换热板和换热器的制作方法

1.本实用新型涉及换热设备技术领域，具体而言，涉及一种换热板和换热器。


背景技术：

2.板式换热器具有体积小，效率高，便于清洗等诸多优点，因此被广泛应用于石化、制药、食品，化工等领域中。板式换热器主要依靠的是具有不同波纹形式的两块板叠加，组成的一种薄窄型通道，工作液体在两块板之间形成狭小且曲折的路径，实现层流变为湍流，从而实现换热。目前现有的主流板式换热器如人字形、水平波纹形均属于此类。而这种波纹形式的板式换热器材料多为金属材料，虽然换热效率较高，但是耐腐蚀性较低，通道壁厚较薄，容易发生堵塞。
3.也就是说，现有技术中换热器存在换热效率低不耐腐蚀的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的在于提供一种换热板和换热器，以解决现有技术中换热器存在换热效率低不耐腐蚀的问题。
5.为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种换热板，换热板相对的两侧表面均设置有换热区域以及设置在换热区域外侧的安装区域，且同一个换热板上的两个换热区域不连通，换热区域包括沿介质的流动方向顺次连通的分散区、换热区和汇流区，其中，分散区设置有分散流道；汇流区设置有汇流流道；换热区具有多条并行的换热流道，且多条换热流道构成凹凸形的换热面，换热面呈波形面，换热面展开后的换热面积大于换热区的面积。
6.进一步地，换热板相对的两侧表面是中心对称的。
7.进一步地，换热板相对的两侧表面上的两个换热面之间距离各处均相等。
8.进一步地，换热板的第一侧表面上的入口位于换热板的第二侧表面的换热区域的外部。
9.进一步地，分散区具有第一入口侧和第一出口侧，第一出口侧与换热区连通，且分散区的过流截面沿第一入口侧向第一出口侧的方向逐渐增大；汇流区具有第二入口侧和第二出口侧，第二入口侧与换热区连通，且汇流区的过流截面沿第二出口侧向第二入口侧的方向逐渐增大。
10.进一步地，第一入口侧和第二出口侧均靠近换热板的同一个侧边。
11.进一步地，分散区、换热区和汇流区沿一直线排布。
12.进一步地，换热流道沿分散区、换热区和汇流区的排布方向延伸；或者换热流道的延伸方向与分散区、换热区和汇流区的排布方向之间呈夹角设置。
13.进一步地，分散区内设置有多排分流结构，相邻两排分流结构之间构成分散流道。
14.进一步地，各排分流结构均包括沿分流流道的延伸方向间隔设置的多个凸起结构。
15.进一步地，分散区内设置有间隔设置的多个凸起结构，相邻两个凸起结构之间形成分散流道。
16.进一步地，换热区域处具有沉槽，分散区、换热区和汇流区位于沉槽内；或者换热区域的外周沿处具有密封凸沿，分散区、换热区和汇流区位于密封凸沿围成的区域内。
17.进一步地，换热板的材料为碳化硅。
18.进一步地，汇流区具有通孔；或者汇流区和分散区均具有通孔。
19.根据本实用新型的另一方面，提供了一种换热器，包括上述的换热板。
20.进一步地，换热板为多个，换热器还包括：两个端板；至少一个密封件，相邻两个换热板之间叠置有一个密封件，所有换热板和密封件位于两个端板之间，换热器具有多个换热腔，不同的换热腔形成在端板与换热板之间或者一个换热板与另一个换热板或者换热板与密封件之间。
21.进一步地，沿换热板、端板和密封件的叠置的方向，多个换热腔交替连通。
22.进一步地，端板、换热板和密封件之间键合连接或反应烧结连接。
23.进一步地，端板的两侧为平面，端板与换热板的换热区域之间围成换热腔。
24.进一步地，密封件为隔板，隔板将相邻两个换热板之间隔开，以使得隔板与换热板的换热区域之间围成换热腔。
25.进一步地，密封件为垫片，垫片具有密封孔，密封孔套设在相邻两个换热板的换热区域的外侧，以使得相邻两个换热板的换热区域和垫片之间围成换热腔。
26.进一步地，端板朝向换热板一侧的表面具有与换热板的换热区域相适配的换热槽，垫片位于端板与换热板之间，且换热槽、垫片和换热区域围成换热腔。
27.进一步地，相邻两个换热板相对一侧的表面的两个换热区域相适配，以使得相邻两个换热板的换热区域和垫片之间围成换热腔。
28.应用本实用新型的技术方案，换热板相对的两侧表面均设置有换热区域以及设置在换热区域外侧的安装区域，且同一个换热板上的两个换热区域不连通，换热区域包括沿介质的流动方向顺次连通的分散区、换热区和汇流区，其中，分散区设置有分散流道；汇流区设置有汇流流道；换热区具有多条并行的换热流道，且多条换热流道构成凹凸形的换热面，换热面呈波形面，换热面展开后的换热面积大于换热区的面积。
29.通过在换热板相对的两侧均设置换热区域，使得一个换热板的两侧可以同时换热，而在换热区域内设置分散区可以将进入到换热区域内的介质被分流到换热区的不同的位置，以增大换热面积，进而增大换热板的换热效率。分散流道的设置便于将介质分散到换热区的不同区域，避免介质积聚在换热区的一侧。而汇流区的设置可以将换热完成后的介质汇聚到汇流区处，便于介质流出换热区域。汇流流道的设置将换热区的不同位置的介质均汇流到换热区域的出口处，以使得换热完成后的介质流出换热区域。换热区内设置多条并行的换热流道使得每个换热流道中的介质都比较少，便于换热，同时使得每个换热流道内的介质的流动速度较大。多条换热流道构成凹凸形的换热面，使得每个换热流道内的介质不会发生干涉，这样可以保证每个换热流道内的介质的流动速度，增加换热效率。凹凸形的换热面形成波形面。
附图说明
30.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
31.图1示出了本实用新型的实施例一的换热器的整体结构示意图；以及
32.图2示出了图1中的换热器的另一个角度的视图；
33.图3示出了图1中换热器的爆炸图；
34.图4示出了图3中换热器中的介质的流动趋势图；
35.图5示出了图1中的端板与换热板的位置关系示意图；
36.图6示出了图3中的端板的一个角度的视图；
37.图7示出了图3中的端板的另一个角度的视图；
38.图8示出了图1中的端板与密封件的位置关系示意图；
39.图9示出了图3中的换热板的一个角度的视图；
40.图10示出了图3中的换热板的另一个角度的视图；
41.图11示出了图3中的换热板的一个角度的剖视图；
42.图12示出了图3中的密封件的一个角度的视图；
43.图13示出了本实用新型的实施例二的换热器的整体结构示意图；
44.图14示出了图13中的换热器的另一个角度的视图；
45.图15示出了图13中的换热器的爆炸图；
46.图16示出了图13中的端板的一个角度的视图；
47.图17示出了图13中的端板的另一个角度的视图；
48.图18示出了图13中的端板的另一个角度的视图；
49.图19示出了图13中的换热板的一个角度的视图；
50.图20示出了图13中的换热板的另一个角度的视图；
51.图21示出了图13中的换热板的另一个角度的视图；
52.图22示出了图21中的换热板的a
‑
a向的视图；
53.图23示出了图13中的密封件的结构示意图。
54.其中，上述附图包括以下附图标记：
55.10、换热区域；20、安装区域；30、分散区；31、第一入口侧；32、第一出口侧；33、分流结构；40、换热区；50、汇流区；51、第二入口侧；52、第二出口侧；60、端板；61、进出口；62、密封槽；63、换热槽；70、密封件；80、换热板；81、通孔。
具体实施方式
56.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
57.需要指出的是，除非另有指明，本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
58.在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同
样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。
59.为了解决现有技术中换热器存在换热效率的问题，本实用新型提供了一种换热板和换热器。
60.如图1至图23所示，换热板相对的两侧表面均设置有换热区域10以及设置在换热区域10外侧的安装区域20，且同一个换热板上的两个换热区域10不连通，换热区域10包括沿介质的流动方向顺次连通的分散区30、换热区40和汇流区50，其中，分散区30设置有分散流道；汇流区50设置有汇流流道；换热区40具有多条并行的换热流道，且多条换热流道构成凹凸形的换热面，换热面呈波形面，换热面展开后的换热面积大于换热区40的面积。
61.通过在换热板相对的两侧均设置换热区域10，使得一个换热板的两侧可以同时换热，而在换热区域10内设置分散区30可以将进入到换热区域10内的介质被分流到换热区40的不同的位置，以增大换热面积，进而增大换热板的换热效率。分散流道的设置便于将介质分散到换热区40的不同区域，避免介质积聚在换热区40的一侧。而汇流区50的设置可以将换热完成后的介质汇聚到汇流区50处，便于介质流出换热区域10。汇流流道的设置将换热区40的不同位置的介质均汇流到换热区域10的出口处，以使得换热完成后的介质流出换热区域。换热区40内设置多条并行的换热流道使得每个换热流道中的介质都比较均匀，便于换热，同时使得每个换热流道内的介质的流动速度较大。多条换热流道构成凹凸形的换热面，使得每个换热流道内的介质不会发生干涉，同时增强扰流效果，保证每个换热流道内的介质的流动速度，增加换热效率。凹凸形的换热面形成波形面。
62.具体的，换热板相对的两侧表面是中心对称的。需要说明的是换热区域10设置在换热板80的中心位置处，以使换热板的两侧均能够同时换热，且两个换热区域10之间不会发生干涉，保证了换热板两侧的换热区域10工作的稳定性。
63.具体的，换热板相对的两侧表面上的两个换热面之间距离各处均相等。或者说，换热流道是将换热区40处的板体加工后形成的，这样就使得换热板80的两侧的换热区40各处距离均相等，可以有效保证两侧的换热区40能够均匀换热，有效保证换热板80的换热效果。
64.如图9和图10所示，换热板的第一侧表面上的入口位于换热板的第二侧表面的换热区域10的外部。这样设置可以避免第一侧表面上的换热区域10与第二侧表面上的换热区域10之间发生干涉，有效保证两侧表面上的换热区域10之间不连通，保证每侧表面上的换热区域10能够单独工作。
65.如图8所示，分散区30具有第一入口侧31和第一出口侧32，第一出口侧32与换热区40连通，且分散区30的过流截面沿第一入口侧31向第一出口侧32的方向逐渐增大。这样设置便于分散区30将介质分流到换热区40的各个位置，有利于介质在换热区40内的均匀分布。可以控制第一入口侧31处的过流截面的面积，和换热区40处的凹凸花纹间隙，从而控制介质的流速，增加了换热板的换热效率，使得换热板具有很好的换热效果。
66.如图8所示，汇流区50具有第二入口侧51和第二出口侧52，第二入口侧51与换热区40连通，且汇流区50的过流截面沿第二出口侧52向第二入口侧51的方向逐渐增大。这样设置便于汇流区50能够将换热区40的不同的换热介质汇流到第二出口侧52，有利于介质流出换热区域10。而将第二出口侧52的过流截面的面积设置的较小，可以控制流出换热区域10的介质的流速，增加了介质在换热区40处的时间，使得换热区40处的介质能够充分换热，保
证了换热板80的换热效率。
67.如图8所示，第一入口侧31和第二出口侧52均靠近换热板的同一个侧边。这样设置便于换热区域10的制作，同时可以有效减少换热板80的两侧的换热区域10之间的干涉。
68.如图8所示，分散区30、换热区40和汇流区50沿一直线排布。这样设置使得换热区域10的面积尽可能的大，同时也使得换热区40的面积较大，以保证介质在换热区40的换热效率，大大增加了换热板80的换热效率和换热效果。
69.实施例一
70.如图8所示，换热流道沿分散区30、换热区40和汇流区50的排布方向延伸。换热流道为直线形的，同时分散区30、换热区40和汇流区50的排布方向与直线形的换热流道的延伸方向相同。将换热流道设置成直线形的，使得介质在换热流道中能够快速流动，保证介质的流动速度，同时还可以降低压力损失。而本技术中的换热板，能够在介质快速流动的同时实现充分换热，大大增加了换热效率。
71.如图9所示，分散区30内设置有间隔设置的多个凸起结构，相邻两个凸起结构之间形成分散流道。介质在流动的过程中碰到凸起结构就会改变流动方向，进而分流到不同的分散流道中，以达到分散的目的，使得介质能够均匀流入到换热区40中。
72.如图8和图9所示，换热区域10处具有沉槽，分散区30、换热区40和汇流区50位于沉槽内。沉槽的设置便于容置介质，同时介质在沉槽内流动，同时沉槽的设置还便于对沉槽进行密封，以避免介质流出。
73.具体的，换热板的材料为碳化硅。碳化硅材料具有很高的换热系数，能够大大增大换热板的换热效率。
74.如图1所示，换热器包括上述的换热板80。具有上述换热板80的换热器具有换热效率高、体积小的优点。
75.如图3和图4所示，换热板为多个，换热器还包括两个端板60和至少一个密封件70，相邻两个换热板80之间叠置有一个密封件70，所有换热板80和密封件70位于两个端板60之间，换热器具有多个换热腔，不同的换热腔形成在端板60与换热板80之间或者一个换热板80与另一个换热板80或者换热板80与密封件70之间。密封件70能够对换热腔进行密封，使得换热腔从规划的位置流入和流出，避免换热腔中的介质泄露的风险。
76.具体的，沿换热板80、端板60和密封件70的叠置的方向，多个换热腔交替连通。或者说，多个换热腔中相邻的两个换热腔是不同连通的，这样就使得相邻两个换热腔中能够放不同温度的介质，以使得热介质与冷介质之间快速换热。这样设置大大增加了两种不同温度的介质之间的换热面积，增加了两种不同温度的介质的换热。
77.需要说明的是，在换热器中有两条介质流道，而两条介质流道之间是不连通的，同时相邻的两个换热腔在不同的介质流道中。或者说多个交替连通的换热腔构成一条介质流道。在换热器工作时，一条介质流道中流入待换热介质，而另一条介质流道中流入换热介质，以使得待换热介质与换热介质之间换热。而待换热介质与换热介质的温度不同。
78.可选地，端板60、换热板80和密封件70之间键合连接。采用键合连接的方式使得端板60、换热板80和密封件70之间能够紧密连接，增加了端板60、换热板80和密封件70之间连接地紧密性。本实施例中的换热板80是碳化硅材料的，而碳化硅的导热系数比其他金属高，再采用这种板翅式的换热结构可以大幅度提高板式换热器的换热性能。当换热腔流速大于
0.5m/s时，传热系数会大幅度提升。相比碳化硅列管式换热器，换热量同为800w时，列管式换热器所需体积为0.286m3，碳化硅板式换热器所需体积为0.07m3。另外提出了采用碳化硅键合的技术将换热板80连接成为密闭的整体，提高换热板80的耐压性能，并保证其不泄露性。也可以使用反应烧结方式连接，也能实现端板60、换热板80和密封件70之间能够紧密连接。
79.当然，端板60、换热板80和密封件70之间还可以采用螺栓连接。螺栓连接时，端板60、换热板80和密封件70之间是可拆分的，这样换热器的耐腐蚀性能好，便于清洁。
80.如图6和图7所示，端板60的一侧为平面，端板60的另一侧具有密封槽62，密封圈容置在密封槽62内，在安装端板60时具有密封槽62的一侧表面与换热板80抵接，使得端板60与换热板80的换热区域10之间围成换热腔，同时密封圈密封换热腔。这样设置使得端板60能够贴合到换热板80上，使得端板60与换热区域10之间围成换热腔，以使得介质能够在换热腔中流动，避免介质溢流到换热器的外部。
81.如图3和图12所示，密封件70为隔板，隔板将相邻两个换热板80之间隔开，以使得隔板与换热板80的换热区域10之间围成换热腔。隔板的设置能够将两个换热板80分隔开来，同时使得隔板两侧的换热腔不连通，使得介质流入到换热板80与隔板之间。由于隔板的两侧是平面，介质在换热腔中流动时，仅仅是换热板80与对换热介质的流动起到限制作用。
82.如图3所示，汇流区50具有通孔81。隔板的角部处具有连通孔，连通孔与通孔81对应设置。而端板60的角部处设置有进出口61，进出口61与通孔81对应设置，以使得介质经进出口61、通孔81和连通孔流入到换热腔内。而进出口61、通孔81和连通孔的连通处是密封的，以避免介质从进出口61与通孔81处流出。
83.隔板和端板60的角部处设置有进出口61，而进出口61与通孔81对应设置，以使得介质经进出口61和通孔81流入到换热腔内。而在进出口61与通孔81的连通处是密封的，以避免介质从进出口61与通孔81处流出。进出口61或者通孔81的外周设置密封环筋，这样在进出口61与通孔81对齐后，密封环筋能够将进出口61与通孔81的连通处密封。
84.在本技术中，换热器还包括密封圈，密封圈设置在换热区域10的外侧。在换热区域10的外侧设置有绕换热区域10设置的密封凹槽，密封圈容置在密封凹槽内，以避免密封圈错位的情况，增加了密封圈工作的稳定性。
85.实施例二
86.与实施例一的区别是，换热流道不同。
87.如图13至图23所示，换热流道是直线形的，而换热流道的延伸方向与分散区30、换热区40和汇流区50的排布方向之间呈夹角设置。需要说明的是，在本实施例中介质并不是沿换热流道的延伸方向流动的，而是在相邻两个换热板80的换热区40凹凸结构的共同作用下从分散区30流入到汇流区50处，这样设置大大增加了介质的换热效率，达到了快速换热的目的。
88.在图15和图23所示的具体实施例中，密封件70为垫片，垫片具有密封孔，密封孔套设在相邻两个换热板80的换热区域10的外侧，以使得相邻两个换热板80的换热区域10和垫片之间围成换热腔。垫片的设置能够密封相邻两个换热板80之间形成的换热腔，避免介质泄露。在本实施例中，换热腔的两侧均具有换热流道，这样在介质流动的过程中，会与两侧的换热流道作用，增加了介质的换热效率。
89.如图17和图18所示，端板60朝向换热板80一侧的表面具有与换热板80的换热区域10相适配的换热槽63，垫片位于端板60与换热板80之间，且换热槽63、垫片和换热区域10围成换热腔。换热槽63与换热区域10的形状和构造相同。或者说，本实施例中的端板60是一侧具有换热区域10的换热板。这样能够有效增加介质的换热效率。
90.在图15所示的具体实施例中，相邻两个换热板80相对一侧的表面的两个换热区域10相适配，以使得相邻两个换热板80的换热区域10和垫片之间围成换热腔。这样设置使得两个换热区域10围成一个相对密闭的换热腔，避免换热腔中的介质泄露，保证了换热器工作稳定性和安全性。
91.在本实施例中，汇流区50和分散区30均具有通孔81。在本实施例中是两个换热板80之间形成的换热腔，介质需要经汇流区50的通孔81流入并经分散区30的通孔81流出。
92.实施例三
93.与实施例一的区别是，换热区域的形成不同。
94.在本实施例中，换热区域10的外周沿处具有密封凸沿，分散区30、换热区40和汇流区50位于密封凸沿围成的区域内。这样设置可以将介质限制在换热区域10中，同时密封凸沿的设置便于对换热区域10形成密封，避免介质从换热区域10中泄露。
95.实施例四
96.与实施例一的区别是，分流流道不同。
97.在本实施例中，分散区30内设置有多排分流结构33，相邻两排分流结构33之间构成分散流道。分流结构33的设置能够改变介质的流动方向，以使得介质向不同的方向流动，进而流入到不同的分散流道中，进而达到分散介质的作用，使得介质能够流道换热区40的不同位置。
98.在本实施例中，各排分流结构33均包括沿分流流道的延伸方向间隔设置的多个凸起结构。凸起结构能够改变介质的流动方向，使得介质向不同的方向流动，以达到分散介质的作用。
99.显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
100.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
101.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
102.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。