一种具有横向喷射阵列的板翅式喷雾冷却换热器制造技术

本发明专利技术属于换热器技术领域，具体涉及一种具有横向喷射阵列的板翅式喷雾冷却换热器，该换热器采用分体式模块化设计，由一个板翅式换热器和两个喷雾装置组成。板翅式换热器为一体紧凑式结构，喷雾装置共2个，以对称方式布置在板翅式换热器的两侧面。喷雾装置的液体容腔与喷嘴阵列面板通过法兰螺栓连接；直射式喷嘴与喷嘴阵列面板的安装位点采用螺纹连接，通过变化喷嘴参数和封闭部分喷射点，可以调整喷嘴排布规律，通过调节挤压式供气压力控制液体流量和喷嘴上游压力，实现根据实际散热需要对液雾参数的灵活调控。本发明专利技术板翅式喷雾冷却换热器能显著提高换热器的换热效率，减小换热器的体积重量，换热增强可根据实际需求调整，具有更加广阔的应用空间。加广阔的应用空间。加广阔的应用空间。

【技术实现步骤摘要】
一种具有横向喷射阵列的板翅式喷雾冷却换热器


[0001]本专利技术属于换热器
，具体涉及一种具有横向喷射阵列的板翅式喷雾冷却换热器。

技术介绍

[0002]换热器是通过冷热流体的热交换实现流体温度控制的设备，以板翅式换热器为例的传统换热器，流体在流动过程中通过壁面进行换热，换热效率较低，导致换热器体积大、用材多、造价高；伴随能源
的快速发展，热源的发热量更大、形状更复杂、分布更多变(如电子设备、航空航天器等)，对降低换热器体积重量和提升散热能力提出了更高的挑战。
[0003]喷雾冷却属于两相流体冷却的范畴，喷射形成的雾化液滴撞击在换热表面，形成液膜，通过对流和蒸发过程强化换热过程，具有高散热能力、表面与工作流体的低温差、低冷却流体流量的优点，在小温差条件其提供的换热系数可达100～1000W/cm2。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本专利技术要解决的技术问题是：如何解决传统的板翅式换热器换热能力低、体积重量大、成本高的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种具有横向喷射阵列的板翅式喷雾冷却换热器，所述板翅式喷雾冷却换热器包括：板翅式换热器以及对称式分置于板翅式换热器两侧的两个喷雾装置；
[0008]所述板翅式换热器采用一体式紧凑结构，包括芯体、外壳、水路接头，其中，芯体设置于外壳内部，水路接头设置在外壳上；
[0009]两个所述喷雾装置均采用分体式结构，均包括液体容腔、喷嘴阵列面板；
[0010]其中，所述液体容腔包括：液体容腔壁、液体容腔隔板、加液口/泄压口、压力气体管路连接口、液体容腔安装法兰；所述加液口/泄压口、压力气体管路连接口分别采用焊接方式连接在液体容腔壁的开孔处，液体容腔安装法兰、液体容腔隔板分别采用焊接方式连接在液体容腔壁的开放边缘，形成具备加液、泄压、挤压式供液功能的液体容腔；
[0011]所述喷嘴阵列面板包括：喷嘴面板壁、喷嘴位点、喷嘴面板安装法兰、直射式喷嘴、堵头、密封垫；所述喷嘴位点为喷嘴面板壁上按照特定规律排布的螺纹通孔，直射式喷嘴、堵头采用螺纹方式连接在喷嘴阵列面板的喷嘴位点上，喷嘴面板安装法兰采用焊接方式连接在喷嘴面板壁上；
[0012]所述液体容腔安装法兰与喷嘴面板安装法兰对应形成安装法兰面，所述液体容腔与喷嘴阵列面板通过安装法兰面接触，采用螺栓
‑
螺母紧固连接，密封垫设置于法兰接触面之间，形成整个喷雾装置。
[0013]其中，部分喷嘴位点根据实际需要采用堵头封闭。
[0014]其中，所述板翅式换热器中，芯体与外壳通过焊接方式连接，水路接头与外壳采用螺栓方式连接。
[0015]其中，所述液体容腔隔板对液体容腔内的液体加以分隔，保证足够的液体供应到不同高度处的喷嘴，提高液体容腔内液体利用率。
[0016]其中，所述板翅式换热器的换热器翅片厚度0.15～0.2mm，翅片间距1.5～2mm，翅片高度7～7.5mm，隔板厚度0.5～0.6mm，通道数25～35，该板翅式换热器设计不仅具有合适的换热性能和加工难度，而且对于液体喷雾的遮挡和干扰小，有利于发挥喷雾冷却对板翅式换热器的换热增强效果。
[0017]其中，所述喷雾装置的液体容腔的加液口直径规格为DN40，焊接在液体容腔顶部开孔处。
[0018]其中，压力气瓶、减压阀、气路截止阀、液体容腔的压力气体管路连接口，都通过金属快速接头与气体管路的各段连接，实际使用中，开启压力气瓶，通过减压阀调整到合适的下游压力，打开气路截止阀，压力气体通过压力气体管路连接口进入液体容腔，挤压容腔内部的液体通过喷嘴，以液雾的形式喷出。
[0019]其中，加液管道的上游与液源连接，加液管道与DN40规格的解脱球阀组合采用螺纹孔
‑
螺栓的连接方式，加液管道与加液口/泄压口通过快速接头连接，解脱球阀组合的使用，实现加液管路的快速连接与拆卸，在加液结束后将解脱球阀组合关闭并断开，即完成密封管路，提高使用效率。
[0020]其中，所述喷雾装置的液体容腔和喷嘴阵列面板的壁厚4～8mm，腔内气压0.5～1MPa，保持液体容腔在加压条件的良好密封性和安全性。
[0021]其中，所述喷雾装置的喷嘴阵列面板上所布置的喷嘴位点中心间距50～100mm，直射式喷嘴采用螺纹连接在喷嘴位点螺纹孔(螺纹孔径M5)，喷嘴喷孔直径0.1～0.3mm，喷射方向与气流方向夹角60
°
～120
°
，喷射压力0.5～1MPa，以改变喷射液体的流量、初速和液束的运动轨迹，改善到达换热器通道壁面的液雾特征，实现根据实际条件改善换热能力的效果。
[0022](三)有益效果
[0023]针对现有技术问题，本专利技术采用喷雾装置与板翅式换热器的组合，利用喷雾装置将细密液雾均匀喷射在换热器壁面。喷雾装置的液体容腔顶部布置加液口/泄压口和压力气体管路连接口，侧面安装可替换的喷嘴阵列面板，利用压力气体进行挤压式供液喷射。本专利技术有效提升换热器的散热能力，减小散热器体积，喷嘴阵列面板依据换热量需求进行定制设计，按规格装配，可以简化更新流程，降低迭代成本。具有液体容腔的喷雾装置，可以在无液源条件下工作，具备高度灵活性。
[0024]与现有技术相比较，本专利技术具备如下有益效果：
[0025](1)采用了喷雾冷却的方式，利用液雾的蒸发和换热器通道表面液体的对流换热，提高了板翅式换热器的换热能力，有利于减小换热器的体积重量和材料用量，扩展传统换热器的使用范围；
[0026](2)喷雾装置采用分体式设计，喷嘴阵列面板的喷嘴位点能够以灵活的方式进行组合排布，可实现根据实际换热器尺寸结构及散热需求的调整，直射式喷嘴通过螺纹连接
在喷嘴阵列面板的喷嘴位点，可以灵活更换喷嘴(如喷射孔径、喷雾张角等)以调整液雾分布规律，适用于多变的应用场景；
[0027](3)本专利技术结构简单，喷嘴阵列面板与喷雾装置液体容腔采用法兰连接，加工安装简便，有效降低更新迭代成本。
附图说明
[0028]图1为本专利技术的板翅式换热器与喷雾装置组合的结构示意图，其中图1(a)为正视图，图1(b)为俯视图；
[0029]图2为本专利技术的喷雾装置的结构示意图；
[0030]图3为本专利技术的液体容腔的结构示意图；
[0031]图4为本专利技术的喷嘴阵列面板的结构示意图；
[0032]图5为本专利技术的喷雾装置的液路、气路连接示意图。
[0033]图中：1
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1为板翅式换热器，1
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2为喷雾装置，2
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1为液体容腔，2
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2为喷嘴阵列面板，2
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3为垫片，2
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4为底座，3
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1为液体容腔壁，3
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2为液体容腔安装法兰，3
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3为液体容腔隔板，3
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有横向喷射阵列的板翅式喷雾冷却换热器，其特征在于，所述板翅式喷雾冷却换热器包括：板翅式换热器以及对称式分置于板翅式换热器两侧的两个喷雾装置；所述板翅式换热器采用一体式紧凑结构，包括芯体、外壳、水路接头，其中，芯体设置于外壳内部，水路接头设置在外壳上；两个所述喷雾装置均采用分体式结构，均包括液体容腔、喷嘴阵列面板；其中，所述液体容腔包括：液体容腔壁、液体容腔隔板、加液口/泄压口、压力气体管路连接口、液体容腔安装法兰；所述加液口/泄压口、压力气体管路连接口分别连接在液体容腔壁的开孔处，液体容腔安装法兰、液体容腔隔板分别连接在液体容腔壁的开放边缘，形成具备加液、泄压、挤压式供液功能的液体容腔；所述喷嘴阵列面板包括：喷嘴面板壁、喷嘴位点、喷嘴面板安装法兰、直射式喷嘴、堵头、密封垫；所述喷嘴位点为喷嘴面板壁上按照特定规律排布的螺纹通孔，直射式喷嘴、堵头采用螺纹方式连接在喷嘴阵列面板的喷嘴位点上，喷嘴面板安装法兰采用焊接方式连接在喷嘴面板壁上；所述液体容腔安装法兰与喷嘴面板安装法兰对应形成安装法兰面，所述液体容腔与喷嘴阵列面板通过安装法兰面接触，采用螺栓
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螺母紧固连接，密封垫设置于法兰接触面之间，形成整个喷雾装置。2.如权利要求1所述的具有横向喷射阵列的板翅式喷雾冷却换热器，其特征在于，部分喷嘴位点根据实际需要采用堵头封闭。3.如权利要求1所述的具有横向喷射阵列的板翅式喷雾冷却换热器，其特征在于，所述板翅式换热器中，芯体与外壳通过焊接方式连接，水路接头与外壳采用螺栓方式连接。4.如权利要求1所述的具有横向喷射阵列的板翅式喷雾冷却换热器，其特征在于，所述液体容腔隔板对液体容腔内的液体加以分隔，保证足够的液体供应到不同高度处的喷嘴，提高液体容腔内液体利用率。5.如权利要求1所述的具有横向喷射阵列的板翅式喷雾冷却换热器，其特征在于，所述板翅式换热器的换热器翅片厚度0.15～0...

【专利技术属性】
技术研发人员：米晓童，张佳卉，刘朔，刘洋，赵春伟，李源浩，
申请(专利权)人：中国北方车辆研究所，
类型：发明
国别省市：