CN206556488U - 一种换热板及换热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种换热板及换热器。所述换热板包括:板体(1),其中,在所述板体(1)内设置有平行排列的多个微分流道(10),所述板体(1)的厚度在1mm至2mm的范围内,所述微分流道的当量直径在0.5mm至2.0mm的范围内。本实用新型的换热板中采用平行排列的多个微分流道(10),从而可以大大提高增加换热面积、提高换热效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及换热板技术领域,特别是涉及一种换热板及换热器。
背景技术
在换热器中,流过不同温度,甚至不同材料、异相的工质,而换热器本质就是将两种不同温度的工质的热量进行交换。因此,换热充分、迅速是换热器效率追求的终极目标,而换热器的体积、与换热器的结构型式,换热器的材料等有着最直接的关系。随着技术的发展,需要更高效率的换热器或换热板。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种换热板来提高换热效率。
为实现上述目的,本实用新型提供一种换热板,所述换热板包括:板体,其中,在所述板体内设置有平行排列的多个微分流道,所述板体的厚度在1mm至2mm的范围内,所述微分流道的当量直径在0.5mm至2.0mm的范围内。
优选地,所述板体包括相互平行设置的第一板和第二板,以及设置在所述第一板和第二板之间的隔板,所述隔板把所述第一板和第二板之间的空间分隔为所述多个微分流道,所述第一板和第二板的厚度在0.1mm至1.0mm的范围内,所述隔板的壁厚在0.1mm至0.5mm的范围内。
优选地,所述隔板与所述第一板和/或第二板一体成型。
优选地,所述隔板包括交替排列的第一隔板和第二隔板,其中,第一隔板和第二隔板垂直于所述第一板和第二板,所述第一隔板与所述第一板一体成型,所述第二隔板与所述第二板一体成型。
优选地,位于最外侧的隔板与相对的第一板或第二板相互焊接;或者在位于最外侧的隔板与相对的第一板或第二板之间设置有固封胶,且位于最外侧的隔板与相对的第一板或第二板的弯折外边缘相互配合而限定灌胶槽。
优选地,所述微分流道的横截面为矩形,所述矩形的高度方向平行于所述板体的厚度方向,且所述矩形的高度在0.6mm-0.8mm的范围内,所述矩形的宽度在0.6mm至2.0mm的范围内。
优选地,在所述第一板和/或第二板的背离所述隔板的一侧设置有翅片,所述翅片垂直于所述第一板和第二板,且与所述第一板或第二板一体成型。
优选地,所述翅片的延伸方向垂直于或平行于所述微分流道的延伸方向,且所述翅片的凸起高度等于所述隔板的高度。
优选地,所述微分流道的横截面为矩形、三角形、梯形、圆形或正六边形。
本实用新型还提供一种换热器,所述换热器包括至少两个如上所述的换热板,所述换热板相互叠置,且相邻的换热板连通不同的换热工质。
本实用新型的换热板中采用平行排列的多个微分流道,从而可以大大提高增加换热面积、提高换热效率。
附图说明
图1是根据本实用新型第一实施例的换热板的示意图。
图2是根据本实用新型第二实施例的换热板的示意图。
图3是根据本实用新型第三实施例的换热板的示意图。
图4是根据本实用新型第四实施例的换热板的示意图。
图5是根据本实用新型第五实施例的换热板的示意图。
图6是根据本实用新型第六实施例的换热板的示意图。
图7是根据本实用新型第七实施例的换热板的示意图。
图8是根据本实用新型第八实施例的换热板的示意图。
图9是根据本实用新型第九实施例的换热板的示意图。
图10是根据本实用新型第十实施例的换热板的示意图。
图11是具有密封胶的换热板的示意图。
附图标记:
1 | 板体 | 13 | 隔板 |
2 | 密封胶 | 131 | 第一隔板 |
10 | 微分流道 | 132 | 第二隔板 |
11 | 第一板 | 14 | 翅片 |
12 | 第二板 |
具体实施方式
在附图中,使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
在本实用新型的描述中,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
关于当量直径,在本实用新型中,把水力半径相等的圆管直径定义为非圆管的当量直径。在总流的有效截面上,流体与固体壁面的接触长度称为湿周,用字母L表示。总流的有效截面积A和湿周L之比定义为水力半径,用字母R表示,R=A/L。当量直径定义为四倍的水力半径,用D表示,D=4R。
1.关于圆形截面的管道的水力直径或当量直径。
有效截面积A=1/4*π*d2(A为截面积,d为几何直径)
湿周L=πd(此处湿周为圆的周长)
水力半径R=A/L=(1/4*π*d2)/(πd)=d/4=r/2(r为几何半径)
从而,水力直径D=4R=d(即圆形截面的水力直径等于几何直径)。
2.关于正方形截面的管道的水力直径或当量直径。
有效截面积A=a*a(a为边长)
湿周L=4a(此处湿周为正方形的周长)
水力半径R=A/L=(a*a)/(4a)=a/4
从而,水力直径D=4R=a(即正方形截面的水力直径等于正方形的边长)。
3.关于矩形管的的水力直径或当量直径。
D=4R=4*(a*b)/2*(a+b)=2a*b/(a+b)(宽为a,高为b)
所谓矩形管道的当量直径是一种假想的圆形管道的直径,这种圆形管道具有与已知的矩形管道相等的单位管长摩擦阻力。当量直径分两种,即等速当量直径和等流量当量直径。如果某一圆形管道中的空气流速与已知的矩形管道中的空气流速相等,并且单位管长的摩擦阻力也相等,则该圆形管道的直径就称为已知的矩形风管的等速当量直径。如果某一圆形管道中的空气流量与已知的矩形管道中的流量相等,并目单位管长的摩擦阻力也相等,那么,这一圆形管道的直径就称为此矩形管道的等流量当量直径或流量当量直径。
在换热器中,换热器两侧分别流过不同温度、不同材料、异相的工质,而换热器本质就是将两种不同温度的工质的热量进行交换。因此,换热充分、迅速是换热器效率追求的终极目标,而换热器的体积、与换热器的结构型式,换热器的材料等有着最直接的关系。置于换热器两侧的工质的物理参数,流动速度,相对温差等,是设计换热器的最基本考虑因素。
本专利的发明人注意到:强化换热是换热器提高效率的关键点。换热器在换热机理上,或本质上就是传导换热。至于对流传热和辐射传热,就需要与传热工质一起来进行分析和考虑了。换热器两侧的工质交换热量,就必须通过其间的隔离层进行热量的传导,隔离层本身的热阻,在材料确定后,导热系数就是一个定植,无法提高了,在传热学中,我们知道,在导热热系数一定的情况下,增加物体与物体之间传热的接触面积,会提高传热系数。这是我们在改进换热器的传热效率中经常使用的方法。
换热器两侧的工质是流动,工质在管道中流动,交出和带走通过管壁导入和导出的热量,其传热动力是两种工质的相对温差。在流体力学的层面,我们知道,液体在管道中在一定速度的流动时,液体与管壁的接触部分是相对低速的层流层,然后是紊流层,在靠近管道中心的部分就是湍流层;通过管壁进入流体的热量,首先通过传导,把热量传输到与隔离层直接接触的流体的层流层,在这样的微观领域,传热的主要机理就是传导;然后,液体层流层的热量被紊流层与层流层之间相对运动以及对流,传递到紊流层,在这个微观领域中的换热,最主要的就是对流换热了,而流体中最高流速部分也就是湍流层,是通过对流和涓流最后获得或交出热量的部分,也是传统换热器中,对传热的贡献最低下,甚至是负面的流体部分。
因此,我们以提高换热器换热效率为总目标,以增加换热工质的换热效率为次级目标,提出了剔除紊流与湍流层以减少其产生的换热过程和时间,通过改变换热器的流道,将参与换热的流体,依据数学微积分的原理,分割成微小的换热单元,使得其与隔离层的温度平衡可以在瞬间达到,这样:
1,可以在扩大换热器的隔离层本身的换热面积的同时,也同时最大程度地扩大了传热工质的接触传热面积;
2,微分后的工质,在与流道的接触中极大部分地只存在于层流层范围,而不再存在或极少量地存在于紊流层,而彻底被流道的结构限制了湍流层的存在,使得工质整体的热量传导得以快速完成;
3,由于换热器是微分结构的流道,其尺寸可以使得毛细力成为流体可以借助的动力,在降低流阻方面起到积极的作用,尤其在特殊的流速要求之下可以产生自流动现象。
4,由于对流体管路进行微分,相当于在一定的当量直径下,将管道变为N个微小尺寸的管道与总管道并联,微分的管道内的液体流速相对大幅度下降,导致液体与流道隔离层之间的换热在微小的单位时间内完成地极其充分;同时,液体所受的延程阻力大幅度地下降,而不会影响液体的总体运行;
5,由于换热器的管道微分到毫米级甚至于微米级,经验表明,微分换热器的管道的范围大致控制在0.1~1.20mm之内,在这样的尺寸下,材料的相对强度也大幅度地提高,管壁的厚度相对地可以达到极微小的尺寸,在微米级的范围内进行薄壁型微分式换热器的设计具有可以想象的可行性了;
6,由于微分换热器的换热系数相对于换热器材料本身的导热系数而言,占据了极大的优势,使得在一些特殊领域使用的材料可以在微分换热器中使用而不再由于其导热系数低下而被排除在换热器可选择的材料范围外了;
7,由于传热的迅速,有实验证明,工质可能会在微分流道内发生汽化相变,导致换热系数极度恶化,整体换热效率大幅度下降,这是必须在设计微分换热器中必须要考虑避免的一个极其重要的要点。
因此,本实用新型基于这些理论和技术要点,设计了一系列可实施的微分式换热器基本部件,导热片。这些导热片可以独立使用,同时也可以组合使用,使得微分式换热器在加工方面的难度得以大幅度降低,成本下降,于是,其部分地替代现有的换热器的可能性就很明显了。
图1是根据本实用新型第一实施例的换热板的示意图,其中,微分流道的横截面为正方形,且在板体的上下设置有翅片。
图2是根据本实用新型第二实施例的换热板的示意图,其中,微分流道的横截面为矩形,且在板体的上下设置有翅片。
图3是根据本实用新型第三实施例的换热板的示意图,其中,微分流道的横截面为梯形。在图示实施例中,微分流道的横截面为非等腰梯形,可以理解的是,也可以设置为等腰梯形。
图4是根据本实用新型第四实施例的换热板的示意图,其中,微分流道的横截面为梯形,且在板体的上下设置有翅片。
图5是根据本实用新型第五实施例的换热板的示意图,其中,微分流道的横截面为三角形。有利的是采用等腰三角形或等边三角形。在另一个可选实施例中,微分流道的横截面优选采用直角三角形,尤其是45度角的直角三角形。
图6是根据本实用新型第六实施例的换热板的示意图,其中,微分流道的横截面为三角形,且在板体的上下设置有翅片。
图7是根据本实用新型第七实施例的换热板的示意图,其中,微分流道的横截面为正方形,没有设置翅片。
图8是根据本实用新型第八实施例的换热板的示意图,其中,微分流道的横截面为矩形,没有设置翅片。
图9是根据本实用新型第九实施例的换热板的示意图,其中,微分流道的横截面为圆形。
图10是根据本实用新型第十实施例的换热板的示意图,其中,微分流道的横截面为正六边形。
图11是具有密封胶的换热板的示意图。
图示的换热板包括板体1。在所述板体1内设置有平行排列的多个微分流道10,所述板体1的厚度在1mm至2mm的范围内,所述微分流道的当量直径在0.5mm至2.0mm的范围内。
如图所示,尤其是参见图1、图7和图8,板体1包括相互平行设置的第一板11和第二板12,以及设置在所述第一板11和第二板12之间的隔板13。隔板13把所述第一板11和第二板12之间的空间分隔为所述多个微分流道10。所述第一板11和第二板12的厚度在0.1mm至1.0mm的范围内,所述隔板的壁厚在0.1mm至0.5mm的范围内。
换热板整体上可以一体成型,也可以分体成型后,再通过粘接、焊接等方式连接在一起。在一个可选实施例中,第一板11和第二板12分别成型。隔板13与第一板11和/或第二板12一体成型。
参见图11,隔板13包括交替排列的第一隔板131和第二隔板132,其中,第一隔板131和第二隔板132垂直于第一板11和第二板12,所述第一隔板131与所述第一板11一体成型,所述第二隔板132与所述第二板12一体成型。从而,提供良好的可加工性。
在一个可选实施例中,位于最外侧的隔板与相对的第一板11或第二板12相互焊接。在另一个可选实施例中,在位于最外侧的隔板与相对的第一板11或第二板12之间设置有固封胶2。具体地,位于最外侧的隔板与相对的第一板11或第二板12的弯折外边缘相互配合而限定灌胶槽,以设置所述固封胶2。
在一优选实施例中,所述微分流道的横截面为矩形,以提供良好的加工性能,尤其是良好的注塑加工性能。所述矩形的高度方向平行于所述板体1的厚度方向,且所述矩形的高度在0.6mm-0.8mm的范围内,所述矩形的宽度在0.6mm至2.0mm的范围内。
为了改善散热或热交换,优选地,在所述第一板11和/或第二板12的背离所述隔板13的一侧设置有翅片14,所述翅片垂直于所述第一板11和第二板12,且与所述第一板11或第二板12一体成型。
优选地,所述翅片14的延伸方向垂直于或平行于所述微分流道10的延伸方向,且所述翅片14的凸起高度等于所述隔板13的高度。可以理解的是,翅片14也可以用作隔板13而与相邻的换热板的第一板11或第二板12组合而用于限定新的微分流道。
如图所示,所述微分流道10的横截面优选为矩形(更优选为正方形)、三角形、梯形、圆形或正六边形。
本实用新型还提供一种换热器,所述换热器包括至少两个如上所述的换热板,所述换热板相互叠置,且相邻的换热板连通不同的换热工质。
本实用新型的换热板中采用平行排列的多个微分流道10,从而可以大大提高增加换热面积、提高换热效率。
最后需要指出的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解:可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种换热板,其特征在于,包括:板体(1),其中,在所述板体(1)内设置有平行排列的多个微分流道(10),所述板体(1)的厚度在1mm至2mm的范围内,所述微分流道的当量直径在0.5mm至2.0mm的范围内。
2.如权利要求1所述的换热板,其特征在于,所述板体(1)包括相互平行设置的第一板(11)和第二板(12),以及设置在所述第一板(11)和第二板(12)之间的隔板(13),所述隔板(13)把所述第一板(11)和第二板(12)之间的空间分隔为所述多个微分流道(10),所述第一板(11)和第二板(12)的厚度在0.1mm至1.0mm的范围内,所述隔板的壁厚在0.1mm至0.5mm的范围内。
3.如权利要求2所述的换热板,其特征在于,所述隔板(13)与所述第一板(11)和/或第二板(12)一体成型。
4.如权利要求2所述的换热板,其特征在于,所述隔板(13)包括交替排列的第一隔板(131)和第二隔板(132),其中,第一隔板(131)和第二隔板(132)垂直于所述第一板(11)和第二板(12),所述第一隔板(131)与所述第一板(11)一体成型,所述第二隔板(132)与所述第二板(12)一体成型。
5.如权利要求4所述的换热板,其特征在于,位于最外侧的隔板与相对的第一板(11)或第二板(12)相互焊接;或者在位于最外侧的隔板与相对的第一板(11)或第二板(12)之间设置有固封胶(2),且位于最外侧的隔板与相对的第一板(11)或第二板(12)的弯折外边缘相互配合而限定灌胶槽。
6.如权利要求2所述的换热板,其特征在于,所述微分流道的横截面为矩形,所述矩形的高度方向平行于所述板体(1)的厚度方向,且所述矩形的高度在0.6mm-0.8mm的范围内,所述矩形的宽度在0.6mm至2.0mm的范围内。
7.如权利要求2-6中任一项所述的换热板,其特征在于,在所述第一板(11)和/或第二板(12)的背离所述隔板(13)的一侧设置有翅片(14),所述翅片垂直于所述第一板(11)和第二板(12),且与所述第一板(11)或第二板(12)一体成型。
8.如权利要求7所述的换热板,其特征在于,所述翅片(14)的延伸方向垂直于或平行于所述微分流道(10)的延伸方向,且所述翅片(14)的凸起高度等于所述隔板(13)的高度。
9.如权利要求1所述的换热板,其特征在于,所述微分流道(10)的横截面为矩形、三角形、梯形、圆形或正六边形。
10.一种换热器,其特征在于,包括至少两个如权利要求1-9中任一项所述的换热板,所述换热板相互叠置,且相邻的换热板连通不同的换热工质。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CN201720160678.5U CN206556488U (zh) | 2017-02-22 | 2017-02-22 | 一种换热板及换热器 |
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CN201720160678.5U CN206556488U (zh) | 2017-02-22 | 2017-02-22 | 一种换热板及换热器 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109323474A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-02-12 | 浙江柿子新能源科技有限公司 | 一种一体成型的型材式无水散热器 |
CN110411239A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-11-05 | 东南大学 | 仿生型换热器 |
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- 2017-02-22 CN CN201720160678.5U patent/CN206556488U/zh active Active
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CN109323474B (zh) * | 2018-11-16 | 2024-05-14 | 浙江柿子新能源科技有限公司 | 一种一体成型的型材式无水散热器 |
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