專利名稱：螺線形通道熱交換器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬熱交換器類，是供空調(diào)器、熱回收等場合使用的螺線形通道熱交換器;特別適用于氣-氣之間或液-液之間的同質(zhì)流體間的熱交換。
常用的用導熱性良好的材料制成管道和翅片組成的翅片式熱交換器，其熱交換由二種溫度的流體分別從管道內(nèi)外與翅片間流過完成。這種熱交換器在熱交換過程中，因管道內(nèi)外流體的流通截面，路徑等不同，流阻差異大;因管道外流體的流向與管道軸向相交，發(fā)生在流向下方，管道后的氣流死區(qū)使傳熱工況惡化;因?qū)岵牧现袩醾鲗У穆窂讲煌瑹醾鲗г诓牧现械臒嶙璨町惔?，因?nèi)外熱交換面積不同，內(nèi)外熱交換面上的單位面積熱交換率差異大。以上差異及問題不利于流體之間的熱交換，特別不利于同質(zhì)流體間的熱交換。另一方面，隨著人們對熱交換器的性能，體積等各方面要求的提高，翅片式熱交換器管道內(nèi)外結(jié)構(gòu)日趨合理，但復雜化;容積熱交換面積增大，體積減小但流通空間減小;使翅片式熱交換器因使用中塵污復積導致性能降低后，清洗恢復工作困難，常使高效設備卻低效使用，造成能源及材料的浪費。
針對上述問題，本發(fā)明目的，用等厚板作熱傳導壁，減小熱傳導在材料內(nèi)的熱阻差;用螺線形通道減小熱交換雙方流體的流阻和流阻差;利用同一板材的兩個面，作為熱交換中的兩個熱交換面，減小雙方單位面積熱交換率差;用可拆性疊合套裝結(jié)構(gòu)，便利使用中因塵污復積導致性能降低后的清洗恢復和維修。
本發(fā)明用螺紋板、夾板和流向分配器，通過疊合套裝制成螺線形通道熱交換器達到上述目的。其螺紋板用等厚度薄板制成，螺紋板上制有依次排布的深度一致的螺線形走向的螺紋溝道，這些螺線形走向的螺紋溝道可單溝盤繞，可多溝并行盤繞;溝道截面在等同的前提下可取不同的圖形;無論左旋或右旋，或左右旋互連成一條溝道的，其兩頭分別連通流體進出總口。螺紋板一個面的溝道確定也包括了另一面溝道的確定，兩個面的溝道一板相隔，相互平行。其夾板是螺紋板上的溝道形成通道的封合件。夾板與螺紋板相合，螺紋板上螺紋溝道的溝沿口與夾板相合密封，形成沿口與夾板間整個溝道長度的密封螺線，這些螺線在同一平面上相互并行，完成同一個面的螺線形走向的溝道間隔離;另一方面，夾板用于螺紋板之間時，是兩塊螺紋板之間的通道層隔板。流向分配器上順著軸線方向，將徑向園分成等角度的偶數(shù)對分配槽;分配槽用槽間分隔板，槽端擋板頭尾相連旋轉(zhuǎn)成形。分配槽的槽數(shù)和槽的寬度由螺紋上的通道進出口決定;槽的長度由螺紋板、夾板的疊厚決定。流向分配器的外形同螺紋板、夾板上的流體進出總口相配。將上述螺紋板、夾板和流向分配器按順序疊合套裝的螺線形通道熱交換器具有以下一些優(yōu)點1、本發(fā)明的螺線形通道熱交換器的冷熱流體通道之間是等厚板構(gòu)成的熱傳異壁，其熱阻小和熱阻差小。
2、本發(fā)明的螺線形通道熱交換器的冷熱流體通道是螺線形通道，具有流線形結(jié)構(gòu)的相同特點，致使流體的流阻小，流阻差小。
3、本發(fā)明的螺線形通道熱交換器的冷熱流體間的熱交換面積是同一板材的兩個面，使熱交換流體雙方的單位面積熱交換率差小。
4、本發(fā)明的螺線形通道熱交換器的流向分配器上分配槽的等角度和整個分配器的園筒形，使實際使用中流體方向和熱交換通道的變換比較容易。
5、因本發(fā)明的螺線形通道熱交換器的疊合套裝結(jié)構(gòu)，便利了使用中因塵污復積導致性能降低后的拆洗恢復和維修。
下面對本發(fā)明的內(nèi)容通過附圖
所示的實施例作進一步的描述。參見圖一至圖六。
圖一是本發(fā)明螺線形通道熱交換器的實施例的側(cè)視局部剖視圖。
圖二是圖一中八通道等三角截面互旋對稱螺紋板8的視圖。
圖三是圖二中Ⅰ-Ⅰ放大剖面。
圖四是圖一中平夾板18的視圖。
圖五是圖一中八通道流向分配器19的主視圖。
圖六是圖五的左視圖。
如圖所示，本發(fā)明的螺線形通道熱交換器的一個實施例中，螺線形通道熱交換器1的通道體2由二種部件構(gòu)成，n塊八通道等三角截面互旋對稱螺紋板8和n+1塊平夾板18，套裝在通道體2的流體進出總口13中的八通道流向分配器19有2只。本實施例螺線形通道熱交換器1以中軸線3、軸心位置14成軸對稱結(jié)構(gòu)，箭頭4、5、6、7分別為高溫和低溫流體的流向。述說其工作前，先將螺紋板8、夾板18、流向分配器19的結(jié)構(gòu)及工況述說如下如圖所示，螺紋板8中，在四周非通道區(qū)分布著六個按裝定位孔9;螺線10按規(guī)律分布在二個不同高度的平面上;螺線10從流體進出總口13a的邊沿區(qū)起，先左旋后右旋至流體進出總口13b的邊沿區(qū)止;在螺線10的兩端，通道截面變形區(qū)11和截面變形過渡線12勻布在流體進出總口13的周邊;軸心位置14是螺紋板8的軸對稱結(jié)構(gòu)的軸心線垂交處;平夾板18是按螺紋板1的平面投影制成的平板。
螺線形通道的形成，由螺紋板8的兩面相貼平夾板18完成。螺紋板8上的螺線10，這里不考慮重復，從外向內(nèi)數(shù)按奇數(shù)螺線10在同一平面上，偶數(shù)螺線10則在另一平面上的規(guī)律分布;當與平夾板相貼時，螺線10成為通道之間的密封線;如螺線10a和10c是溝形道15a的二條密封線，螺線10b和10d是峰形道15b的二條密封線，以此類推至所有螺線和溝形道與峰形道的組合。由于結(jié)構(gòu)形成需要，外層螺線10a須加輔助螺線形成封閉的螺線10a。流體進出總口13的周邊上的八個通道截面變形區(qū)14成星狀勻布，分別由等三角通道截面15變形為矩形截面流體進出口16形成，變形過渡線12在矩形進出口16中為過渡線17。八個通道口按奇數(shù)或偶數(shù)分組，分別屬螺紋板8兩面的溝形通道或峰形通道，這兩種通道一板相隔，相互平行。同螺紋板的通道口及流體進出總口相配的流向分配器19中，由槽端扇形擋板22和槽間隔板23構(gòu)成分配槽24。流體沿箭頭20、21、25、26進出分配槽24，完成流體流向控制和分配，弧行箭頭27，指轉(zhuǎn)動一個分配槽24的角度，可完成通道和流向或其一的轉(zhuǎn)換。流向分配器對制造時的材料無特殊要求，本實施例中使用非金屬注塑而成。
熱交換流體由流向分配器完成流向控制和通道分配，當熱交換的兩種流體沿箭頭20和21進入流向分配器19的兩端時，左端箭頭20所示的一部分沿箭頭20a進入分隔板23a和23b形成的分配槽24a中，被槽端扇形擋板22b擋住又沿箭頭25a所示徑向流出，進入相對應的矩形口螺線形通道;右端箭頭21所示的一部分，沿箭頭21a進入分隔板23b和23c形成的分配槽24b中，被槽端扇形擋板22a擋住時，沿箭頭26a所示徑向流出，進入相對應的矩形口螺線形通道;流向分配器19上的八個分配槽由八塊槽端扇形擋板22和八塊分隔板23頭尾相連并繞同一軸線旋轉(zhuǎn)成形，構(gòu)成相間相嵌的在軸向上分成二組，徑向上為八個相等角度的分配槽24的結(jié)構(gòu)，達到二種溫度的流體導向和分配，實際使用中，若使一個流向分配器19轉(zhuǎn)動一個槽的角度，就可完成冷熱通道和流向或二者之一的轉(zhuǎn)換。
如圖一所示，將上述三種部件疊合組裝時，應將二只流向分配器19的分配槽24分別對準縱列熱交換通道的矩形進出口16，組成完整的熱交換通道。這種螺線形通道熱交換器1進行熱交換時，當高溫流體13沿箭頭4方向流入流向分配器19a的一組共四個分配槽24中，被槽端扇形擋板22擋住，又從分配槽流向?qū)钠鏀?shù)或偶數(shù)列矩形進出口16進入等三角截面通道中，經(jīng)左旋和右旋流動，從右側(cè)流向分配器19b中一組的四個分配槽24中轉(zhuǎn)向上部，沿箭頭5流出;同時間內(nèi)低溫流體沿箭頭6方向，從流向分配器19b的另一組的四個分配槽24徑向流進相對應的矩形進出口16進入等三角截面通道中，經(jīng)左旋和右旋流動，從左側(cè)流向分配器19a下部另一組的四個分配槽24，沿箭頭7方向流出，完成熱交換過程。在上述熱交換過程中，冷熱流體間上下左右相互平行、一板相隔、熱阻小;除外表通道所有內(nèi)層通道均處在一種熱通道包圍冷通道，冷通道包圍熱通道的相互嵌圍的高效熱交換狀態(tài)，冷熱通道截面的相同性和流動過程的流線性，使冷熱流體流阻小、流阻差小;這種螺線形通道熱交換器的疊裝式結(jié)構(gòu)，方便了因塵污復積導致性能降低后的拆洗恢復性能的工作和因個別部件損壞后的更換維修。
權利要求
1.螺線形通道熱交換器的特征在于熱交換過程由冷熱流體流過一板相隔、相互嵌圍的螺線形通道完成。冷熱流體由流向分配器控制和分配進入螺線形通道，構(gòu)成螺線形熱交換器的螺紋板、夾板和流向分配器用疊合套裝的方式完成。
2.權利要求1所述的螺線形通道熱交換器的特征在于熱交換過程中冷熱流體流過的螺線形通道由螺紋板和夾板相合構(gòu)成。冷熱流體通道一板相隔、相互平行，并處于冷通道包圍熱通道，熱通道包圍冷通道的互圍互嵌狀態(tài)。冷熱通道的兩端分別連通一個流體進出總口。由與流體進出總口相配的流向分配器中相對應的分配槽完成冷熱流體的分配。
3.權利要求2所述的螺線形通道熱交換器的特征在于用螺紋板和夾板構(gòu)成冷熱流體通道，在于螺紋板上盤繞排布著相互平行、深度一致的一條或二條以上的螺線形的螺紋溝，這些螺線形的螺紋溝或左旋、或右旋，或相連成互旋形，其兩端分別連通流體進出總口，其溝通截面采用等三角形，或矩形或其它可構(gòu)成溝道的截面。
4.權利要求3所述的螺線形通道熱交換器的特征在于熱交換過程中冷熱流體流過的螺線形通道由螺紋板上的螺紋溝和夾板合成。其螺線形螺紋溝在非矩形截面溝道時，溝道兩端連通流體進出總口處有一變形區(qū)，完成溝道的非矩形截面變矩形截面的變換。
5.權利要求2所述的螺線形通道熱交換器的特征在于由螺紋板和夾板合成的螺線形通道的兩端所連通的流體進出總口的徑向上，等角度排布著偶數(shù)列矩形通道口，這些矩形通道口與流向分配器的分配槽相對應構(gòu)成熱交換分配的縱列通道口。
6.權利要求5所述的螺線形通道熱交換器的特征在于與螺紋板相合的構(gòu)成流體通道的夾板是按螺紋板平面投影制成。
7.權利要求1所述的螺線形通道熱交換器的特征在于熱交換冷熱流體流入螺線形通道由流向分配器控制和分配。流向分配器的徑向外園與螺紋板上的流體進出總口相配，其長度同螺紋板、夾板的疊厚相配，沿徑向園周等角度地勻布著同螺紋板上的通道口相對應的偶數(shù)對分配槽，其分配槽由槽端扇形擋板和槽間隔板構(gòu)成。
全文摘要
一種用螺紋板、夾板和流向分配器組裝的螺線形通道熱交換器，用螺紋板的兩面的螺紋溝和夾板合成螺線形熱交換流體通道，用流向分配器控制和分配進入熱交換通道的流體。其冷熱流體通道在熱交換過程中相互平行、一板相隔，處于一種相互嵌圍的高效熱交換狀態(tài)。其疊合套裝式結(jié)構(gòu)，有利于拆洗和維修。
文檔編號F28D7/00GK1061278SQ9110460
公開日1992年5月20日 申請日期1991年7月5日 優(yōu)先權日1991年7月5日
發(fā)明者孫喜權 申請人:孫喜權