CN112414185B - 板式换热器 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种板式换热器，包括至少一张翅片板和若干板片；翅片板位于相邻的两张板片之间；翅片板包括基部和若干沿第一方向排布的翅片单元；每个翅片单元包括若干第一翅片和若干第二翅片；每个翅片均包括顶部和两个侧部；至少有一组位于第一翅片的顶部一侧的侧部和位于第二翅片的顶部一侧的侧部在沿第二方向上相错位，从而该组侧部中分别属于相邻的第一翅片和第二翅片的两个侧部之间形成窗口；若干板片中至少一张板片设有若干波纹凸起，相邻的两个波纹凸起之间形成沟槽，沟槽的开口朝向翅片板所在侧；波纹凸起的顶部至少部分区域与翅片板接触，窗口与沟槽连通。本申请的板式换热器在提升换热性能的同时有利于降低流动压降。

Description

板式换热器

技术领域

本申请涉及换热技术领域，尤其涉及一种板式换热器。

背景技术

相关技术中的板式换热器包括板片和翅片等结构。翅片通常位于相邻两张板片之间，在板片所形成的流道内设置翅片，或侧重流动阻力低，或侧重换热性能好，通常是在流阻低与换热好两种技术效果之间做平衡或者取含。

如图22所示，一些技术采用在流体流动方向上，设置了翅片结构对流体进行扰动和阻挡，以获得较好的换热效果，但同时也增加了流体流过流道的阻力，相应的，需要付出更高的泵功。还有一些技术为了减小流阻中而采用形态为波浪状弯曲的翅片结构，并且将波浪状翅片的波谷沿流体流动方向上延伸设置，这样流体容易流过波浪状翅片由波谷形成的通道，流体流动阻力较小，但换热效果不佳。

因此相关的板式换热器技术都是在平衡换热性能和流体压降这两个技术指标，对于换热性能和流体压降要求都比较高的应用场景而言，则不得不考虑流道数量的增加、翅片尺寸、板片尺寸的扩大等，这样不仅增加成本，也不利于换热器产品的重量和体积，因此相关技术仍需要改进。

发明内容

本申请对板式换热器进行改进，能够提高板式换热器的换热性能，并且有利于降低流体压降。

本申请实施例提供了一种板式换热器，包括若干板片和至少一张翅片板；

所述翅片板包括基部和若干沿第一方向排布的翅片单元；每个所述翅片单元包括凸出于基部的若干翅片，所述翅片包括顶部和两个侧部；所述两个侧部分别位于所述顶部相反两侧，且所述两个侧部均连接于顶部和基部之间；

所述若干翅片包括若干第一翅片和若干第二翅片；所述第一翅片和所述第二翅片沿第二方向交替排布；所述第一方向和所述第二方向不共向；对于位于翅片顶部相反两侧的两个侧部而言，至少有一组位于第一翅片的顶部一侧的侧部和位于第二翅片的顶部一侧的侧部在沿第二方向上相错位，且位于该第一翅片的顶部一侧的侧部和位于该第二翅片的顶部一侧的侧部均位于对应翅片顶部的相同侧，从而该组侧部中分别属于相邻的第一翅片和第二翅片的两个侧部之间形成窗口；

所述若干板片包括第一板片和第二板片，所述翅片板位于所述第一板片与所述第二板片之间；第一板片和第二板片中至少一张板片设有多个沿板片长度方向排布的波纹凸起，且相邻的两个波纹凸起之间形成沟槽；所述波纹凸起包括至少一个延伸段，所述延伸段相对于板片长度方向倾斜设置；其中，所述波纹凸起的顶部的至少部分区域与所述翅片板的基部或者至少部分翅片的顶部相接触，所述窗口与所述沟槽连通。

在申请中由于第一板片和第二板片中的至少一张板片设有波纹凸起，且波纹凸起的顶部至少部分区域与翅片板的基部或至少部分翅片的顶部接触，翅片单元的窗口结构与相邻的两个波纹凸起所形成的沟槽连通。翅片板不仅增加了板式换热器产品与流体换热的换热壁面的接触面积，而且翅片板与板片的波纹凸起和沟槽配合可以共同影响流体的流通和换热区域，这样，在形成较为复杂的流道形式的同时也扩大了流体的有效流通截面积，相对复杂的通道扰流形式提升了靠近换热壁面处的换热效果，也改善了流体之间以及流体与换热壁面之间的热量传递及输运。这样由翅片板以及板片构建的新形式流道结构，最终获得了换热性能好，且流动压降低的技术效果。

附图说明

图1为本申请板式换热器的结构示意图；

图2为本申请的第一板片、翅片板和第二板片的一种***结构示意图；

图3为本申请部分板结构的仰视结构示意图；

图4为本申请的第一板片、翅片板和第二板片的另一种***结构示意图；

图5为本申请提供的一种翅片板的结构示意图；

图6为本申请的翅片板的部分翅片结构剖面示意图；

图7为本申请的翅片板的部分翅片结构一种立体示意图；

图8为本申请的翅片板配合流体流动方向的一种示意图；

图9为本申请图8的翅片板与流体配合的俯视结构示意图；

图10为本申请的翅片板配合流体流动方向的另一种示意图；

图11为本申请的第一板片、翅片板和第二板片的又一种***结构示意图；

图12为图11中装配在一起的板组件的一种立体剖切结构示意图；

图13为图12中板组件的圆圈部分结构放大示意图；

图14为本申请的第一板片、翅片板和第二板片的又一种***结构示意图；

图15为本申请的装配在一起的板组件的另一种剖面结构示意图；

图16为本申请第一板片反面侧的一种结构放大示意图；

图17为本申请第一板片反面侧的另一种结构放大示意图；

图18为本申请翅片板与第一种非对称人字波板片的装配结构示意图；

图19为本申请翅片板与第二种非对称人字波板片的装配结构示意图；

图20为本申请翅片板与第三种非对称人字波板片的装配结构示意图；

图21为本申请的翅片板对应的相邻的两个翅片单元的俯视结构示意图；

图22为本申请相关技术的一种板片与翅片装配结构示意图。

具体实施方式

参考图1，本申请提供一种板式换热器10，包括若干板片和至少一张翅片板60，具体的，翅片板60可以钎焊的方式固定于两张板片之间。若干板片中包括第一板片101和第二板片102，第一板片101和第二板片102的数量可以均为多张。当然，板式换热器10还可以包括其他与第一板片101和第二板片102结构不同的其他第三、第四、第五板片等。

在一些实施方式中，参考图2，翅片板60位于第一板片101的反面300和第二板片102的正面200之间。板片的反面300图2未示出，可参考图4的***示意图，翅片板60可以增加在第一板片101的反面300和第二板片102的正面200之间流动的流体的换热面积，从而提高流体的换热性能。参考图2所示意的板式换热器部分板结构的***示意图，其中，第一板片101为相对最上位置的板片，第二板片102为相对最下位置的板片，翅片板60位于中间位置。图2中，定义第一板片101朝向外侧的一面，亦即所能看到的一面为正面200，朝向内侧的一面亦即所不能看到的一面为反面300，第二板片102的正反面同理。板片换热器10的第一板片101的正面200可以与另一张第二板片102的反面300相对设置，如图3中仰视的视图方向上，翅片板60在仰视方向最近侧，接着是第一板片101，然后是第二板片102，依次类推。板片还包括形成在板片外沿的翻边结构，当多个板片装配后，多个板片的翻边能够以焊接如钎焊的方式密封，从而有利于将流体保持在板片之间构成的流道内。

第一板片101和第二板片102均设有两个第一角孔21和两个第二角孔22。具体的，对第一板片101和第二板片102任一板片而言，板片包括长度方向两侧的角孔分配区和位于两个角孔分配区之间的主换热区，在每个角孔分配区，可以设有一组第一角孔21和第二角孔22。在板片进行装配后，第一板片101的第一角孔21周侧的板部在第一板片101反面300与第二板片102正面200的第一角孔21周侧的板部接触，这样，流体不能从第一板片101的第一角孔21和第二板片102的第一角孔21进入到第一板片101的反面300和第二板片102正面200之间形成的板间通道。第一板片101的第二角孔22周侧的板部在第一板片101的反面300与第二板片102正面200的第二角孔22周侧的板部至少部分区域具有间隙。从而，流体可以从第一板片101的第二角孔22和第二板片102的第二角孔22进入到第一板片101的反面300和第二板片102正面200之间形成的板间通道。通过这种方式，可以使得板间通道内只流动一种流体，在多种这样的板单元层叠之后，可以至少形成两种流体通道，相应的，两种流体如制冷剂和载冷剂则可以通过板片实现间壁换热。

参考图2、图3和图4，以第一板片101示意，第一板片101的两个第一角孔21对角设置，两个第二角孔22对角设置，在这种角孔布局方式下，流体的流动方式也可以为对角流，可参考图4的示意，在第一板片101反面300侧流动的第一流体，第二角孔22形成该第一流体的进出口，第一流体的流动方式可参考图4中黑色带箭头线条的示意。相应的，在第二板片102反面300侧流动的第二流体，第一角孔21形成第二流体的进出口，第二流体的流动方式也为对角流。当然，在其他实施方式中，如图12所示，两个第一角孔21均位于第一板片101的宽度方向W-W上的同一侧，两个第二角孔22均位于第一板片101的宽度方向W-W上的另一侧。这种角孔布局方式下，流体的流动方式为单边流，可参考带箭头的流体流动方式示意。

为了提高流体的换热面积和板式换热器焊接装配的稳定性，可以尽可能扩大翅片板60的表面积，在一些实施方式中，参考图5所示，翅片板60设有两个第一缺口61和两个第二缺口62。第一缺口61和各板片的第一角孔21相对应，第二缺口62和各板片的第二角孔22相对应。在由板片的长度方向和宽度方向所构成的参考平面上，第一角孔21在该平面的投影位于第一缺口61在该平面的投影范围之内，第二角孔22在该平面的投影位于第二缺口62在该平面的投影范围之内。第一缺口61可以略大于第一角孔21，第二缺口62可以略大于第二角孔22。第一缺口61和第二缺口62可以具有圆形、椭圆形或者长圆形的轮廓形状。第一缺口61和第二缺口62形状和尺寸可以均相同。

参考图5和图6所示，翅片板60包括基部63和若干沿第一方向X排布的翅片单元64。翅片单元64包括凸出于基部63的若干翅片，翅片包括顶部605、第一侧部603和第二侧部604；第一侧部603和第二侧部604分别位于顶部605的相反两侧，且第一侧部603和第二侧部604均连接于顶部605和基部63之间。相对于翅片的高度方向，第一侧部603和第二侧部604是倾斜设置的，这样利于加工制造以及提供一定的强度支撑结构，满足产品稳定性的要求。

参考图6部分翅片的剖面结构示意图和图7所示意的部分翅片放大结构示意图，在每个翅片单元64中，若干翅片包括若干第一翅片65和若干第二翅片66，若干第一翅片65和若干第二翅片66均沿第二方向Y交替排布。其中第一方向X和第二方向Y为不同方向，即该两个方向不共向，且该第一方向X和第二方向Y不重合也不平行。

在本申请提供的实施方式中，第一方向X与第二方向Y垂直设置。其中，在图2所示的实施方式中，第一方向X与板片的长度方向重合，第二方向Y与板片的宽度方向重合。即流体在在翅片上流动时，也是沿着翅片板60的第一方向X即其长度方向从一侧流动至另一侧。在一些其他实施方式中，第一方向X也与板片的宽度方向重合，第二方向Y与板片的长度方向重合。相当于将图2中的翅片板60水平旋转90°进行装配。第一方向X与第二方向Y之间也可以不垂直，从而翅片单元64中的若干翅片可以相对于板片长度方向倾斜设置，本申请对此不作过多限制。

本申请实施方式均以翅片板60的第一方向X与板片的长度方向重合，第二方向Y与板片的宽度方向重合进行示例说明。在沿第二方向Y上，两个相邻的第一翅片65分别位于第二翅片66沿第二方向Y的相反两侧，两个相邻的第二翅片66分别位于第一翅片65沿第二方向的相反两侧。第一翅片65的第一侧部603和第二翅片66的第一侧部603在沿第二方向Y上相错位且二者之间形成第一窗口601，第一翅片65的第二侧部604和第二翅片66的第二侧部604在沿第二方向Y上相错位且二者之间形成第二窗口602。相应的，第一翅片65的第二侧部604和第二翅片66的第一侧部603之间也可以在沿第二方向Y上相错位且二者之间也形成窗口结构。当然，翅片板也可以仅具有由两个翅片的第一侧部603在沿第二方向Y上错位形成的第一窗口601，或者仅具有由两个翅片的第二侧部604在沿第二方向Y上错位形成的第二窗口602。也就是说，对于位于翅片顶部605相反两侧的两个侧部而言，至少有一组位于第一翅片65的顶部605一侧的侧部和位于第二翅片66的顶部605一侧的侧部在沿第二方向Y上相错位，且位于该第一翅片65的顶部605一侧的侧部和位于该第二翅片66的顶部605一侧的侧部均位于对应翅片顶部605的相同侧，从而该组侧部中分别属于相邻的第一翅片65和第二翅片66的两个侧部之间形成窗口。上述窗口结构的简单变形和替换本申请不作具体限制。

在一些实施方式中，翅片板60的正反面翻转后，翅片板60仍然具有若干如上述描述的相同的翅片单元64。也就是说，在翻转前翅片板60的基部63变成翻转后翅片的顶部605，翻转前翅片板60的翅片的顶部605变成翻转后翅片板60的基部63。第一翅片65的顶部605与第二翅片66的顶部605平齐设置，且二者之间部分区域相连。

参考图8和图9所示，第一方向X与板片的长度方向重合，第二方向Y与板片的宽度方向重合时，黑色粗箭头示意流体的流动方向，在图9中，为便于区分，第一翅片65的两个侧部分别为第一侧部603和第二侧部604，第二翅片66的两个侧部分别为第一侧部603’和第二侧部604’。以流体从下到是上的流动路径进行说明，流体在流动过程中首先被第一翅片65的第二侧部604阻挡而分流，再经过第二侧部604两侧的第二窗口602与其他被分流的流体汇聚后继续前进，第一翅片65的第一侧部603和第二翅片66的第二侧部604’可以在沿第一方向X的方向具有间隙和/或在沿第二方向Y的方向具有间隙。从而流体可以被第一翅片65的第一侧部603阻挡后经过上述间隙向第二翅片66的第一侧部603’流动，然后被第一侧部603’阻挡分流，再经第一窗口601与其他被第一侧部或第二侧部分流的流体汇聚，这样，流体不断被翅片阻挡而分流，又不断经过窗口与其他部分的流体汇聚。高扰流的翅片结构形成较为复杂的流道结构，有利于提高流体的换热系数，提升换热性能。

参考图10所示，在其他实施方式中，第一方向X也可以与板片的宽度方向重合，第二方向Y与板片的长度方向重合，黑色粗箭头示意流体的流动方向，即流体可以经过第一窗口601或者第二窗口602不断向前流体，流体经过第一侧部603和第二侧部604时可以有效席卷上述靠近侧部表面的壁面温度，从而强化换热，这对提升板式换热器的换热性能也有一定的优势。

对于板片位于两个角孔分配区之间的主换热区而言，在板片的主换热区，第一板片101和第二板片102中至少一张板片设有多个沿板片长度方向排布的波纹凸起41，且相邻的两个波纹凸起41之间形成沟槽31。

沟槽31的槽口朝向翅片板60所在侧，其中，波纹凸起41的顶部的至少部分区域与翅片板60相接触，具体的，波纹凸起41的顶部可以与翅片板60的翅片顶部605相接触或者波纹凸起41的顶部可以与翅片板60的基部63相接触。在板片和翅片组装后，翅片板60的第一窗口601和第二窗口602均与沟槽31连通。一方面，在装配后的流道区域，翅片板60可以增大流体的换热面积，流体在翅片板60的多个窗口之间可以不断分散和汇聚，通过流体和翅片第一侧部603和第二侧部604之间的撞击与摩擦，强化了热量在翅片与流体之间的传递和输运，并通过流体边界层的不断破坏和重建，进一步改进了换热效果。另一方面，在板片的近壁面区域，沟槽31与翅片顶部605构建了相对复杂的流道结构，不仅提供了更多的壁面换热面积，也有利于流体与壁面的作用效果，最终提升了整体流道的换热性能。同时，由于翅片板60和沟槽31均设置了相应的流动空间，与相关技术相比，板片换热器整体装配后的流道空间较大，对应的流体流动速度较低，为流体以较低压降通过较为复杂几何流道提供了保证。最终获得了在保证换热性能的同时显著降低流动压降的技术效果。需要理解的是，波纹凸起41和沟槽31是相对的概念，波纹凸起41在板片其中一面凸出于沟槽31的槽底，在板片另一侧则沟槽31变成凸起的结构，波纹凸起41则变成沟槽结构。即在板片正反面任何一面，都具有凸起和沟槽两种结构形态。如图4所示意的，在第一板片101的反面，沟槽31的槽口是朝向翅片板60设置，相应的，波纹凸起41相对于沟槽31的槽底而言是朝向翅片板60所在侧凸起的。

对设置有波纹凸起41结构的板片而言，波纹凸起41包括至少一个延伸段411，延伸段411可以具有直线型的延伸方向，也可以为较小曲率的弧形形态的延伸方向。延伸段411相对于板片长度方向呈倾斜设置。在一些实施方式中，波纹凸起41可仅具有一个延伸段31，延伸段31可以自板片一侧边沿延伸至另一侧边沿，或者该一个延伸段411在沿板片宽度方向上的占比大于等于板片宽度的1/2。相邻的两张板片的延伸段411分别朝板片宽度方向的不同侧倾斜，且相邻的两张板片的延伸段411相对于板片的长度方向倾斜的角度可以相同也可以不同。例如一张板片的延伸段411相对于板片101的长度方向的夹角β为30°，另一张板片的延伸段411相对于板片101的长度方向的夹角β为60°。

在一些实施方式中，波纹凸起41的延伸段411的数量大于等于2，相邻的两个延伸段411相对于板片的长度方向分别向板片101宽度方向的两侧倾斜。波纹凸起41还包括连接于相邻的两个延伸段411延伸方向末端的连接段412，该相邻的两个延伸段412通过连接段412圆角过渡。这种波纹凸起41的形态可称为人字波形态，波纹凸起41可以以连续形态自板片宽度方向的一侧边沿延伸至另一侧边沿。从而在沿板片宽度方向上，波纹凸起41所形成的人字波结构可以具有多个周期，从而形成连续的多重人字波。需要强调的是，上述多重人字波的技术优势。一方面，如前所述，多重人字波结构不仅增加了近壁处的换热面积，并与翅片之间建立了有效的强化换热机制。另一方面，多重人字波，如图2、图11所示，多重人字波在沿着板片长度方向上，以较短的长度距离，建立了贯穿整个板面宽度的联通沟槽31，可以实现较短长度下的流体沿宽度方向流动调整。这种结构对于实现板式换热器内的流体板面内均匀分布而言，是非常有利的。此外，在不设置翅片的流道内，多重人字波结构可以对以湍流形态、甚至过渡流形态的流体实现有效的强化换热效果。这样，整体的板式换热器产品，以层流形态或过渡形态为主导的流动形式，将采用上述多重人字波流通板配合翅片板的方式。而以湍流形态为主导的另外一侧，则采用多重人字波与多重人字波配合的无翅流道形式，同样实现有效的强化换热效果。最终，这样的产品形式，具有很好的性价比。上述技术特征，针对如油冷器、蒸发器、冷凝器等两侧流体或流动形态差异较大的应用场景下，将形成很好的技术效果。下文将结合场景进一步介绍技术特征。

在一些实施方式中，第一板片101和第二板片102的数量均为多张，第一板片101的正面与第二板片102的反面相对，也就是说，翅片板60位于第一板片101的反面侧，第二板片102位于第一板片101的正面侧。

第一板片101和第二板片102可以均为设有若干波纹凸起41的人字波结构的板片。在第一板片101和第二板片102形成装配关系时，第一板片101朝向第二板片102反面侧的凸起结构具有人字波形态，第二板片102朝向第一板片101正面侧的凸起结构也具有人字波形态，这种人字波对人字波的装配方式可以采用尖角和尖角反向的装配方式，使得流体在两张板片所形成的板片通道内以蜿蜒曲折的流动方式进行流动，更有利于提高板片换热的效果。

当然，第一板片101和第二板片102中的其中一张板片如第二板片102也可以是不具有人字波换热结构的板片，例如第二板片102的主换热区可以均为平板结构，或者第二板片102的主换热区可以设有若干间隔设置的凸点结构，凸点结构的横截面可以具有圆形、椭圆形或者其他形状，凸点结构也可以是三棱锥、四棱锥或者六棱锥等形态，这种第二板片102在本领域技术人员可以称之为点波板片。或者第二板片102的主换热区设有复杂的曲面结构，如板片的主换热区的表面设置有多个凹部和凸部，相邻凹部之间以曲面过渡连接，且曲面的底部高于凹部的底部等等。

在一些实施方式中，对第一板片101的波纹凸起41而言，其相邻的两个延伸段411延伸方向拟合的夹角记为第一夹角，对所述第二板片102的波纹凸起41而言，其相邻的两个延伸段411延伸方向拟合的夹角记为第二夹角，其中，第一夹角与第二夹角角度可以相同。第一板片101和第二板片102可以是通过相同规格的模具所制作的板片，并且第一板片101相对于第二板片102水平旋转180°而成。当然，第一夹角与第二夹角角度也可以不相同。第一夹角与第二夹角的取值范围可以均为40°～165°，例如：第一夹角大致为90°的直角，第二夹角大致为120°的钝角。在实际中，第一夹角和第二夹角均可以为锐角、直角以及钝角中的一种，在不同的应用场景下可以选择不同的角度搭配，板式换热器相邻的两张板片可以为相同角度的自装配，也可以为不同角度的混合装配。

在波纹凸起的两个相邻延伸段的延伸方向拟合的夹角为锐角时，有利于在有限的板宽条件下，使得沿板片宽度方向布置的波纹凸起具有较多的延伸段和连接段，即波纹凸起形成的人字形周期性图案的数量增加，这样有利于在保证较好的换热性能的同时，通过连接段阻挡流体沿槽向的流动趋势，从而切换为沿板片长度方向的纵向流，有利于降低压降。

在图3、图4所示意的装配方式中，第一板片101的正面200和第二板片102的反面300之间是直接接触的，中间未设有翅片板60或其他结构。这样，制冷剂类的流体可以在第一板片101的正面200和第二板片102的反面300之间流动，而载冷剂类的流体可以在第一板片101的反面300和另一张第二板片102的正面200之间流动，并且通过翅片板60增加载冷剂的换热面积。第一板片101的反面300、另一张第二板片102的正面200以及翅片板60共同构成载冷剂的流道。当然，制冷剂和载冷剂的流道也可以反过来使用。并且基于不同的应用场景或者工况条件下，在第一板片101的正面200和第二板片102的反面300之间也可以放置翅片板60或者其他结构。本申请对此不限制。

第一板片101和第二板片102均包括基板部20，基板部20可以与对应板片的沟槽31的槽底平齐或者基板部20也可以与对应板片的波纹凸起41的顶部平齐。需要理解的是，基板部20在板片成型冲压的过程中会基于制造工艺难以保证在垂直于板片层叠方向上是绝对的平面，但其仍然具备一定的平面度，因此，在设计和制造公差允许的平面度范围内，基板部20可以大致呈平面结构。当板式换热器的第一板片101、第二板片102和翅片板60以图12和图13所示意的装配方式进行装配时。对第一板片101而言，其基板部20与其波纹凸起41的顶部大致呈平齐设置。第一板片101的第一角孔21相对于基板部20下沉设置，第一角孔21形成沉台孔，第二角孔22可以相对于基板部20凸出设置，第二角孔22形成凸台孔。对第二板片102而言，其基板部20也与其波纹凸起41的顶部大致呈平齐设置，第二板片102的第一角孔21可以相对于基板部20凸出设置，第一角孔21形成凸台孔，第一板片101的第二角孔22相对于基板部20下沉设置，第二角孔22形成沉台孔。对任一角孔而言，在不同的装配方式中，该角孔既可以为设于凸台上的凸台孔、也可以为设于沉台结构的沉台孔，或者为设于平板结构的平面角孔，本申请对此不作过多限制。

当板式换热器的第一板片101、第二板片102和翅片板60以图14和图15所示意的装配方式进行装配时。对第一板片101而言，其基板部20与其波纹凸起41的顶部大致呈平齐设置。第一板片101的第一角孔21设于基板部20，第一角孔21形成平面孔，第二角孔22可以相对于基板部20凸出设置，第二角孔22形成凸台孔。对第二板片102而言，其基板部20也与其沟槽31的槽底大致呈平齐设置，第二板片102的第一角孔21可以相对于基板部20凸出设置，第一角孔21形成凸台孔，第一板片101的第二角孔22设于基板部，第二角孔22形成平面孔。翅片板60的尺寸较小，翅片板60可以仅固定在相邻板片的主换热区之间，从而翅片板60不具有缺口等与板片角孔相配合的结构。在图16所示的第一板片101和第二板片102的板片结构中，以第一板片101为例说明，第一板片101具有四个延伸段411，相邻的两个延伸段411的延伸方向拟合的夹角呈钝角设置，该夹角在其他方式中也可呈锐角或者直角。图16为图15中第一板片101的部分结构放大示意图。波纹凸起41在第一板片101的正面(图16中不可见的一面)同样为沟槽类的结构，相应的，波纹凸起41在第一板片101的正面(图16中不可见的一面)所形成的沟槽结构的横截面可以与位于第一板片101的反面的沟槽31的横截面面积相等。波纹凸起41在第一板片101的主换热区上沿板片长度方面相互间隔一定距离排列，多个波纹凸起41之间的间距可以相等，也可以不等。

流体在具有人字波结构的第一板片101的流动方式被分解为沿着沟槽31的槽向流(furrow flow)和在第一板片101进出口之间形成的纵向流(longitude flow)。配合翅片板60的第一窗口601和第二窗口602，流体既有在窗口之间分散和汇聚的流动方式，也有沿着沟槽的槽向流和沿着进出口的纵向流，流体的多维度流动方式增加了流体流动方式的复杂度，使得流体换热系数较高，板片换热性能和换热效率相对较好。同时第一板片101和翅片板60配合可以有效降低翅片板高流阻对压降的影响。

参考图17，波纹凸起41设有凹陷部413，凹陷部413自波纹凸起41的顶面下凹，在每个延伸段411处，凹陷部413的延伸方向与波纹凸起41的延伸方向相同，凹陷部413的底部相对于所述波纹凸起41的顶部的深度小于所述沟槽31的槽底相对于波纹凸起41的顶部的深度。图18为图17中的板片沿A-A方向的剖面示意图，A-A方向大致垂直穿过延伸段31。沿A-A方向上，第一板片101的反面300具有“一深一浅”的槽道结构，第一板片101的正面200具有“大凸起和小凸起”的凸起结构。凹陷部413可以增加板片的非对称程度，即使得板片正面侧和反面侧人字波的沟槽通道容积不同，从而使得板片正面和反面侧流动的流体可以适用压降要求不同的应用场景。

或者，波纹凸起41可以不设置凹陷部413，而采用其他结构实现非对称形式。参考图19，沟槽31设有凸棱部414，凸棱部414自所述沟槽31的槽底向翅片板60一侧凸起，凸棱部414相应的在第一板片101的正面200一侧形成凹坑。与所述凸棱部414相邻的波纹凸起41在其每个延伸段411处与凸棱部414形成平行关系，凸棱部414的顶部相对于沟槽31的槽底的高度小于波纹凸起41的顶部相对于所述沟槽31的槽底的高度。

或者，波纹凸起41可以即不设置凹陷部413，也不设置凸棱部414，而采用其他结构实现非对称形式。参考图20，波纹凸起41包括顶壁部415和两个侧壁部416，顶壁部415具有便于焊接的平面或微曲面，两个侧壁部416分别位于顶壁部415宽度方向的两侧，且侧壁部416连接于所述顶壁部415与沟槽31的槽底之间，在某一延伸段411处，波纹凸起41的顶壁部415的宽度方向与该延伸段411的延伸方向大致垂直，相应的，沟槽31的槽底宽度与其相邻的延伸段411的延伸方向大致垂直。顶壁部415宽度方向的尺寸L1与沟槽31的槽底宽度方向的尺寸L2不相等。图20中顶壁部415宽度方向的尺寸L1小于沟槽31的槽底宽度方向的尺寸L2。这样也可以实现第一板片101两侧的通道结构的容积不同，进行实现非对称的通道结构。

如图21所示，在一些实施方式中，若干翅片单元64在翅片板60上沿第一方向X均匀排布，翅片单元64在第一方向X沿基部63周期性的出现，相邻的两个翅片单元64通过基部63相隔。相邻的两个翅片单元64分别记为第一翅片单元671和第二翅片单元672，第一翅片单元671具有沿第二方向Y的中心线M1，第二翅片单元672具有沿第二方向Y的中心线M2，第一翅片单元的中心线M1与第二翅片单元的中心线M2之间的间距记为第一间距P，翅片相对于基部63凸出的高度记为第一高度H，其中，第一间距P的取值范围为1.0mm～9.5mm和/或第一间距P与第一高度H比值的取值范围为0.5～2.5。总体上，这样的好处是，将使板片波纹凸起41、沟槽31与翅片板60共同构建的流体通道获得更好的流动与换热性能和流道强度。一方面，如前所述，对于类似于人字波结构的流道形式，其波纹凸起的间距与波纹凸起的高度之间，存在着一些优化状态。行业的已有技术认知是，波距与波高满足一定的比例范围，将获得较好的产品性能。在当前引入翅片板结构后，这一技术认知需要同步考虑翅片板上的相关结构参数。对本申请中所采用的错位锯齿翅片结构，翅片的翅高，即上述第一高度H，和相邻两排翅片之间的间距，即上述第一间距P，需要进一步结合人字波结构进行约束，进而获得整体的优化状态。第一高度H，表达了流体在翅片板区域内的沿着流道高度方向的扰动效果，而第一间距P，表达了这种扰动效果的周期性。二者之间存在约束和影响关系。为了获得有效的翅片工作效果，以及与人字波结构的协同作用。本申请给出了第一间距P与第一高度H比值的合理范围：0.5-2.5。或者在合理波纹凸起和沟槽结构的前提下，翅片单元的周期性作用范围即第一间距P不能高于9.5mm，考虑翅片厚度和制造性能，定义其下限为1mm。在这样的结构参数下，以翅片结构为主导的流道区域，流体通过扰动方式，撞击或作用波槽壁面的过程，以及扰动的周期性之间，建立较好的协同效果，从而获得较好的流道区域流动和换热效果。同时，翅片的顶部和波纹凸起结构建立的近壁面流道形式，一方面与沟槽的壁面形成较好的接触效果，保证了流道强度。并在波纹凸起、沟槽与翅片顶部所建立的近壁流道内，很好的协调了板面宽度方向流体分配、近壁流体换热、近壁与流道区域流体分配及相互作用等关系，最终获得较合理的换热器性能效果。

此处，进一步给出本申请提供的一些实施方式中的尺寸范围，人字波结构波高即波纹凸起相对于沟槽槽底的高度的取值范围为0.7mm-2.5mm，波纹凸起的平均间距与波高的比值范围为2-6。同时，配合的翅片板需要满足第一间距P取值范围为2mm-8mm，第一间距P与第一高度H的比值范围为0.8-1.5。

以上对本发明所提供板式换热器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种板式换热器（10），其特征在于，包括若干板片和至少一张翅片板（60）；

所述翅片板（60）包括基部（63）和若干沿第一方向（X）排布的翅片单元（64）；每个所述翅片单元（64）包括凸出于基部（63）的若干翅片，所述翅片包括顶部（605）和两个侧部；所述两个侧部分别位于所述顶部（605）相反两侧，且所述两个侧部均连接于顶部（605）和基部（63）之间；

所述若干翅片包括若干第一翅片（65）和若干第二翅片（66）；所述第一翅片（65）和所述第二翅片（66）沿第二方向（Y）交替排布；所述第一方向（X）和所述第二方向（Y）不共向；对于位于翅片顶部（605）相反两侧的两个侧部而言，至少有一组位于第一翅片（65）的顶部（605）一侧的侧部和位于第二翅片（66）的顶部（605）一侧的侧部在沿第二方向（Y）上相错位，且位于该第一翅片（65）的顶部（605）一侧的侧部和位于该第二翅片（66）的顶部（605）一侧的侧部均位于对应翅片顶部（605）的相同侧，从而侧部中分别属于相邻的第一翅片（65）和第二翅片（66）的两个侧部之间形成窗口；

所述若干板片包括多张第一板片（101）和多张第二板片（102），其中一张第二板片（102）和一张第一板片（101）直接接触且在它们之间形成一流体通道，所述翅片板（60）位于另一张第一板片（101）与所述一张第二板片（102）之间且在它们之间形成另一流体通道；第一板片（101）和第二板片（102）中至少一张板片设有多个沿板片长度方向排布的波纹凸起（41），且相邻的两个波纹凸起（41）之间形成沟槽（31）；所述波纹凸起（41）包括至少一个延伸段（411），所述延伸段（411）相对于板片长度方向倾斜设置；其中，所述波纹凸起（41）的顶部的至少部分区域与所述翅片板（60）的基部（63）或者至少部分翅片的顶部（605）相接触，所述窗口与所述沟槽（31）连通。

2.根据权利要求1所述的板式换热器（10），其特征在于，所述波纹凸起（41）的延伸段（411）的数量大于等于2，相邻的两个延伸段（411）相对于板片的长度方向分别向板片宽度方向的两侧倾斜；所述波纹凸起（41）还包括连接于相邻的两个延伸段（411）延伸方向末端的连接段（412），所述相邻的两个延伸段（411）通过所述连接段（412）圆角过渡；所述波纹凸起（41）以连续形态连接于板片宽度方向的两侧边沿之间。

3.根据权利要求2所述的板式换热器（10），其特征在于，所述两个侧部包括第一侧部（603）和第二侧部（604）；所述第一翅片（65）的第一侧部（603）和所述第二翅片（66）的第一侧部（603）在沿第二方向（Y）上相错位且二者之间形成第一窗口（601）；所述第一翅片（65）的第二侧部（604）和所述第二翅片（66）的第二侧部（604）在沿第二方向（Y）上相错位且二者之间形成第二窗口（602）；

所述第一方向（X）与所述第二方向（Y）相垂直；其中，所述第一方向（X）与板片的长度方向重合，所述第二方向（Y）与板片的宽度方向重合；或者所述第一方向（X）与板片的宽度方向重合，所述第二方向（Y）与板片的长度方向重合。

4.根据权利要求1所述的板式换热器（10），其特征在于，所述波纹凸起（41）设有凹陷部（413），所述凹陷部（413）自所述波纹凸起（41）的顶面下凹；在每个延伸段（411）处，所述凹陷部（413）的延伸方向与所述波纹凸起（41）的延伸方向相同，所述凹陷部（413）的底部相对于所述波纹凸起（41）的顶部的深度小于所述沟槽（31）的槽底相对于所述波纹凸起（41）的顶部的深度；

或者，所述沟槽（31）设有凸棱部（414），所述凸棱部（414）自所述沟槽（31）的槽底向所述翅片板（60）一侧凸起；与所述凸棱部（414）相邻的波纹凸起（41）在其每个延伸段（411）处与所述凸棱部（414）形成平行关系，所述凸棱部（414）的顶部相对于所述沟槽（31）的槽底的高度小于所述波纹凸起（41）的顶部相对于所述沟槽（31）的槽底的高度；

或者，所述波纹凸起（41）包括顶壁部（415）和两个侧壁部（416），所述顶壁部（415）具有便于焊接的平面或微曲面；所述两个侧壁部（416）分别位于顶壁部（415）宽度方向的两侧，且所述侧壁部（416）连接于所述顶壁部（415）与所述沟槽（31）的槽底之间；所述顶壁部（415）宽度方向的尺寸与所述沟槽（31）的槽底宽度方向的尺寸不相等。

5.根据权利要求2所述的板式换热器（10），其特征在于，所述第一板片（101）和所述第二板片（102）的数量均为多张；

其中，所述第一板片（101）和所述第二板片（102）均设有若干所述波纹凸起（41）；所述第一板片（101）和所述第二板片（102）均包括基板部（20）；所述基板部（20）与对应板片的沟槽（31）的槽底平齐或者所述基板部（20）与对应板片的波纹凸起（41）的顶部平齐。

6.根据权利要求5所述的板式换热器（10），其特征在于，对所述第一板片（101）的波纹凸起（41）而言，其相邻的两个延伸段（411）延伸方向拟合的夹角记为第一夹角；对所述第二板片（102）的波纹凸起（41）而言，其相邻的两个延伸段（411）延伸方向拟合的夹角记为第二夹角；其中，所述第一夹角与所述第二夹角角度不同。

7.根据权利要求5所述的板式换热器（10），其特征在于，所述第一板片（101）和所述第二板片（102）均设有两个第一角孔（21）和两个第二角孔（22）；所述第一板片（101）的第一角孔（21）周侧的板部在第一板片（101）反面（300）与所述第二板片（102）正面（200）的第一角孔（21）周侧的板部接触；所述第一板片（101）的第二角孔（22）周侧的板部在第一板片（101）的反面（300）与所述第二板片（102）正面（200）的第二角孔（22）周侧的板部至少部分区域具有间隙。

8.根据权利要求7所述的板式换热器（10），其特征在于，所述翅片板（60）设有两个第一缺口（61）和两个第二缺口（62）；

在由板片的长度方向和宽度方向所构成的参考平面上，所述第一角孔（21）在该平面的投影位于所述第一缺口（61）在该平面的投影范围之内；所述第二角孔（22）在该平面的投影位于所述第二缺口（62）在该平面的投影范围之内。

9.根据权利要求8所述的板式换热器（10），其特征在于，两个所述第一角孔（21）位于对应板片宽度方向的一侧，两个所述第二角孔（22）位于对应板片宽度方向的另一侧；

或者两个所述第一角孔（21）呈对角设置，两个所述第二角孔（22）呈对角设置。

10.根据权利要求3所述的板式换热器（10），其特征在于，若干所述翅片单元（64）在翅片板（60）上沿第一方向（X）均匀排布；相邻的两个翅片单元（64）通过基部（63）相隔；相邻的两个翅片单元（64）沿第二方向（Y）的中心线之间的间距记为第一间距（P）；所述翅片相对于基部（63）凸出的高度记为第一高度（H）；其中，所述第一间距（P）的取值范围为1.0mm~9.5mm和/或所述第一间距（P）与所述第一高度（H）比值的取值范围为0.5~2.5。

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