阅读说明：本技术 一种换热板及微通道换热器 (Heat exchange plate and micro-channel heat exchanger ) 是由 魏志国 林原胜 柯志武 王苇 柯汉兵 李勇 李邦明 肖颀 王俊荣 吴君 黄崇海 于 2020-06-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及热交换技术领域,公开了一种换热板及微通道换热器。换热板的一板面开设有流体入口、流体出口和多个流体通道,每一个流体通道的两端分别连通流体入口与流体出口,多个流体通道的通道长度与通道宽度相适配,以使多个流体通道对正向流动的流体的阻力相等。本发明实施例提供的换热板通过对应设置多个流体通道的通道长度与通道宽度,使得多个流体通道对正向流动的流体的阻力相等,有利于流体均匀地分配至多个流体通道,从而改善了现有的微通道换热器因流体流量分配不均,造成局部受热不匀而引起逆流的问题。(The invention relates to the technical field of heat exchange and discloses a heat exchange plate and a micro-channel heat exchanger. The heat exchange plate is characterized in that a plate surface of the heat exchange plate is provided with a fluid inlet, a fluid outlet and a plurality of fluid channels, two ends of each fluid channel are respectively communicated with the fluid inlet and the fluid outlet, and the channel lengths of the fluid channels are matched with the channel width so that the resistance of the fluid channels to the fluid flowing in the forward direction is equal. The heat exchange plate provided by the embodiment of the invention has the advantages that the channel lengths and the channel widths of the multiple fluid channels are correspondingly arranged, so that the resistance of the multiple fluid channels to the fluid flowing in the forward direction is equal, the fluid is uniformly distributed to the multiple fluid channels, and the problem of reverse flow caused by local uneven heating due to uneven fluid flow distribution of the conventional micro-channel heat exchanger is solved.)

一种换热板及微通道换热器

技术领域

本发明涉及热交换技术领域，特别是涉及一种换热板及微通道换热器。

背景技术

微通道换热器是换热通道当量直径在10μm～1000μm的换热器，是一种新型高效换热器。与传统换热器相比，微通道换热器具有比表面积大，设备紧凑等突出优点。此外，由于换热器结构紧凑，因此设备抗压性能好，可靠性较高，在制冷空调、能源动力等诸多领域具有广泛应用前景。

通常情况下，微通道换热器内流场状态较为稳定，传热过程可以连续进行，现有的微通道换热器内各流体通道的通道宽度通常是相等的，但各流体通道的通道长度通常是不相等的，这样就会造成各流体通道对流体的阻力不相等，从而易造成微通道换热器的各流体通道内的流体流量分配不均的问题，各流体通道内的流体流量分配不均会造成通道内局部过热，通道内局部过热会导致通道内流体受热膨胀(或者会导致流体在近饱和状态下发生局部扰动引起相变)而导致压力突变，这样往往会造成通道内发生瞬时逆流现象，特别是对于那些容易发生受热不匀或者相变的流体更易发生瞬时逆流现象。而发生瞬时逆流现象会显著影响微通道换热器的传热效率，特别是在驱动力较低的情况下(例如自然循环式换热器)，可能会导致传热过程停滞，影响热源用户的可靠散热。

发明内容

本发明实施例提供一种换热板及微通道换热器，用于解决或部分解决现有的微通道换热器的各流体通道内的流体流量分配不均的问题。

本发明实施例提供一种换热板，所述换热板的一板面开设有流体入口、流体出口和多个流体通道，每一个所述流体通道的两端分别连通所述流体入口与所述流体出口，多个所述流体通道的通道长度与通道宽度相适配，以使多个所述流体通道对正向流动的流体的阻力相等。

其中，多个所述流体通道对反向流动的流体的阻力相等；和/或，多个所述流体通道对正向流动的流体的阻力小于对反向流动的流体的阻力。

其中，多个所述流体通道的入口呈环绕所述流体入口布置；和/或，

多个所述流体通道的出口呈环绕所述流体出口布置；和/或，

多个所述流体通道的入口均与所述流体入口相间隔，且多个所述流体通道的入口与所述流体入口的间距相等，所述换热板设置有所述流体通道的板面上开设有入口流体分配槽，所述入口流体分配槽位于所述流体入口与多个所述流体通道的入口之间，所述流体入口通过所述入口流体分配槽连通多个所述流体通道的入口；和/或，

多个所述流体通道的出口均与所述流体出口相间隔，且多个所述流体通道的出口与所述流体出口的间距相等，所述换热板设置有所述流体通道的板面上开设有出口流体汇集槽，所述出口流体汇集槽位于所述流体出口与多个所述流体通道的出口之间，所述流体出口通过所述出口流体汇集槽连通多个所述流体通道的出口。

其中，所述流体入口与所述流体出口在第一方向上相间隔，所述流体通道包括靠近所述流体入口的入口段、靠近所述流体出口的出口段、以及沿所述第一方向延伸且连通所述入口段与所述出口段的换热段；多个所述流体通道的换热段在第二方向上呈并排设置，其中，所述第一方向与所述第二方向相交。

其中，多个所述流体通道包括中部流体通道、以及分设于所述中部流体通道在所述第二方向上的两侧的多个侧部流体通道，其中：

多少所述侧部流体通道的入口段均呈弧形通道设置且越远离所述中部流体通道弯曲程度越大；和/或，

多少所述侧部流体通道的出口段均呈弧形通道设置且越远离所述中部流体通道弯曲程度越大。

其中，所述换热段对正向流动的流体的阻力小于对反向流动的流体的阻力。

其中，所述换热段包括主脉道和支脉道，所述主脉道沿所述第一方向延伸，所述主脉道在所述第二方向上的两侧均连通设置有所述支脉道，所述支脉道的入口相对于所述支脉道的出口呈靠近所述流体出口设置，所述支脉道的入口连通所述主脉道，所述支脉道的出口连通相邻的所述换热段的支脉道的出口。

其中，所述支脉道在从所述支脉道的入口到出口的方向上呈逐渐远离所述主脉道设置。

其中，所述换热板上且位于所述多个流体通道的***开设有第一流通口和第二流通口，所述流体入口、所述流体出口、所述第一流通口和所述第二流通口分别位于一个平行四边区域的四个转角处，所述流体入口和所述流体出口呈对角设置，所述第一流通口和所述第二流通口呈对角设置。

本发明实施例还提供一种微通道换热器，包括如上所述的换热板。

本发明实施例提供的换热板通过对应设置多个流体通道的通道长度与通道宽度，使得多个流体通道对正向流动的流体的阻力相等，有利于流体均匀地分配至多个流体通道，从而改善了现有的微通道换热器因流体流量分配不均，造成局部受热不匀而引起逆流的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中的一种换热板的结构示意图；

图2为流体在图1中换热段内正向流动的流线图；

图3为流体在图1中换热段内反向流动的流线图；

图4为与图1中换热板配合的等宽换热板的结构示意图；

附图标记说明：换热板100、流体入口1、流体出口2、流体通道3、入口段31、出口段32、换热段33、主脉道331、支脉道332、入口流体分配槽4、出口流体汇集槽5、第一流通口6、第二流通口7、等宽换热板200、通道入口210、通道出口220、换热通道230、第一连通口240、第二连通口250。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供了一种换热板，该换热板能运用于微通道换热器，如图1所示，换热板100的一板面开设有流体入口1、流体出口2和多个流体通道3。其中，流体通道3是不贯穿换热板100的，可以采用激光、化学蚀刻等方法在换热板100(换热板100的材质通常为金属)上加工流体通道3；而流体入口1和流体出口2是贯穿换热板100的，可以采用蚀刻透或冲压等方式在换热板100上加工流体入口1和流体出口2。以换热板100设置有流体通道3的板面为换热板100的正面，换热板100与正面相背的一板面为换热板100的反面，当多个换热板100进行层叠时，任意相邻两个换热板100中一个的正面与另一个的反面贴合，以通过该另一个的反面盖合该一个的正面上的多个流体通道3。

每一个流体通道3的两端分别连通流体入口1与流体出口2，多个流体通道3的通道长度与通道宽度相适配，以使多个流体通道3对正向流动的流体的阻力相等。其中，正向为从流体通道3的入口到流体通道3的出口的方向，反向为从流体通道3的出口到流体通道3的入口的方向。而流体通道3的通道长度是指流体通道3在流体通道3的延伸方向上的尺寸，流体通道3的通道宽度是指流体通道3在与流体通道3的延伸方向垂直的方向上的尺寸。流体通道3对流体的阻力的大小是跟流体通道3的通道长度和通道宽度等因素相关的，在流体通道3的通道宽度确定的情况下，流体通道3的通道长度越长，流体通道3对流体的阻力越大，流体通道3的通道长度越短，流体通道3对流体的阻力越小；在流体通道3的通道长度确定的情况下，流体通道3的通道宽度越窄，流体通道3对流体的阻力越大，流体通道3的通道宽度越宽，流体通道3对流体的阻力越小。多个流体通道3的通道长度与通道宽度相适配可以是以多个流体通道3中的一个作为基准流体通道3，去调整其他流体通道3的通道长度和/或通道宽度，以使多个流体通道3对正向流动的流体的阻力相等，例如，当其他流体通道3中的任意一个流体通道3的通道长度比基准流体通道3的通道长度长时，可以相对于基准流体通道3的通道宽度加宽该任意一个流体通道3的通道宽度；当其他流体通道3中的任意一个流体通道3的通道长度比基准流体通道3的通道长度短时，可以相对于基准流体通道3的通道宽度减小该任意一个流体通道3的通道宽度。由于多个流体通道3对正向流动的流体的阻力相等，这样在流体从流体入口1流向流体出口2时，自流体入口1处进入的流体能较为均匀地分配至多个流体通道3。

为了自流体入口1处进入的流体能更为均匀地分配至多个流体通道3，可以限定多个流体通道3的入口与流体入口1的间距相等，这样流体入口1的口缘到每一个流体通道3的入口处的距离都相等，有利于让自流体入口1处进入的流体均匀地分配至多个流体通道3。而多个流体通道3的入口与流体入口1的间距相等可以是间距均为零，即多个流体通道3的入口均直接与流体入口1连通；还可是如图1所示，在本实施例中，多个流体通道3的入口均与流体入口1相间隔，且多个流体通道3的入口与流体入口1的间距相等，换热板100设置有流体通道3的板面上开设有入口流体分配槽4，入口流体分配槽4位于流体入口1与多个流体通道3的入口之间，流体入口1通过入口流体分配槽4连通多个流体通道3的入口。通过入口流体分配槽4的设置，不但能减小流体入口1附近的流阻，还可以避免流体入口1附近发生宏观尺度的漩涡而引起各流体通道3的流体分配不均。

如图1所示，在本实施例中，多个流体通道3的入口呈环绕流体入口1布置，通过限定多个流体通道3的入口的布置方式，不但有利于控制多个流体通道3的入口与流体入口1的间距，也有利于将多个流体通道3较为紧凑地布置于换热板100上，增加多个流体通道3在换热板100上的面积占比。

本发明实施例提供的换热板100通过对应设置多个流体通道3的通道长度与通道宽度，使得多个流体通道3对正向流动的流体的阻力相等，有利于流体均匀地分配至多个流体通道3，从而改善了现有的微通道换热器因流体流量分配不均，造成局部受热不匀而引起逆流的问题。

如上所介绍的，多个流体通道3对正向流动的流体的阻力相等，而多个流体通道3对反向流动的流体的阻力可以是相等的或者不完全相等的。对于多个流体通道3对正向流动的流体的阻力与对反向流动的流体的阻力的大小关系的限定，可以是多个流体通道3对正向流动的流体的阻力等于对反向流动的流体的阻力；还可以是多个流体通道3对正向流动的流体的阻力小于对反向流动的流体的阻力，流体通道3能够在正向和反向流动过程中产生差异性阻力，且反向流阻远大于正向流阻，从而有效阻碍防止流体形成逆流，在换热板100运用于换热器时，能提高换热器的运行平稳可靠性，其中，多个流体通道3对正向流动的流体的阻力小于对反向流动的流体的阻力的具体设置方式将在下文作出详细介绍。

流体在多个流体通道3内能实现热交换，对于流体通道3的具体形状可以不做特殊限定，例如，流体通道3可以是沿一条直线延伸的直线形通道；流体通道3可以是沿一条弧线延伸的弧线形通道；流体通道3也可以是沿一条波浪线延伸的波浪形通道等。具体的，如图1所示，在本实施例中，流体入口1与流体出口2在第一方向上相间隔，流体通道3包括靠近流体入口1的入口段31、靠近流体出口2的出口段32、以及沿第一方向延伸且连通入口段31与出口段32的换热段33；多个流体通道3的换热段33在第二方向上呈并排设置，这样通过限定流体入口1与流体出口2的位置关系、以及流体通道3的形状，有利于增加多个流体通道3在换热板100上的面积占比，从而提升换热板100的传热效率。其中，第一方向与第二方向相交，例如，在本实施例中，第一方向与第二方向之间为垂直或者近似于垂直。

进一步，如图1所示，在本实施例中，多个流体通道3包括中部流体通道、以及分设于中部流体通道在第二方向上的两侧的多个侧部流体通道，其中：多少侧部流体通道的入口段31均呈弧形通道设置且越远离中部流体通道弯曲程度越大。将入口段31设置为弧形通道，借助弧形通道的内侧壁对流体的附壁效应，能将流体均匀引导至各流体通道3内。

同样的，如图1所示，在本实施例中，多少侧部流体通道的出口段32均呈弧形通道设置且越远离中部流体通道弯曲程度越大。将出口段32设置为弧形通道，借助弧形通道的内侧壁对流体的附壁效应，能将流体均匀引导至流体出口2。

如上所介绍的，多个流体通道3对正向流动的流体的阻力小于对反向流动的流体的阻力，可以是将整个流体通道3设置为对正向流动的流体的阻力小于对反向流动的流体的阻力，其中，整个流体通道3包括入口段31、出口段32和换热段33；还可以是将流体通道3的部分设置为对正向流动的流体的阻力小于对反向流动的流体的阻力，例如，将入口段31和/或出口段32设置为对正向流动的流体的阻力小于对反向流动的流体的阻力。具体的，在本实施例中，换热段33对正向流动的流体的阻力小于对反向流动的流体的阻力。换热段33能够在正向和反向流动过程中产生差异性阻力，且反向流阻远大于正向流阻，从而有效阻碍防止流体形成逆流，在换热板100运用于换热器时，能提高换热器的运行平稳可靠性。

进一步，如图1至图3所示，换热段33包括主脉道331和支脉道332，主脉道331沿第一方向延伸，主脉道331在第二方向上的两侧均连通设置有支脉道332，支脉道332的入口相对于支脉道332的出口呈靠近流体出口2设置，支脉道332的入口连通主脉道331，支脉道332的出口连通相邻的换热段33的支脉道332的出口。其中，主脉道331为直线形通道，支脉道332可以是直线形通道、弧线形通道或者折线形通道等，例如，如图2所示，支脉道332在从支脉道332的入口到出口的方向上呈逐渐远离主脉道331设置，即支脉道332是相对于主脉道331为倾斜设置的直线形通道。如图2所示，每一个换热段33都是由Y字形通道沿第一方向串接组成，在流体正向流动时，主脉道331内的流体不会进入支脉道332，流线平顺，流动通畅，通道阻力较小；如图3所示，当流体反向流动时，主脉道331内的流体会进入支脉道332，在Y字形通道的分支末端处(即支脉道332)形成系列旋涡对，产生较大流阻，从而有效阻碍防止流体形成逆流。

从多个流体通道3的出口流出的流体最后会从流体出口2处流出，为了让流体能自流体出口2处均匀地流出，可以限定多个流体通道3的出口与流体出口2的间距相等，这样流体出口2的口缘到每一个流体通道3的出口处的距离都相等，有利于让流体能自流体出口2处均匀地流出。而多个流体通道3的出口与流体出口2的间距相等可以是间距均为零，即多个流体通道3的出口均直接与流体出口2连通；还可是如图1所示，在本实施例中，多个流体通道3的出口均与流体出口2相间隔，且多个流体通道3的出口与流体出口2的间距相等，换热板100设置有流体通道3的板面上开设有出口流体汇集槽5，出口流体汇集槽5位于流体出口2与多个流体通道3的出口之间，流体出口2通过出口流体汇集槽5连通多个流体通道3的出口。通过出口流体汇集槽5的设置，有利于将自多个流体通道3的出口处流出的流体向流体出口2处汇聚，并自流体出口2处均匀地流出。

如图1所示，在本实施例中，多个流体通道3的出口呈环绕流体出口2布置，通过限定多个流体通道3的出口的布置方式，不但有利于控制多个流体通道3的出口与流体出口2的间距，也有利于将多个流体通道3较为紧凑地布置于换热板100上，增加多个流体通道3在换热板100上的面积占比。

本发明实施例还提供了一种微通道换热器，该微通道换热器包括多个如上所述的换热板100。

具体的，可以是将多个换热板100层叠来使用，如图1所示，换热板100上且位于多个流体通道3的***开设有第一流通口6和第二流通口7，流体入口1、流体出口2、第一流通口6和第二流通口7分别位于一个平行四边区域的四个转角处，流体入口1和流体出口2呈对角设置，第一流通口6和第二流通口7呈对角设置。将多个换热板100层叠时，多个换热板100的正面朝向相同，多个换热板100包括多个冷流体换热板和多个热流体换热板，任意相邻的两个冷流体换热板之间设置有一个热流体换热板，热流体换热板的流体入口1与冷流体换热板的第一流通口6连通，热流体换热板的流体出口2与冷流体换热板的第二流通口7连通，冷流体换热板的流体入口1与热流体换热板的第一流通口6连通，冷流体换热板的流体出口2与热流体换热板的第二流通口7连通。

还可以将换热板100和如图4所示的等宽换热板200来配合使用，换热板100用以流通第一流体，等宽换热板200用以流通第二流体，其中，第一流体为容易发生受热不匀或者相变的流体，第二流体为不容易发生受热不匀或者相变的流体。等宽换热板200的正面设置有通道入口210、通道出口220、第一连通口240、第二连通口250和多个并行的换热通道230，通道入口210与通道出口220通过多个换热通道230连通，且多个的换热通道230的通道宽度相等，通道入口210、通道出口220、第一连通口240和第二连通口250分别位于一个平行四边区域的四个转角处，通道入口210和通道出口220呈对角设置，第一连通口240和第二连通口250呈对角设置。将多个换热板100和多个等宽换热板200层叠时，多个换热板100和多个等宽换热板200的正面朝向相同，任意相邻的两个等宽换热板200之间设置有一个换热板100，换热板100的流体入口1与等宽换热板200的第一连通口240连通，换热板100的流体出口2与等宽换热板200的第二连通口250连通，等宽换热板200的通道入口210与换热板100的第一流通口6连通，等宽换热板200的通道出口220与换热板100的第二流通口7连通。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。