CN111829370A - 一种热交换器及换热方法 - Google Patents

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尹臣贤
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Abstract

本发明公开了一种热交换器及换热方法，采用了共芯体多股流热交换的方案，该方案的多股流热交换器主要由热路进口端盖、热路出口端盖、共同散热芯体、冷路A进口端盖、冷路A出口端盖、冷路B进口端盖及冷路B出口端盖组成，本发明使得在一个芯体结构内，热流体与冷流体A和冷流体B均存在传热接触面，都能进行热传递，进而实现了热流体在一个芯体内可同时与冷流体A和冷流体B进行热交换的情况。另一方面，本发明减少了散热芯体的数量，降低了产品的体积和重量，减少了热路流道的长度，降低了热路流体的流阻。

Description

一种热交换器及换热方法
技术领域
本发明涉及一种多股流热交换器及其换热方法，特别是共芯体多股流热交换器的结构组成及相应的换热方法。
背景技术
多股流热交换器是一种传统的热交换器，其典型特征是有多股流体在热交换器内进行热交换，以便充分利用热边介质的热量或冷边介质的冷量，一般是一种流体与另外多种流体分别依次进行热交换。
多股流热交换器的典型结构如图1所示，第一热路进口端盖1，第一热路出口端盖2，第一散热芯体3，第一冷路进口端盖4，第一冷路出口端盖5，第二散热芯体6，第二冷路进口端盖7和第二冷路出口端盖8。由一股流体作为热边介质(从第一热路进口端盖1流动到第一热路出口端盖2)，另外多股流体作为冷边介质，分别在不同的散热芯体段内与热边介质进行热交换(即热边介质分别在第一散热芯体3和第二散热芯体6中进行换热)。有多少个冷边介质就有多少段串联分布的散热芯体，而这些散热芯体通过拼接组装在一起。每一段散热芯体内仅包含两种流体进行热交换。
发明内容
本发明旨在提供一种热交换器及换热方法，使得热路流体能在一个芯体内同时与两种冷流体或分别与其中一种冷流体进行热交换，进一步，降低换热器的重量，缩小换热器的体积，减少散热芯体的数量，减少热路流道的长度，降低热路流体的流阻。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种热交换器，包括散热芯体，一个所述散热芯体中同时包括热路流道、冷路流道A和冷路流道B，冷路流道A和冷路流道B中为不同种类的冷流体，且热路流道的两侧分别为冷路流道A和冷路流道B，热路流道中的热流体与冷路流道A中的冷流体A以及冷路流道B中的冷流体B均有传热接触面。
进一步，一个所述散热芯体中包括多层间隔布置的热路流道；
当两层相邻的热路流道之间为一层冷路流道A时，两层相邻的热路流道的上方和下方均为冷路流道B；
当两层相邻的热路流道之间为一层冷路流道B时，两层相邻的热路流道的上方和下方均为冷路流道A。
进一步，所述热路流道为单向直流程，包括热边散热翅片，热边散热翅片的两侧端分别为热边封条。
优选的，所述冷路流道A为折返流程，包括冷边A散热翅片、冷边A回流散热翅片、一条冷边A隔断封条及三条冷边A侧封条，其中，三条冷边A侧封条依次连接形成一边敞口的矩形区域，冷边A隔断封条位于矩形区域内且平行于两条冷边A侧封条并垂直于另一条冷边A侧封条，冷边A隔断封条的长度短于冷边A侧封条的长度，其一端位于矩形区域的敞口处，另一端与冷边A侧封条之间有一开口，冷边A散热翅片位于两条平行的冷边A侧封条与冷边A隔断封条形成的隔断区域内，冷边A回流散热翅片位于与冷边A隔断封条一端的开口区域内。
优选的，多块所述冷边A散热翅片间隔布置在隔断区域内，且冷边A散热翅片平行于冷边A隔断封条，多块长度不等的冷边A回流散热翅片间隔布置在开口区域内，且冷边A回流散热翅片垂直于冷边A隔断封条。
进一步，所述冷路流道B为折返流程，包括冷边B散热翅片、冷边B回流散热翅片、一条冷边B隔断封条及三条冷边B侧封条，其中，三条冷边B侧封条依次连接形成一边敞口的矩形区域，冷边B隔断封条位于矩形区域内且平行于两条冷边B侧封条并垂直于另一条冷边B侧封条，冷边B隔断封条的长度短于冷边B侧封条的长度，其一端位于矩形区域的敞口处，另一端与冷边B侧封条之间有一开口，冷边B散热翅片位于两条平行的冷边B侧封条与冷边B隔断封条形成的隔断区域内，冷边B回流散热翅片位于与冷边B隔断封条一端的开口区域内。
优选的，多块所述冷边B散热翅片间隔布置在隔断区域内，且冷边B散热翅片平行于冷边B隔断封条，多块长度不等的冷边B回流散热翅片间隔布置在开口区域内，且冷边B回流散热翅片垂直于冷边B隔断封条。
进一步，热交换器还包括热路进口端盖、热路出口端盖、冷路A进口端盖、冷路A出口端盖、冷路B进口端盖和冷路B出口端盖，其中，
热路进口端盖、热路出口端盖分别位于所述散热芯体的两端，热路进口端盖和热路出口端盖的连线方向平行于散热芯体中热路流道内热流体流动方向；
冷路A进口端盖、冷路A出口端盖位于所述散热芯体的同一侧面；
冷路B进口端盖和冷路B出口端盖位于所述散热芯体的同一侧面，且该侧面与冷路A进口端盖、冷路A出口端盖所在侧面相对。
一种热交换器换热方法，在同一个散热器芯体内，且垂直于热流体流动方向的两个表面上分别形成两个传热接触面，且两个传热接触面分别与不同的冷流体接触传热。
优选的，所述热流体为单向直流程流动，两种不同的冷流体为折返流程流动。
与现有技术相比，本发明的共芯体多股流热交换器具有以下优势：
(1)热路流体能在一个芯体内同时与两种冷流体或分别与其中一种冷流体进行热交换。
(2)减少了散热芯体的数量，降低了产品的体积和重量。
(3)减少了热路流道的长度，降低了热路流体的流阻。
附图说明
图1为现有技术中典型的多股流热交换器设计结构示意图；
图2为本发明的共芯体多股流热交换器设计结构示意图；
图3为共芯体热交换器散热芯体的热路流道设计结构示意图；
图4为共芯体热交换器散热芯体的冷路A流道设计结构示意图；
图5为共芯体热交换器散热芯体的冷路B流道设计结构示意图；
图6共芯体热交换器散热芯体示意图；
图中：1－第一热路进口端盖，2－第一热路出口端盖，3－第一散热芯体，4－第一冷路进口端盖，5－第一冷路出口端盖，6－第二散热芯体，7－第二冷路进口端盖，8－第二冷路出口端盖，9－热路进口端盖，10－热路出口端盖，11－共同散热芯体，12－冷路A进口端盖，13－冷路A出口端盖，14-冷路B进口端盖，15-冷路B出口端盖，16-热边散热翅片，17-热边封条，18-冷边A散热翅片，19-冷边A回流散热翅片，20-冷边A隔断封条，21-冷边A侧封条，22-冷边B散热翅片，23-冷边B回流散热翅片，24-冷边B隔断封条，25-冷边B侧封条，26-热路流道，27-冷路A流道，28-冷路B流道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。
本实施例中的换热器换热方法的基本思路为在同一个散热器芯体内，且垂直于热流体流动方向的两个表面上分别形成两个传热接触面，且两个传热接触面分别与不同的冷流体接触传热。优选的，热流体为单向直流程流动，两种不同的冷流体为折返流程流动。
根据上述构思，本实施例中采用了一种新的多股流热交换器结构设计方案，即共芯体多股流热交换器设计方案。该共芯体多股流热交换器结构如图2所示：其主要由热路进口端盖9、热路出口端盖10、共同散热芯体11、冷路A进口端盖12、冷路A出口端盖13、冷路B进口端盖14和冷路B出口端盖15组成。热路进口端盖9、热路出口端盖10分别位于所述散热芯体的两端，热路进口端盖9和热路出口端盖10的连线方向平行于散热芯体中热路流道内热流体流动方向。冷路A进口端盖12、冷路A出口端盖13位于所述散热芯体的同一侧面，冷路B进口端盖14和冷路B出口端盖15位于所述散热芯体的同一侧面，且该侧面与冷路A进口端盖12、冷路A出口端盖13所在侧面相对。
如图6所示，共同散热芯体11中的每一层热路流道26的一侧是冷路A流道27,另一侧是冷路B流道28，热流体与冷流体A和冷流体B均存在传热接触面，都能进行热传递，这便实现了热流体在一个芯体内可同时与冷流体A和冷流体B进行热交换的情况。当两层相邻的热路流道26之间为一层冷路流道A27时，两层相邻的热路流道26的上方和下方均为冷路流道B28；当两层相邻的热路流道26之间为一层冷路流道B28时，两层相邻的热路流道26的上方和下方均为冷路流道A27。
如图3所示，共同散热芯体11的热路流道26结构由热边散热翅片16和热边封条17构成，热路流道26为单向直流程。
如图4所示，共同散热芯体11的冷路A流道27结构包括冷边A散热翅片18、冷边A回流散热翅片19、一条冷边A隔断封条20及三条冷边A侧封条21，其中，三条冷边A侧封条21依次连接形成一边敞口的矩形区域，冷边A隔断封条20位于矩形区域内且平行于两条冷边A侧封条21并垂直于另一条冷边A侧封条21，冷边A隔断封条20的长度短于冷边A侧封条21的长度，其一端位于矩形区域的敞口处，另一端与冷边A侧封条21之间有一开口，冷边A散热翅片18位于两条平行的冷边A侧封条21与冷边A隔断封条20形成的隔断区域内，冷边A回流散热翅片19位于与冷边A隔断封条20一端的开口区域内。多块冷边A散热翅片18间隔布置在隔断区域内，且冷边A散热翅片18平行于冷边A隔断封条20，多块长度不等的冷边A回流散热翅片19间隔布置在开口区域内(呈三角形区域)，且冷边A回流散热翅片19垂直于冷边A隔断封条20。多块冷边A散热翅片18构成的流道与多块冷边A回流散热翅片19构成的流道连通，形成折返流道。
如图5所示，共同散热芯体11的冷路B流道28结构包括冷边B散热翅片22、冷边B回流散热翅片23、一条冷边B隔断封条24及三条冷边B侧封条25，其中，三条冷边B侧封条25依次连接形成一边敞口的矩形区域，冷边B隔断封条24位于矩形区域内且平行于两条冷边B侧封条25并垂直于另一条冷边B侧封条25，冷边B隔断封条24的长度短于冷边B侧封条25的长度，其一端位于矩形区域的敞口处，另一端与冷边B侧封条25之间有一开口，冷边B散热翅片22位于两条平行的冷边B侧封条25与冷边B隔断封条24形成的隔断区域内，冷边B回流散热翅片23位于与冷边B隔断封条24一端的开口区域内。多块冷边B散热翅片22间隔布置在隔断区域内，且冷边B散热翅片22平行于冷边B隔断封条24，多块长度不等的冷边B回流散热翅片23间隔布置在开口区域内(呈三角形区域)，且冷边B回流散热翅片(23)垂直于冷边B隔断封条24，多块冷边B散热翅片22构成的流道与多块冷边B回流散热翅片23构成的流道连通，形成折返流道。

Claims (10)

1.一种热交换器，包括散热芯体，其特征在于：一个所述散热芯体中同时包括热路流道(26)、冷路流道A(27)和冷路流道B(28)，冷路流道A(27)和冷路流道B(28)中为不同种类的冷流体，且热路流道(26)的两侧分别为冷路流道A(27)和冷路流道B(28)，热路流道(26)中的热流体与冷路流道A(27)中的冷流体A以及冷路流道B(28)中的冷流体B均有传热接触面。
2.根据权利要求1所述的一种热交换器，其特征在于：一个所述散热芯体中包括多层间隔布置的热路流道(26)；
当两层相邻的热路流道(26)之间为一层冷路流道A(27)时，两层相邻的热路流道(26)的上方和下方均为冷路流道B(28)；
当两层相邻的热路流道(26)之间为一层冷路流道B(28)时，两层相邻的热路流道(26)的上方和下方均为冷路流道A(27)。
3.根据权利要求1所述的一种热交换器，其特征在于：所述热路流道(26)为单向直流程，包括热边散热翅片(16)，热边散热翅片(16)的两侧端分别为热边封条(17)。
4.根据权利要求1所述的一种热交换器，其特征在于：所述冷路流道A(27)为折返流程，包括冷边A散热翅片(18)、冷边A回流散热翅片(19)、一条冷边A隔断封条(20)及三条冷边A侧封条(21)，其中，三条冷边A侧封条(21)依次连接形成一边敞口的矩形区域，冷边A隔断封条(20)位于矩形区域内且平行于两条冷边A侧封条(21)并垂直于另一条冷边A侧封条(21)，冷边A隔断封条(20)的长度短于冷边A侧封条(21)的长度，其一端位于矩形区域的敞口处，另一端与冷边A侧封条(21)之间有一开口，冷边A散热翅片(18)位于两条平行的冷边A侧封条(21)与冷边A隔断封条(20)形成的隔断区域内，冷边A回流散热翅片(19)位于与冷边A隔断封条(20)一端的开口区域内。
5.根据权利要求4所述的一种热交换器，其特征在于：多块所述冷边A散热翅片(18)间隔布置在隔断区域内，且冷边A散热翅片(18)平行于冷边A隔断封条(20)，多块长度不等的冷边A回流散热翅片(19)间隔布置在开口区域内，且冷边A回流散热翅片(19)垂直于冷边A隔断封条(20)。
6.根据权利要求1所述的一种热交换器，其特征在于：所述冷路流道B(28)为折返流程，包括冷边B散热翅片(22)、冷边B回流散热翅片(23)、一条冷边B隔断封条(24)及三条冷边B侧封条(25)，其中，三条冷边B侧封条(25)依次连接形成一边敞口的矩形区域，冷边B隔断封条(24)位于矩形区域内且平行于两条冷边B侧封条(25)并垂直于另一条冷边B侧封条(25)，冷边B隔断封条(24)的长度短于冷边B侧封条(25)的长度，其一端位于矩形区域的敞口处，另一端与冷边B侧封条(25)之间有一开口，冷边B散热翅片(22)位于两条平行的冷边B侧封条(25)与冷边B隔断封条(24)形成的隔断区域内，冷边B回流散热翅片(23)位于与冷边B隔断封条(24)一端的开口区域内。
7.根据权利要求6所述的一种热交换器，其特征在于：多块所述冷边B散热翅片(22)间隔布置在隔断区域内，且冷边B散热翅片(22)平行于冷边B隔断封条(24)，多块长度不等的冷边B回流散热翅片(23)间隔布置在开口区域内，且冷边B回流散热翅片(23)垂直于冷边B隔断封条(24)。
8.根据权利要求1所述的一种热交换器，其特征在于：还包括热路进口端盖(9)、热路出口端盖(10)、冷路A进口端盖(12)、冷路A出口端盖(13)、冷路B进口端盖(14)和冷路B出口端盖(15)，其中，
热路进口端盖(9)、热路出口端盖(10)分别位于所述散热芯体的两端，热路进口端盖(9)和热路出口端盖(10)的连线方向平行于散热芯体中热路流道内热流体流动方向；
冷路A进口端盖(12)、冷路A出口端盖(13)位于所述散热芯体的同一侧面；
冷路B进口端盖(14)和冷路B出口端盖(15)位于所述散热芯体的同一侧面，且该侧面与冷路A进口端盖(12)、冷路A出口端盖(13)所在侧面相对。
9.一种热交换器换热方法，其特征在于：在同一个散热器芯体内，且垂直于热流体流动方向的两个表面上分别形成两个传热接触面，且两个传热接触面分别与不同的冷流体接触传热。
10.根据权利要求9所述的一种热交换器换热方法，其特征在于：所述热流体为单向直流程流动，两种不同的冷流体为折返流程流动。
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