所述横轴线(3)的方向上延伸，并且在所述第一隔板(14)之间的所述流入通道(7)通过多个在所述横轴线(3)的方向上延伸的第二片层(9)分隔成单独的子通道。
2.根据权利要求1所述的传热板(1)，其特征在于，设置多个相邻布置的、在所述纵轴线(2)的方向上延伸的、输送所述待蒸发介质的流动通道(4)，所述流动通道这样与所述曲折迂回的流入通道(7)流体传导地连接，即来自所述流入通道(7)的所述待蒸发介质同时平行地流过多个所述流动通道(4)。
3.根据权利要求2所述的传热板(1)，其特征在于，单个的所述流动通道(4)通过在所述纵轴线(2)的方向上延伸的第一片层(8)彼此隔开，其中所述第一片层(8)或者彼此相对地密封彼此相邻的流动通道(4)或者配有开口，以便可以部分地交换流过所述彼此相邻的流动通道(4)的所述待蒸发介质。
4.根据权利要求3所述的传热板(1)，其特征在于，所述开口是槽。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的传热板(1)，其特征在于，所述流入通道(7)通过在所述横轴线(3)的方向上延伸的第二片层(9)分隔成单独的子通道，其中所述第二片层(9)具有开口，该开口将彼此相邻的子通道流体传导地相互连接。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的传热板(1)，其特征在于，在所述纵轴线(2)的方向上在所述曲折迂回的流入通道(7)和所述至少一个在所述纵轴线(2)的方向上延伸的流动通道(4)之间设置有流体横向分配装置，所述流体横向分配装置在来自所述流入通道(7)的出口和在所述至少一个流动通道(4)中的入口的各个不同位置之间和/或在来自所述流入通道(7)的所述出口和各个不同的彼此相邻布置的流动通道(4)的入口之间对受流动路径长度限制的压力损失进行补偿。
7.根据权利要求5所述的传热板(1)，其特征在于，在所述纵轴线(2)的方向上在所述曲折迂回的流入通道(7)和所述至少一个在所述纵轴线(2)的方向上延伸的流动通道(4)之间设置有流体横向分配装置，所述流体横向分配装置在来自所述流入通道(7)的出口和在所述至少一个流动通道(4)中的入口的各个不同位置之间和/或在来自所述流入通道(7)的所述出口和各个不同的彼此相邻布置的流动通道(4)的入口之间对受流动路径长度限制的压力损失进行补偿。
8.根据权利要求6所述的传热板(1)，其特征在于，在所述纵轴线(2)的方向上在所述曲折迂回的流入通道(7)和所述至少一个在所述纵轴线(2)的方向上延伸的流动通道(4)之间布置有多个在所述纵轴线(2)的方向上依次布置的、在所述横轴线(3)的方向上延伸的第三片层(10)，所述第三片层将所述待蒸发介质输送到所述至少一个在所述纵轴线的方向上延伸的流动通道(4)，其中所述第三片层(10)具有开口，该开口使得所述待蒸发介质在所述纵轴线(2)的方向上以相对于在所述横轴线(3)的方向上的流阻更高的流阻流动，并且在所述纵轴线(2)的方向上依次布置的所述第三片层(10)的数量在所述传热板(1)的宽度上在所述横轴线(3)的方向上改变，其中在其中所述待蒸发介质的流入口设置在依次布置的所述第三片层(10)中的宽度部段上依次设置了数量相对更多的第三片层(10)，并且所述第三片层的数量随着在所述横轴线(3)的方向上逐渐远离所述待蒸发介质的流入口而减少。
9.根据权利要求8所述的传热板(1)，其特征在于，在侧面端部处依次设置了数量相对更多的第三片层(10)。
10.根据权利要求7所述的传热板(1)，其特征在于，在所述纵轴线(2)的方向上在所述曲折迂回的流入通道(7)和所述至少一个在所述纵轴线(2)的方向上延伸的流动通道(4)之间布置有多个在所述纵轴线(2)的方向上依次布置的、在所述横轴线(3)的方向上延伸的第三片层(10)，所述第三片层将所述待蒸发介质输送到所述至少一个在所述纵轴线的方向上延伸的流动通道(4)，其中所述第三片层(10)具有开口，该开口使得所述待蒸发介质在所述纵轴线(2)的方向上以相对于在所述横轴线(3)的方向上的流阻更高的流阻流动，并且在所述纵轴线(2)的方向上依次布置的所述第三片层(10)的数量在所述传热板(1)的宽度上在所述横轴线(3)的方向上改变，其中在其中所述待蒸发介质的流入口设置在所述依次布置的第三片层(10)中的宽度部段上设置了数量相对更多的第三片层(10)，并且所述第三片层的数量随着在所述横轴线(3)的方向上逐渐远离所述待蒸发介质的流入口而减少。
11.根据权利要求6所述的传热板(1)，其特征在于，在所述纵轴线(2)的方向上在所述曲折迂回的流入通道(7)和所述至少一个在所述纵轴线(2)的方向上延伸的流动通道(4)之间设置节流部段(11)，所述节流部段设置在所述至少一个在所述纵轴线(2)的方向上延伸的流动通道(4)或全部流动通道(4)的总宽度上，并且在所述总宽度上对所述待蒸发介质进行拦截。
12.根据权利要求10所述的传热板(1)，其特征在于，在所述纵轴线(2)的方向上在所述曲折迂回的流入通道(7)和所述至少一个在所述纵轴线(2)的方向上延伸的流动通道(4)之间设置节流部段(11)，所述节流部段设置在所述至少一个在所述纵轴线(2)的方向上延伸的流动通道(4)或全部流动通道(4)的总宽度上，并且在所述总宽度上对所述待蒸发介质进行拦截。
13.根据权利要求11所述的传热板(1)，其特征在于，所述节流部段(11)通过一个或多个第二隔板构成，所述一个/所述多个第二隔板在所述横轴线(3)的方向上延伸，并且具有或限定出一个或多个节流开口。
14.根据权利要求11所述的传热板(1)，其特征在于，所述节流部段(11)通过一个或多个第二隔板构成，所述一个/所述多个第二隔板以相对于所述横轴线(3)的小于90度的角倾斜地相对于所述横轴线(3)延伸，并且具有或限定出一个或多个节流开口。
15.根据权利要求12所述的传热板(1)，其特征在于，所述节流部段(11)通过一个或多个第二隔板构成，所述一个/所述多个第二隔板在所述横轴线(3)的方向上延伸，并且具有或限定出一个或多个节流开口。
16.根据权利要求6所述的传热板(1)，其特征在于，设置用于部分或全部蒸发介质的出口(12)，所述用于蒸发介质的出口与所述至少一个在所述纵轴线(2)的方向上延伸的流动通道(4)流体传导地连接，并且在所述纵轴线(2)的方向上在所述流动通道(4)和所述用于蒸发介质的出口(12)之间设置第二流体横向分配装置，所述第二流体横向分配装置在来自至少一个流动通道(4)的出口和所述用于蒸发介质的出口(12)之间对受流动路径长度限制的压力损失进行补偿，第四片层(13)在所述用于蒸发介质的出口(12)的方向上输送部分或全部蒸发介质，其中所述第四片层(13)具有开口，该开口使得部分或全部蒸发介质在所述纵轴线(2)的方向上以相对于在所述横轴线(3)的方向上较高的流阻流动，并且在所述纵轴线(2)的方向上依次布置的所述第四片层(13)的数量在所述传热板(1)的宽度上在所述横轴线(3)的方向上改变，并且在其中设置了所述用于蒸发介质的出口(12)的宽度部段上依次设置了数量相对更多的第四片层(13)，并且所述第四片层的数量随着在所述横轴线(3)的方向上逐渐远离所述用于蒸发介质的出口(12)而减少。
17.根据权利要求16所述的传热板(1)，其特征在于，所述第二流体横向分配装置设置具有多个在所述纵轴线(2)的方向上依次布置的、在所述横轴线(3)的方向上延伸的所述第四片层(13)的形式。
18.根据权利要求12所述的传热板(1)，其特征在于，设置用于部分或全部蒸发介质的出口(12)，所述用于蒸发介质的出口与所述至少一个在所述纵轴线(2)的方向上延伸的流动通道(4)流体传导地连接，并且在所述纵轴线(2)的方向上在所述流动通道(4)和所述用于蒸发介质的出口(12)之间设置第二流体横向分配装置，所述第二流体横向分配装置在来自至少一个流动通道(4)的出口和所述用于蒸发介质的出口(12)之间对受流动路径长度限制的压力损失进行补偿，第四片层(13)在所述用于蒸发介质的出口(12)的方向上输送部分或全部蒸发介质，其中所述第四片层(13)具有开口，该开口使得部分或全部蒸发介质在所述纵轴线(2)的方向上以相对于在所述横轴线(3)的方向上较高的流阻流动，并且在所述纵轴线(2)的方向上依次布置的所述第四片层(13)的数量在所述传热板(1)的宽度上在所述横轴线(3)的方向上改变，并且在其中设置了所述用于蒸发介质的出口(12)的宽度部段上依次设置了数量相对更多的第四片层(13)，并且所述第四片层的数量随着在所述横轴线(3)的方向上逐渐远离所述用于蒸发介质的出口(12)而减少。
19.根据权利要求1至3中任一项所述的传热板(1)，其特征在于，所述流入通道(7)通过多个处于所述传热板或基板(20)上的第一隔板(14)构成，所述第一隔板在所述横轴线(3)的方向上延伸，依次在所述纵轴线(2)的方向上交替地在所述传热板(1)的两个相对侧面中的各一个上开始并且延伸直至和各另一个侧面具有预定的间距地依次布置，从而使所述待蒸发介质分别沿着所有的所述第一隔板(14)中的每一个在所述横轴线(3)的方向上被输送，直至所述介质通过所述间距在所述第一隔板(14)的侧面端部处在所述纵轴线(2)的方向上流向下一个第一隔板(14)。
20.根据权利要求18所述的传热板(1)，其特征在于，所述流入通道(7)通过多个处于所述传热板或基板(20)上的第一隔板(14)构成，所述第一隔板在所述横轴线(3)的方向上延伸，依次在所述纵轴线(2)的方向上交替地在所述传热板(1)的两个相对侧面中的各一个上开始并且延伸直至和各另一个侧面具有预定的间距地依次布置，从而使所述待蒸发介质分别沿着所有的所述第一隔板(14)中的每一个在所述横轴线(3)的方向上被输送，直至所述介质通过所述间距在所述第一隔板(14)的侧面端部处在所述纵轴线(2)的方向上流向下一个第一隔板(14)。
21.根据权利要求19所述的传热板(1)，其特征在于，在所述流入通道(7)中的所述第二片层(9)分隔成多个具有多个第二片层(9)的一体的片层区域，并且所述片层区域在俯视图中具有L形状，所述片层区域填充了在所述流入通道(7)的两个相邻的第一隔板(14)和侧面的所述间距之间的间隙。
22.根据权利要求20所述的传热板(1)，其特征在于，在所述流入通道(7)中的所述第二片层(9)分隔成多个具有多个第二片层(9)的一体的片层区域，并且所述片层区域在俯视图中具有L形状，所述片层区域填充了在所述流入通道(7)的两个相邻的第一隔板(14)和侧面的所述间距之间的间隙。
23.一种用于蒸发流体介质的蒸发器，具有多个根据权利要求1至22中任一项的彼此堆叠的所述传热板(1)，所述蒸发器包括：
流体入口(15)，所述流体入口与所述传热板(1)上的、用于待蒸发介质的入口(6)流体传导地连接；
蒸发出口(16)，所述蒸发出口与所述传热板(1)上的在所述纵轴线(2)的方向上延伸的流动通道(4)并且与在所述传热板(1)上的、用于蒸发介质的出口(12)流体传导地连接；
输送热载体的通道(17)，以便给所述传热板(1)加载来自所述热载体或所述另一个热源的热量，用于使由所述传热板通过所述流入通道(7)和在所述纵轴线(2)的方向上延伸的流动通道(4)来输送的介质蒸发，
其特征在于，
借助于所述流入通道(7)和在所述纵轴线(2)的方向上延伸的所述流动通道(4)这样热加载地输送所述待蒸发介质，即所述待蒸发介质在所述流入通道(7)中完全或基本上以液态状态存在，并且在所述纵轴线(2)的方向上延伸的所述流动通道(4)中至少部分地以蒸汽状态存在。
24.根据权利要求23所述的蒸发器，其特征在于，所述蒸发器包括另一个热源。
25.一种传动系，具有内燃机和蒸汽机，其中所述内燃机产生废气流，并且所述蒸汽机布置在蒸汽循环回路中，其特征在于，设置根据权利要求23所述的蒸发器，所述废气流作为热载体流过所述蒸发器的输送热载体的通道(17)，并且所述蒸发器被加载所述蒸汽循环回路的介质，用于借助于来自所述废气流的热量使所述介质蒸发。
26.根据权利要求25所述的传动系，其特征在于，所述传动系是机动车的传动系。
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