CN109470068A - 高效板翅式冷却器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效板翅式冷却器，涉及冷却设备技术领域，包括冷却芯体、热进封头、热出封头、冷进封头和冷出封头；冷却芯体包括由若干隔板层叠构成的若干通道；通道包括上隔板和下隔板；通道中设置有翅片；翅片与上隔板和/或下隔板构成双流道结构；双流道结构包括热流道和冷流道；热流道与冷流道相邻设置；翅片弯曲盘绕于通道中；热流道的一端与热进封头连通，另一端与热出封头连通；冷流道的一端与冷进封头连通，另一端与冷出封头连通。本发明提供的高效板翅式冷却器，生产工艺简单、结构稳定、占用体积小；增加了冷却芯体的换热效率，节约企业的成本；不易结垢，延长使用寿命。

Description

高效板翅式冷却器

技术领域

本发明涉及冷却设备技术领域，尤其涉及一种高效板翅式冷却器。

背景技术

冷却器是换热设备的一类，用以冷却流体。通常用水或空气作为冷却剂以除去热量。冷却器是冶金、化工、能源、交通、轻工、食品等工业部门普遍采用的热交换装置。

板翅式冷却器，通常由隔板、翅片、封条、导流片组成。在相邻两隔板间放置翅片、导流片以及封条组成一夹层，称为通道，将这样的夹层根据流体的不同方式叠置起来，钎焊成一整体便组成板束，板束是板翅式冷却器的核心。通道包括用于流通待冷却流体的热通道和用于流通冷却流体的冷通道；热通道与冷通道间隔设置；板翅式冷却器的出现把冷却器的冷却效率提高到了一个新的水平，由于板翅式冷却器具有体积小、重量轻、可处理两种以上介质等优点，被广泛应用于石油、化工、天然气加工等行业。但是，现有技术中的板翅式冷却器通过热通道和冷通道之间的热量差值来冷却待冷却流体，不能够充分发挥冷却流体的冷却效果，冷却效率已越来越不能满足人们的冷却需求。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种高效板翅式冷却器，以解决现有技术中板翅式冷却器的冷却效率不能满足人们的冷却需求问题，通过双流道的翅片结构设计，增大流体的流程和换热面积，提高了高效板翅式冷却器的冷却效率；节约企业的成本，适宜推广应用。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明提供的高效板翅式冷却器，包括用于冷却待冷却流体的冷却芯体、用于供待冷却流体流入的热进封头、用于供待冷却流体流出的热出封头、用于供冷却流体流入的冷进封头和用于供冷却流体流出的冷出封头；所述冷却芯体包括由若干隔板层叠构成的若干通道；所述通道包括上隔板和设置于所述上隔板下方的下隔板；所述通道中设置有翅片；所述翅片与所述上隔板和/或所述下隔板构成双流道结构；所述双流道结构包括供待冷却流体流通的热流道和供冷却流体流通的冷流道；所述热流道与所述冷流道相邻设置；所述翅片弯曲盘绕于所述通道中；所述热流道的一端与所述热进封头连通，另一端与所述热出封头连通；所述冷流道的一端与所述冷进封头连通，另一端与所述冷出封头连通。

本发明提供的高效板翅式冷却器，优选地，所述翅片包括第一翅片和第二翅片；所述第一翅片由外圈向内圈顺时针盘绕；每圈所述第一翅片间留有间隙；所述第二翅片由内圈向外圈逆时针盘绕；每圈所述第二翅片间留有间隙；所述第一翅片的尾端与所述第二翅片的首端连通；所述第一翅片中的所述热流道与所述第二翅片中的所述热流道连通；所述第一翅片中的所述冷流道与所述第二翅片中的所述冷流道连通；所述第二翅片嵌入所述第一翅片的所述间隙中。

本发明提供的高效板翅式冷却器，优选地，所述第二翅片的外侧壁紧贴所述第一翅片的外侧壁。

本发明提供的高效板翅式冷却器，优选地，所述翅片的弯折处呈弧形。

本发明提供的高效板翅式冷却器，优选地，所述翅片上垂直于待冷却流体/冷却流体的流动方向的纵截面，所述翅片呈“山”形。

本发明提供的高效板翅式冷却器，优选地，所述翅片内包括有竖直挡板；所述挡板将所述双流道结构分隔为所述热流道和所述冷流道；所述挡板的板面方向与待冷却流体/冷却流体的流动方向相同；所述挡板的横截面呈波浪状。

本发明提供的高效板翅式冷却器，优选地，所述热进封头、所述热出封头、所述冷进封头和所述冷出封头位于所述冷却芯体的同一侧。

本发明提供的高效板翅式冷却器，优选地，所述热进封头与所述冷出封头相邻设置；所述热进封头与所述冷出封头共用一竖直侧面构成第一封头；所述第一封头的横截面呈“山”形；所述热出封头与所述冷进封头相邻设置；所述热出封头与所述冷进封头共用一竖直侧面构成第二封头；所述第二封头的横截面呈“山”形。

上述技术方案具有如下优点或者有益效果：

本发明提供的高效板翅式冷却器，通过将翅片设计为双流道结构及盘绕结构，使得高效板翅式冷却器生产工艺简单，结构稳定；同时可通过增加换热面积、流体流程和热交换量综合增加冷却芯体的换热效率，即在相同的热负荷要求下，所需的换热体积更小；因此可以缩小高效板翅式冷却器的体积，降低企业成本，适宜推广应用。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是本发明实施例1提供的高效板翅式冷却器整体结构示意图；

图2是本发明实施例1提供的高效板翅式冷却器翅片结构俯视图；

图3是本发明实施例1提供的高效板翅式冷却器部分通道剖视图；

图4是本发明实施例1提供的高效板翅式冷却器第一封头和第二封头结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的说明，显然所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对附图中提供的本发明实施例中的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1：

如图1所示，本发明实施例1提供的高效板翅式冷却器，包括用于冷却待冷却流体的冷却芯体1、用于供待冷却流体流入的热进封头2、用于供待冷却流体流出的热出封头4、用于供冷却流体流入的冷进封头3和用于供冷却流体流出的冷出封头5；冷却芯体1包括由若干隔板11层叠构成的若干通道12；通道12包括上隔板111和设置于上隔板111下方的下隔板112；通道12中设置有翅片13；翅片13与上隔板111和/或下隔板112构成双流道结构；双流道结构包括供待冷却流体流通的热流道131和供冷却流体流通的冷流道132；热流道131与冷流道132相邻设置；热流道131的一端与热进封头2连通，另一端与热出封头4连通；冷流道132的一端与冷进封头3连通，另一端与冷出封头5连通；翅片13弯曲盘绕于通道12中。

具体地，翅片13中的双流道一体成型；翅片13与上隔板111共同构成热流道131和冷流道132。翅片13在水平方向上单层盘绕于通道12中。翅片13上的待冷却流体的流入端和流出端、冷却流体的流入端和流出端在每层通道12中的位置相同；若干隔板11、翅片13钎焊而成。

本发明实施例1提供的高效板翅式冷却器，通过将翅片13设计为双流道结构，可同时流通待冷却流体和冷却流体，第一，可以增加冷却流体与待冷却流体间的换热面积，提高冷却芯体1的换热效率；第二，翅片13中的双流道一体成型，相较于实现双流道的两个管道的并列设置，一方面具有生产工艺简单、结构稳定的优势；另一方面翅片13中的待冷却流体和冷却流体可直接与隔板11接触，增加热交换量。第三，可实现每层通道12中既流通待冷却流体又流通冷却流体，每层通道12中只具有待冷却流体的一个流入端和一个流出端、冷却流体的一个流入端和一个流出端；并且可实现翅片13上的待冷却流体的流入端和流出端、冷却流体的流入端和流出端在每层通道12中的位置相同，进而易于实现对热进封头2、冷进封头3、热出封头4和冷出封头5的整体结构设计，减小热进封头2、冷进封头3、热出封头4和冷出封头5的体积。

将翅片13盘绕于通道12中，一方面通过盘绕可增加热流道131与冷流道132的接触面积，进而增加流体的换热面积，提高冷却芯体1的换热效率；另一方面可以增加冷却流体和待冷却流体的流程，使得流体在流动过程中具有较高的流动换热综合性能，增加高效板翅式冷却器的换热量。

通过上述结构的设计，高效板翅式冷却器生产工艺简单，结构稳定，同时可通过增加换热面积、流体流程和热交换量综合增加冷却芯体1的换热效率，即在相同的热负荷要求下，所需的换热体积更小；因此可以缩小高效板翅式冷却器的体积，降低企业成本。

优选地，如图2所示，翅片13包括第一翅片133和第二翅片134；第一翅片133由外圈向内圈顺时针盘绕；每圈第一翅片133间留有间隙；第二翅片134由内圈向外圈逆时针盘绕；每圈第二翅片134间留有间隙；第一翅片133的尾端与第二翅片134的首端连通；第一翅片133中的热流道131与第二翅片134中的热流道131连通；第一翅片133中的冷流道132与第二翅片134中的冷流道132连通；第二翅片134嵌入第一翅片133的间隙中。

通过将翅片13的盘绕结构设计为回形螺旋结构，第一，可以在有限的板面面积内最大限度的增加待冷却流体和冷却流体的流程，使得流体在流动过程中具有较高的流动换热综合性能，增加高效板翅式冷却器的换热量；第二，在流体流动过程中，回形螺旋结构为流体的流动提供向心力，增加流体的流速，一方面，流体流速高，具有一定剪切力，结垢倾向低；另一方面，可增加冷却芯体1的换热系数，增加换热效率；第三，翅片13的盘绕方向设计为先顺时针方向后逆时针方向，因此在改变流体流动方向时可增加流体的湍流程度，增加冷却芯体1的换热系数，提高换热效率。

优选地，第二翅片134的外侧壁紧贴第一翅片133的外侧壁。因此，可增加通过翅片13进行换热的换热量，充分发挥翅片13对待冷却流体的冷却效果，提高高效板翅式冷却器的冷却效率。

优选地，如图2所示，翅片13的弯折处135呈弧形。第一，通过将翅片13的弯折处135设计为弧形结构，因此，在翅片13的弯折处可消除翅片13结垢的死角；即使结垢，设备运转中温度的变化使翅片13发生膨胀和收缩，弧形结构能使垢层自行脱落；因此有效解决翅片13弯折处135的结垢问题。第二，弯折处135呈弧形可以降低流体对翅片13的冲击力，提高翅片13的稳定性，延长高效板翅式冷却器的使用寿命。

优选地，如图3所示，翅片13上垂直于待冷却流体/冷却流体的流动方向的纵截面，翅片13呈“山”形。更优选地，如图2所示，翅片13内包括有竖直挡板136；挡板136将双流道结构分隔为热流道131和冷流道132；挡板136的板面方向与流体的流向相同；挡板136的横截面呈波浪状。

通过将挡板136设计为波浪状，第一，可增加挡板136的外表面积，因此可提高待冷却流体和冷却流体间的换热面积，提高换热效率；第二，可增加待冷却流体和冷却流体的流程，提高换热效率；第三，挡板136波浪状的结构使得待冷却流体和冷却流体的流动方向高频率发生变化，因此可增加待冷却流体和冷却流体的湍流程度，提高待冷却流体和冷却流体的换热系数，提高换热效率；第四，挡板136波浪状的结构使得待冷却流体和冷却流体的流动方向高频率发生变化，结垢倾向低；即使结垢，挡板136表面结垢均呈螺纹状，设备运转中温度的变化使挡板136发生膨胀和收缩，故能使垢层自行脱落。

优选地，如图1所示，热进封头2、冷进封头3、热出封头4和冷出封头5位于冷却芯体1的同一侧。通过将热进封头2、冷进封头3、热出封头4和冷出封头5设置于冷却芯体1的同一侧，因此可极大的节约高效板翅式冷却器的占用空间，优化高效板翅式冷却器的空间布置。

优选地，如图4所示，热进封头2与冷出封头5相邻设置，热进封头2与冷出封头5共用一竖直侧面构成第一封头6；第一封头6的横截面呈“山”形；冷进封头3与热出封头4相邻设置；冷进封头3与热出封头4共用一竖直侧面构成第二封头7，第二封头7的横截面呈“山”形。

具体地，热进封头2与冷出封头5一体成型；冷进封头3与热出封头4一体成型。热进封头2上设置有供待冷却流体流入热进封头2的热进口21；热进口21设置于热进封头2的下部；冷进封头3上设置有供冷却流体流入冷进封头3的冷进口31；冷进口31设置于冷进封头3的上部；热出封头4上设置有供待冷却流体流出热出封头4的热出口41；热出口41设置于热出封头4的上部；冷出封头5上设置有供冷却流体流出冷出封头5的冷出口51；冷出口51设置于冷出封头5的下部。

更具体地，如图1所示，设置有热进封头2的一侧为高效板翅式冷却器的左侧；如图3所示，通道12上设置有待冷却流体/冷却流体流入的进口端；垂直于进口端处流体流向的通道12的纵截面为矩形；翅片13包括流入待冷却流体的热入端1311、流出冷却流体的冷出端1322、流出待冷却流体的热出端1321和流入冷却流体的冷入端1312，热入端1311和冷出端1322靠近矩形的一条竖直侧边；热出端1321和冷入端1312靠近矩形的另一条竖直侧边。

通过将热进封头2与冷出封头5设计为一体成型；冷进封头3与热出封头4设计为一体成型，则四个封头用两个封头就可以实现，设计结构简单合理，易于生产与安装，减小了高效板翅式冷却器的体积；热进封头2中的流体与冷出封头5的流体通过共用侧面即可在封头中实现热量交换，冷进封头3中的流体与热出封头4中的流体通过共用侧面同样可在封头中实现热量交换，因此增加了高效板翅式冷却器的换热面积，提高换热效率。

使用本发明实施例1提供的高效板翅式冷却器，待冷却流体从高效板翅式冷却器的左端的热进口21进入热进封头2，然后进入每层通道12中翅片13的热流道131中，沿热流道131先顺时针方向后逆时针方向流通，进入设置于高效板翅式冷却器左端的热出封头4中，经热出口41流出高效板翅式冷却器；冷却流体通过管道流入与热出封头4一体成型的冷进封头3中，然后进入每层通道12中翅片13的冷流道132中，沿冷流道132先顺时针方向后逆时针方向流通，进入与热进封头2一体成型的冷出封头5中，经冷出口51流出高效板翅式冷却器；冷却流体和待冷却流体的流动方向为逆向流动；待冷却流体与冷却流体在两个封头中及翅片13的流通过程中均进行热量交换。

综上所述，本发明提供的高效板翅式冷却器，通过将翅片设计为双流道结构及第一封头、第二封头的设置，可以增加流体的换热面积，提高冷却芯体的换热效率，即在相同的热负荷要求下，所需的换热面积更小；翅片盘绕于通道中，可以增加冷却流体和待冷却流体的流程，使得流体在流动过程中具有较高的流动换热综合性能，增加高效板翅式冷却器的换热量；综上设计可以降低企业的投资成本，节约企业的运营成本。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种高效板翅式冷却器，包括用于冷却待冷却流体的冷却芯体、用于供待冷却流体流入的热进封头、用于供待冷却流体流出的热出封头、用于供冷却流体流入的冷进封头和用于供冷却流体流出的冷出封头，其特征在于，所述冷却芯体包括由若干隔板层叠构成的若干通道；所述通道包括上隔板和设置于所述上隔板下方的下隔板；所述通道中设置有翅片；所述翅片与所述上隔板和/或所述下隔板构成双流道结构；所述双流道结构包括供待冷却流体流通的热流道和供冷却流体流通的冷流道；所述热流道与所述冷流道相邻设置；所述翅片弯曲盘绕于所述通道中；所述热流道的一端与所述热进封头连通，另一端与所述热出封头连通；所述冷流道的一端与所述冷进封头连通，另一端与所述冷出封头连通。

2.如权利要求1所述的高效板翅式冷却器，其特征在于，所述翅片包括第一翅片和第二翅片；所述第一翅片由外圈向内圈顺时针盘绕；每圈所述第一翅片间留有间隙；所述第二翅片由内圈向外圈逆时针盘绕；每圈所述第二翅片间留有间隙；所述第一翅片的尾端与所述第二翅片的首端连通；所述第一翅片中的所述热流道与所述第二翅片中的所述热流道连通；所述第一翅片中的所述冷流道与所述第二翅片中的所述冷流道连通；所述第二翅片嵌入所述第一翅片的所述间隙中。

3.如权利要求2所述的高效板翅式冷却器，其特征在于，所述第二翅片的外侧壁紧贴所述第一翅片的外侧壁。

4.如权利要求1所述的高效板翅式冷却器，其特征在于，所述翅片的弯折处呈弧形。

5.如权利要求1所述的高效板翅式冷却器，其特征在于，所述翅片上垂直于待冷却流体/冷却流体的流动方向的纵截面上，所述翅片呈“山”形。

6.如权利要求1所述的高效板翅式冷却器，其特征在于，所述翅片内包括有竖直挡板；所述挡板将所述双流道结构分隔为所述热流道和所述冷流道；所述挡板的板面方向与待冷却流体/冷却流体的流动方向相同；所述挡板的横截面呈波浪状。

7.如权利要求1所述的高效板翅式冷却器，其特征在于，所述热进封头、所述热出封头、所述冷进封头和所述冷出封头位于所述冷却芯体的同一侧。

8.如权利要求1所述的高效板翅式冷却器，其特征在于，所述热进封头与所述冷出封头相邻设置；所述热进封头与所述冷出封头共用一竖直侧面构成第一封头；所述第一封头的横截面呈“山”形；所述热出封头与所述冷进封头相邻设置；所述热出封头与所述冷进封头共用一竖直侧面构成第二封头；所述第二封头的横截面呈“山”形。