本發(fā)明涉及換熱器領(lǐng)域，具體地，涉及具有膠囊狀凸包和凹陷的換熱板及換熱器。尤其地，涉及一種帶有平底的膠囊狀凸包和凹陷的換熱板，及其組成換熱流道的高性能換熱器。

背景技術(shù)：

1、高性能換熱器性能對(duì)于提高能源動(dòng)力系統(tǒng)效率至關(guān)重要。高性能換熱器意味著在實(shí)現(xiàn)相同換熱量的條件下，可以節(jié)約材料，減小換熱體積以及降低泵或風(fēng)機(jī)的能耗。

2、在換熱器的應(yīng)用中，大多采用空氣-空氣板式換熱器，或者液體-空氣板式換熱器。這些換熱器通常由多個(gè)金屬換熱薄片層疊拼接而成，常用的金屬如鋁、銅或不銹鋼等。在換熱器中，相鄰金屬換熱片之間形成間距為數(shù)個(gè)毫米的換熱流道。為增強(qiáng)換熱性能，這些金屬換熱片表面上通常加工有波紋結(jié)構(gòu)以強(qiáng)化換熱，但這也使得換熱流道流阻顯著增大。另一方面，對(duì)于薄金屬換熱片，狹窄的換熱流道之間還需要有支撐結(jié)構(gòu)，以固定換熱流道間距，這帶來了流動(dòng)擾動(dòng)，強(qiáng)化傳熱并提高了流阻。

3、現(xiàn)有板式換熱器另一個(gè)問題是，每片換熱片沖壓出人字形或魚骨形波紋，相鄰換熱片堆疊使得流體在上、下板的人字形波紋交叉形成的通道間串流，流阻很大，并且通道內(nèi)流動(dòng)存在不均勻或流動(dòng)死區(qū)，這限制了換熱器性能的提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種具有膠囊狀凸包和凹陷的換熱板及換熱器。

2、根據(jù)本發(fā)明提供的一種具有膠囊狀凸包和凹陷的換熱板，包括換熱片、凸包以及凹陷，換熱片上分布有列陣排列的凸包和凹陷，凸包和凹陷偏向相同或不同，且凸包和凹陷的傾斜角為α；

3、在上下相鄰的兩個(gè)換熱片中，上下相鄰的凸包和凹陷沿軸向上分別交替布置，且上下相鄰的凸包之間的傾斜方向相反，上下相鄰的凹陷之間的傾斜方向相反，凸包之間、凹陷之間形成一定的偏轉(zhuǎn)角度β，且凸包相互堆疊接觸形成接觸面。

4、優(yōu)選的，傾斜角α相對(duì)于縱軸方向上的角度為0-90°，偏轉(zhuǎn)角度β的角度為10°-90°。

5、優(yōu)選的，接觸面處于相接觸的凸包的一端，且接觸面距離相近的凸包端部為0.1-0.5l，l為凸包的長度。

6、優(yōu)選的，相鄰兩個(gè)換熱片包括上換熱片和下?lián)Q熱片，上換熱片上設(shè)有凸包和凹陷，下?lián)Q熱片上設(shè)有鄰近凸包和鄰近凹陷，凸包一端位于鄰近凹陷上方，凹陷一端位于下側(cè)換熱片中鄰近凸包上方；

7、凸包的高度為0.1mm-10mm,凸包的長度為高度的1.0-20倍；凹陷的深度為0.1mm-10mm，凹陷的長度為深度的1.0-20倍。

8、優(yōu)選的，凸包和凹陷沿縱向方向交錯(cuò)布置，且在橫向上具有0-90°的傾斜角度。

9、優(yōu)選的，凸包和凹陷沿橫向方向交錯(cuò)布置，且在縱向上具有不同朝向的傾斜角度。

10、優(yōu)選的，換熱片之間設(shè)有換熱流道，換熱流道通過凸包和凹陷實(shí)現(xiàn)擾流/導(dǎo)流作用。

11、優(yōu)選的，凸包的高度小于換熱流道高度，凸包和凹陷向換熱流道中間收縮進(jìn)而降低壓損，且凸包在換熱流道壁面上產(chǎn)生螺旋渦流流動(dòng)。

12、優(yōu)選的，凸包和凹陷的形狀包括底部為平面的長圓形、膠囊形、卵形以及橄欖球形，凸包和凹陷的截面包括梯形、帶有圓弧邊的梯形、帶有平底的部分圓截面中的一個(gè)或多個(gè)，且平底的寬度為凸包或凹陷寬度的0-1.0倍。

13、本發(fā)明還提供了一種換熱器，包括具有膠囊狀凸包和凹陷的換熱板。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

15、(1)本發(fā)明通過傾斜且具有一定長度的凸包實(shí)現(xiàn)在換熱壁面上產(chǎn)生螺旋渦流流動(dòng)，高效地強(qiáng)化傳熱；相鄰換熱板的凸包配合凹陷，有利于減少流道中流動(dòng)阻礙，有利于該流道中流體流動(dòng)減小壓損；并使流道的上下壁面和左右方向交替地收縮和擴(kuò)張，從而使流體交替地與相鄰壁面的凸包和凹陷相互作用，并在左右方向上產(chǎn)生振蕩流動(dòng)，并且傾斜的長凹陷和長凸包都產(chǎn)生螺旋渦流，高效地強(qiáng)化傳熱；

16、(2)本發(fā)明中上下?lián)Q熱片中的凸包傾斜且具有一定長度，有利于兩者接觸堆疊，改進(jìn)了換熱器加工可靠性；并且換熱板表面一定長度的凸包和凹陷能夠在換熱通道內(nèi)產(chǎn)生更大范圍的渦流強(qiáng)化傳熱，這有利于減少需加工的凸包和凹陷的數(shù)量，改進(jìn)了加工實(shí)現(xiàn)性；上下凸包在兩者的端部附近相互接觸，有利于凸包在各自的換熱板表面產(chǎn)生渦流強(qiáng)化傳熱，流阻低，產(chǎn)生的尾流較小；

17、(3)本發(fā)明形成的凹凸包之間的換熱流道，凸包和凹陷起到很好的流動(dòng)組織及擾流/導(dǎo)流作用，極大地提高了換熱性能，并且換熱流道內(nèi)流動(dòng)分配更均勻，流阻較低。

技術(shù)特征：

1.一種具有膠囊狀凸包和凹陷的換熱板，其特征在于，包括換熱片、凸包(20)以及凹陷(24)，所述換熱片上分布有所述凸包(20)和所述凹陷(24)，所述凸包(20)和所述凹陷(24)偏向相同或不同，且所述凸包(20)和所述凹陷(24)的傾斜角為α；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有膠囊狀凸包和凹陷的換熱板，其特征在于，傾斜角α相對(duì)于縱軸方向上的角度為0-90°，偏轉(zhuǎn)角度β的角度為10°-90°。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有膠囊狀凸包和凹陷的換熱板，其特征在于，所述接觸面(30)處于相接觸的所述凸包(20)的一端，且所述接觸面(30)距離相近的所述凸包(20)端部為0.1-0.5l，l為所述凸包(20)的長度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有膠囊狀凸包和凹陷的換熱板，其特征在于，相鄰兩個(gè)所述換熱片包括上換熱片(1)和下?lián)Q熱片(2)，所述上換熱片(1)上設(shè)有所述凸包(20)和所述凹陷(24)，所述下?lián)Q熱片(2)上設(shè)有鄰近凸包(10)和鄰近凹陷(14)；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有膠囊狀凸包和凹陷的換熱板，其特征在于，所述凸包(20)和所述凹陷(24)沿縱向方向交錯(cuò)布置，且在橫向上具有0-90°的傾斜角度。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有膠囊狀凸包和凹陷的換熱板，其特征在于，所述凸包(20)和所述凹陷(24)沿橫向方向交錯(cuò)布置，且在縱向上具有不同朝向的傾斜角度。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有膠囊狀凸包和凹陷的換熱板，其特征在于，所述換熱片之間設(shè)有換熱流道(100)，所述換熱流道(100)通過所述凸包(20)和所述凹陷(24)實(shí)現(xiàn)擾流/導(dǎo)流作用。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有膠囊狀凸包和凹陷的換熱板，其特征在于，所述凸包(20)的高度小于所述換熱流道(100)高度，所述凸包(20)和所述凹陷(24)向所述換熱流道(100)中間收縮進(jìn)而降低壓損，且所述凸包(20)在所述換熱流道(100)壁面上產(chǎn)生螺旋渦流流動(dòng)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有膠囊狀凸包和凹陷的換熱板，其特征在于，所述凸包(20)和所述凹陷(24)的形狀包括底部為平面的長圓形、膠囊形、卵形以及橄欖球形，所述凸包(20)和所述凹陷(24)的截面包括梯形、帶有圓弧邊的梯形、帶有平底的部分圓截面中的一個(gè)或多個(gè)。

10.一種換熱器，其特征在于，包括權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的具有膠囊狀凸包和凹陷的換熱板。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種涉及換熱器領(lǐng)域的具有膠囊狀凸包和凹陷的換熱板及換熱器，包括換熱片、凸包以及凹陷，換熱片上分布有列陣排列的凸包和凹陷，凸包和凹陷具有平底，凸包和凹陷具有傾斜角；在上下相鄰的兩個(gè)換熱片中，上下相鄰的凸包和凹陷沿軸向上分別交替布置，且上下相鄰的凸包之間的傾斜方向相反，上下相鄰的凹陷之間的傾斜方向相反，凸包之間、凹陷之間形成一定的偏轉(zhuǎn)角度，且凸包相互堆疊接觸形成接觸面。本發(fā)明通過凸包高效傳熱；凸包與凹陷相互配合，有利于流體流動(dòng)減小壓損；并使流道形成在上下和左右方向的交替收縮和擴(kuò)張，有利于凸包和凹陷在各自的換熱板表面產(chǎn)生渦流強(qiáng)化傳熱，并使流動(dòng)分布更均勻，產(chǎn)生的尾流較小，流阻更低。

技術(shù)研發(fā)人員：饒宇,謝嘉駿,張?jiān)铝?br/>受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21