[发明专利]热交换器和操作热交换器的方法

说明书

描述了一种热交换器(100)和操作热交换器的方法。该热交换器包括多个仿形板和多个平行布置的平板，每个仿形板包括多个大体上为直线的段，并且被布置在两个随后的平板之间并具有重复的轮廓。所述仿形板和平板一起形成布置成多层的多个平行的管道。所述平行的管道通过所述仿形板被分成第一类型的管道和第二类型的管道，所述第二类型的管道与所述第一类型的管道相邻。所述第一类型的管道和第二类型的管道中的每个管道具有宽度w(d)，w(d)为距离d的函数，d为距第一平板的距离。函数w(d)被描述为：当0≤d<d1时，w(d)＝c1*d；当d1≤d<d2时，w(d)＝c1*d1+c2*(d‑d1)；以及当d2≤d<d3时，w(d)＝c1*d1+c2*(d2‑d1)+c3*(d‑d2)，其中，d3为所述第一平板与随后的平板之间的距离，以及d1、d2、c1、c2、c3是常量值，其中c2≠c1、c2≠c3，以及0<d1<d2<d3。

技术领域

本发明涉及一种热交换器。本发明还涉及操作这种热交换器的方法。

背景技术

微型热交换器(也被称为微尺度热交换器或微型结构热交换器)是(至少一种)流体在具有通常小于20mm的横截面尺寸的微通道中流动的热交换器。微通道热交换器可以由诸如金属、陶瓷或塑料的多种材料制成。微通道热交换器可以用于许多应用，这些应用包括高性能航空燃气涡轮发动机、热泵、空调以及具有热回收的通风单元。

热交换器的通道可以具有各种各样的横截面。通道例如可以具有三角形形状的横截面。这种通道的外拐角中的流量将会相对较低使得通道的拐角部分对有效的热传递没有贡献。这将直接影响热交换器的效率。

在公布DE10213543中描述了一种热交换器，该热交换器具有通道，该通道具有矩形形状的横截面。与三角形形状的横截面相比，这种通道内的流速更均匀。该通道是通过堆叠多个仿形层形成的。每个仿形层具有由块波(block wave)组成的重复的轮廓。为了便于堆叠，每个仿形层包括在其顶侧的锯齿状的拐角以容纳堆叠在其上的仿形层的拐角。以这种方式，减少了不想要的仿形层的移位的风险。

微通道热交换器中的仿形层的堆叠比具有较大通道的热交换器更具有挑战性。尽管矩形的通道具有一些优势，但是DE10213543的配置不太适合制作微型通道。为了避免矩形的通道结构的偏移(并且因此坍缩)的风险，可以通过平板隔开各个仿形板。这给微通道热交换器带来更稳定的并且因此更坚固的结构。这种热交换器的缺陷在于：热交换器内相邻的层需要非常精确地对齐。如果对齐不正确，则相同类型的通道(即具有相同温度的传输流体)将会处于热接触。这将减小热交换器的效率。

发明内容

本发明的一个目的是提供解决现有技术中的至少一个问题的热交换器。

因此，根据第一方面，提供了一种热交换器，所述热交换器包括多个仿形板和多个平行布置的平板，每个仿形板被布置在两个随后的平板之间并且具有重复的轮廓。所述仿形板和平板一起形成布置成多层的多个平行的管道，该多个平行的管道通过仿形板被分成第一类型的管道和第二类型的管道，第一类型的管道与第二类型的管道相邻。第一类型的管道和第二类型的管道中的每个管道具有宽度w(d)，宽度w(d)为距离d的函数，该距离d为距第一平板的距离，其中：

当0≤d<d1时，w(d)＝c1*d

当d1≤d<d2时，w(d)＝c1*d1+c2*(d-d1)，以及

当d2≤d<d3时，w(d)＝c1*d1+c2*(d2-d1)+c3*(d-d2)

其中，d3为第一平板与随后的平板之间的距离，以及d1、d2、c1、c2、c3是常量值，其中c2≠c1、c2≠c3，以及0<d1<d2<d3。