具有多通道并行耦合管路的板式换热器及换热设备的制作方法

1.本技术涉及一种具有多通道并行耦合管路的板式换热器及换热设备，适用于换热设备的技术领域。


背景技术：

2.换热器已经广泛应用于化工、轻工等行业，作为制冷换热系统的核心零部件，其换热效率及换热器外形尺寸往往是关注的重点。换热器根据运用场景的需要可以是强制对流式换热器和自然对流式换热器。通常，强制对流式换热器必须增加风机等设备来增大换热介质与换热器的扰动，所以强制对流式换热器的换热效率一般大于自然对流式换热器，但也额外增加了驱动风机的能耗和噪声。当采用强制对流或者自然对流的换热方式确定后，换热器的换热效率基本确定，从改善换热效率来讲差别不大。因此，在多数情况下，增大换热面积是一种普遍采用的技术手段。
3.申请号为201510896823.1的中国专利申请公开了一种太阳能热泵吹胀式蒸发器及热水器，蒸发器由两块板材经压合、吹胀处理形成；蒸发器上排布有多根平行设置的换热流道；蒸发器进口经树状的分流流道与各换热流道的进口端分别相连通，各换热流道的中部分别与蜂窝状的汇集分流流道相连通，各换热流道的出口端经树状的汇集流道与蒸发器出口相连通。该专利中的蒸发器是吹胀形成，吹胀式蒸发器是采用双层板材复合而成的蒸发器，通常是将一定规格的铝板表面处理后，在铝板对合面上印上蒸发管道的图样，依照图样将复合面板焊接，经热轧等热处理工艺后，最后用氮气进行吹胀，吹胀所能承受的压力通常只有0.8mpa。吹胀工艺所形成通道的尺寸是一致的，而且通道不可能很细，否则将会需要很大的吹胀压力，制造成本和难度都会很高。该专利中，各换热流道的长度较长，会导致流体在流道中的流动不均匀；另外，蒸发器不仅包括树状的分流流道，而且还需要设置汇集分流流道，因此制备工艺也非常复杂。
4.申请号为201010173353.3的中国专利申请公开了一种吹胀式静音蒸发器，包括蒸发板及其上的由吹胀方式形成的制冷管路，所述制冷管路布局分为回液区和双流程管路，所述的双流程管路是由两个并排管路为一组的两组或两组以上的蒸发管路串接而成的，制冷剂进入双流程管路后经回液区离开蒸发器。该专利中的蒸发器也是采用吹胀的工艺形成，同样也具有流道的尺寸一致而且流道不可能做得很细的问题。另外，该专利中采用分列两路的布管结构，不仅制造工艺复杂，而且由于管道的尺寸一致，必然会导致分列后的管道中流体不可能充满，从而导致换热效果的不均匀。
5.因此，现有技术中需要一种制备工艺简单、换热均匀、换热效率更高的板式换热器。


技术实现要素：

6.本技术的目的是设计一种具有多通道并行耦合管路的板式换热器及换热设备，其制备工艺简单、换热均匀、换热效率高。
7.本技术涉及一种具有多通道并行耦合管路的板式换热器，包括进管、集气管通道、多通道并行管路和出管，多个集气管通道间隔设置在所述进管和所述出管之间，所述进管和所述出管分别与集气管通道连接，相邻的集气管通道之间连接有所述多通道并行管路，所述集气管通道和所述多通道并行管路均由两块板耦合形成。
8.优选地，多个集气管通道可以相对间隔排列在所述换热器的两侧，所述进管与首根集气管通道连接，所述出管与末根集气管通道连接；首根集气管通道与第二根集气管通道相对交错布置，两者之间连接有所述多通道并行管路；第二根集气管通道与第三根集气管通道相对交错布置，两者之间也连接有所述多通道并行管路；依次类推。
9.其中，所述多通道并行管路与所述集气管通道之间可以均为垂直连接；在至少一块所述板上可以设有凹槽或凸筋，以形成所述集气管通道和所述多通道并行管路；所述集气管通道的当量直径为6
‑
10mm，所述多通道并行管路的当量直径为1
‑
3mm；所述板可以是金属板，所述板上可以设有翅片，所述板上可以设有定位件。
10.本技术还涉及一种换热设备，其包括如上所述的板式换热器。
11.本技术的具有多通道并行耦合管路的板式换热器，具有以下技术优势：
12.(1)本技术板式换热器的集气管通道和多通道并行管路都由两块板耦合形成，相比于吹胀工艺形成的板式换热器，其流道的内径并不相同，通常会将集气管通道的内径设置为大于多通道并行管路的内径，从而可以使得流道的内径配置更加合理，提高了换热介质的流动均匀性和换热效率；
13.(2)本技术中由于多通道并行管路的内径不再受到吹胀工艺的限制，所以可以将多通道并行管路做得更细，甚至做成直径当量小于0.1mm的微通道换热器，从而可以提高单位面积上的布管数量，提高换热效率；
14.(3)本技术中通过多个集气管通道沿着进管和出管之间间隔设置，从而缩短了换热介质的流动路径，使其流动和换热更加均匀；
15.(4)本技术中的板式换热器可以无需弯折集气管通道和多通道并行管路，减小了制备难度，也避免了弯折操作带来的流道的流动和强度不均匀的缺陷；
16.(5)本技术中的集气管通道和多通道并行管路都由两块板耦合形成，除了减少了单独制备集气管通道和多通道并行管路的成本外，还减小了产品的尺寸，从而减少了安装空间和运输成本。
附图说明
17.图1是本技术的板式换热器的一种实施例。
18.图2是设有翅片的板式换热器的结构示意图。
19.图3是两块金属板耦合形成本技术的板式换热器的示例。
20.图4是对板式换热器再次加工形成的立体形状换热器的示例。
具体实施方式
21.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本技术的实施例进行详细说明。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任意组合。
22.如图1所示，本技术的具有多通道并行耦合管路的板式换热器包括进管1、集气管通道21、多通道并行管路22和出管3，多个集气管通道21沿着进管1和出管3之间的流向间隔设置，进管1和出管3分别与一根集气管通道21连接，相邻集气管通道21之间连接有多通道并行管路22，本技术的集气管通道21和多通道并行管路22由两块金属板耦合形成。本技术中金属板的耦合是指两块金属板相匹配，从而在两者之间形成换热介质所流经的通道。需要说明的是，本技术中的金属板只是为了举例的需要，本领域技术人员当然知晓其还可以采用其他可能的材质。另外，也可以在整根集气管通道内部设置挡流板来实现将整根集气管通道分隔成本技术中的多个集气管通道的相同目的，由于分隔后的集气管通道实际上跟单独的集气管通道效果完全一样，所以本技术的保护范围涵盖了在单根集气管通道内部设置挡流板的情形。
23.在图1所示实施例中，多个集气管通道21相对间隔排列在换热器的两侧，进管1与首根集气管通道连接，出管3与末根集气管通道连接；首根集气管通道与第二根集气管通道相对交错布置，两者之间连接有多通道并行管路；第二根集气管通道与第三根集气管通道相对交错布置，两者之间也连接有多通道并行管路；依次类推；其中多通道并行管路与集气管通道之间均为垂直连接。集气管通道21和多通道并行管路22均耦合形成在两块金属板之间。
24.换热介质从进管1进入两块耦合的金属板2所形成的集气管通道21，并由集气管通道21对换热介质进行均匀分配后进入多通道并行管路22。为了便于使换热介质在多通道并行管路22分布均匀，将集气管21进行多次分段。换热介质在多通道并行管路22多次迂回流动后，进入出管3，并最终流出本技术的换热器，图中箭头示意了换热介质流动的方向。换热介质在集气管通道21、多通道并行管路22流动过程中，与金属板2进行换热，将能量传给金属板2，然后金属板2所形成的换热面与周围环境发生热交换。
25.为了使本技术的换热器进一步增大换热面积，可以在金属板2上设置翅片4，如图2所示，从而使其可以在强制对流的运用场景下使用。金属板2上可以设有定位件23，该定位件确定了两块金属板进行装配耦合时相互之间尺寸，以便两块板之间形成符合既定要求的通道。定位件23可以是定位柱、定位孔等，本技术中采用定位孔。
26.本技术的进管1、出管3可以是由铜、铝、不锈钢等金属材料制成，所采用管材与金属板2相关，以便易于实现换热介质所流动的通道密封。同时具有一定的厚度以便形成一定的强度承受其内换热介质所产生的压力。管路的径向截面形状可以是三角形、四边形等多边形，也可以是圆形、椭圆形。
27.本技术的金属板2可以是由铜、铝、不锈钢等金属材料制成。金属板2除在集气管通道21与多通道并行管路22的连接间隙处形成通道外，其余地方都是密封在一起，使集气管通道21与多通道并行管路22形成密封结构。金属板2可以通过粘胶连接密封或者钎焊连接密封，其密封的手段主要与在集气管通道21与多通道并行管路22中换热介质存在或流动所产生的压力有关，所形成的密封必须能够承受产生的压力，不至于金属板的其他地方产生间隙。
28.本技术的金属板i与金属板ii，两者是耦合关系，不存在前后、上下、左右之分，金属板i和金属板ii上都可以形成凹槽或者凸筋，当金属板i和金属板ii耦合在一起时，就形成通道。如图3所示，显示了金属板之间耦合的不同情形。本技术的金属板i和金属板ii上形
成的凹槽或者凸筋，可以通过冲压等工艺方式对金属板加工而成。为了进一步加强换热介质在通道内的换热效率，可以将在凹槽或者凸筋压制成螺纹形状。本技术的金属板i与金属板ii外露在换热环境时，为了使换热器不受腐蚀而影响使用寿命，可以选择在金属板i与金属板ii的外露面进行表面防腐蚀处理。
29.本技术的集气管通道21也是由金属板2所形成，其通道在径向截面上可以三角形、四边形等多边形，也可以是圆形、椭圆形。如图1所示，为了保证多通道并行管路22中换热介质流动均匀，集气管通道21可以分割成很多段，每一段集气管通道21与一定数量的多通道并行管路22相连通。
30.本技术的多通道并行管路22也是由金属板2所形成，其与集气管通道21相连通。多通道并行管路22径向截面上可以三角形、四边形等多边形，也可以是圆形、椭圆形。为了进一步在管内形成换热微通道效应，多通道并行管路22径向截面形状的当量直径可以设定为0.1～4.0mm，优选为1
‑
3mm；集气管通道21径向截面形状的当量直径优选为6
‑
10mm。
31.本技术的换热器可以是一板式换热器，也可以对板式换热器进行再次加工形成一定空间容积结构的立体形状换热器，如图4所示。
32.本技术还涉及一种使用如上所述的板式换热器的换热设备，其可以是例如冰箱、空调、热水器、电池换热箱等，换热设备除板式换热器以外的部件均可以采用现有技术，本技术中不再赘述。
33.虽然本技术所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本技术而采用的实施方式，并非用以限定本技术。任何本技术所属技术领域内的技术人员，在不脱离本技术所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本技术的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。