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板翅式紧凑型换热单元结构设计

项目分类:换热器 发布时间:2022-06-28 ID:661097
  • 板翅式紧凑型换热单元结构设计
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  这款板翅结构的换热单元,在工业温控场景里的适配性非常广,小到通讯基站机柜的散热回路、小型液压站的油液冷却,大到工艺生产线的介质温度调控、特种装备的散热系统,都能见到同结构产品的应用。实际工况里,这类换热单元的核心作用是完成两种不同温度流体之间的热量传递,既可以给高温工作介质降温带走废热,也可以给低温介质预热匹配工艺温度需求,不需要额外的动力输入,仅靠流体在流道内的流动完成热交换,运行过程没有运动部件,可靠性远高于带动力的温控装置。

  从结构设计逻辑来看,这款产品采用了错流布置的板翅芯体结构,外侧的散热翅片采用了连续波纹冲压成型工艺,每一层翅片都和中间的隔板通过真空钎焊完成固定,不存在接触热阻,相比传统管片式换热结构,单位体积的换热面积能提升40%以上,整体结构非常紧凑,对于安装空间受限的场景适配性极强。芯体两侧的集流管采用了圆弧过渡的接口设计,流体进入芯体的时候不会出现直角转向的涡流区,能有效降低流体通过时的阻力损失,减少前端泵组的动力消耗,同时集流管上的接口位置预留了标准管螺纹的安装余量,现场配管的时候不需要额外加工转接结构,直接对接管路即可完成装配。

  安装边界方面,这款换热单元的芯体整体为规则长方体结构,四个角的位置预留了安装固定的支耳,支耳上的安装孔位做了沉头处理,固定螺栓安装后不会突出安装面,不会和周边的管路、结构件产生干涉。芯体的迎风面做了齐平处理,安装时和导风罩的配合间隙可以控制在2mm以内,不会出现旁流漏风的问题,能保证所有冷却气流都穿过翅片区域参与换热。需要注意的是,安装时要保证冷热流体的流向和设计流向保持一致,反向安装会让换热效率下降15%以上,同时进出口位置要预留足够的管路操作空间,方便后期维护时拆卸接头。

  实际使用过程中,这类板翅结构的换热单元承压能力稳定,常规工况下可以承受1.6MPa的工作压力,翅片表面的特殊冲压纹路一方面可以扰动流体边界层,让流体在低流速下也能形成湍流提升换热效率,另一方面也能提升翅片自身的结构强度,在气流冲击或者流体压力波动的时候不会出现翅片倒伏变形的问题。芯体两端的侧板做了加厚处理,既可以保护内部的翅片结构在运输、安装过程中不会被磕碰损坏,也能作为整个换热单元的受力承载结构,固定时的锁紧力直接作用在侧板上,不会传递到钎焊的芯体部位,避免长期使用后出现焊缝渗漏的问题。

  针对不同的工况需求,这款结构的换热单元可以灵活调整翅片的节距、隔板的厚度以及流道的层数,比如用在含尘量较高的风冷场景时,可以适当加大翅片节距,避免灰尘堵塞翅片间隙;用在高压液压油冷却场景时,可以加厚中间的隔板厚度,提升整体承压能力;用在小流量高精度温控场景时,可以减少单流程的流道数量,提升介质在流道内的流速,强化换热效果。整个结构的所有零件都采用了冲压、折弯的常规加工工艺,没有复杂的异形曲面,生产加工的工艺性很好,钎焊过程的装夹定位也非常方便,适合批量生产制造,成品的一致性容易控制。

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