一种交叉流换热器

1.本实用新型涉及换热器技术领域，具体涉及一种交叉流换热器。


背景技术：

2.间壁式换热器是冷、热流体通过间隔壁面传递热量且互不混合的装置。作为一种常用的热量交换设备，间壁式换热器广泛应用于电力、化工、航空航天、微电子、通讯等诸多领域。近年来，随着节能减排要求的不断提高，工业界对高性能换热器的需求日益突出。寻求传热效果好、流动阻力小、体积紧凑的换热器正成为学术界的研究热点。
3.交叉流换热器是间壁式换热器的一种主要形式。在交叉流换热器中，通过固体间壁进行热交换的冷、热流体的流动方向相互垂直。受限于加工工艺，当前的交叉流换热器主要基于管、板或柱肋等单元构型构建。根据换热单元结构的不同，交叉流换热器主要分为管束式、管翅式、管带式及板翅式。
4.在现有技术中，交流式换热器的基本单元体表体比有限，限制了换热器的紧凑度和换热效率，且制造工艺繁琐，难以一体成型。


技术实现要素：

5.针对现有技术的上述不足，本实用新型提供了一种交叉流换热器，解决了传统技术中基本单元体表体比有限、换热效果有待提高的问题。
6.为达到上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案为：
7.一种交叉流换热器，包括核心层，核心层用于对流体进行热量交换；
8.核心层包括数个三维微曲面结构，数个三维微曲面结构阵列组成热流曲面结构和冷流曲面结构，热流曲面结构和冷流曲面结构均能各自形成连贯的流体通道；
9.热流曲面结构与冷流曲面结构之间连通的通口处设置有密封件，密封件用于密封上述通口，使热流曲面结构与冷流曲面结构相互独立。
10.采用上述方案，其中热流曲面结构与冷流曲面结构通过数个三维微曲面结构组成，三维微曲面结构相比传统技术中的换热管与换热版的结构，具有扰流效果更好、表体比更高的特征，通过该种结构，能够实现换热器的结构更加紧凑、提高换热器的表体比和换热效率的效果。
11.进一步的，暴露在核心层外部的热流曲面结构形成热流面，暴露在核心层外部的冷流曲面结构形成冷流面；
12.热流面用于通入和通出热流体，冷流面用于通入和通出冷流体；
13.密封件为挡板，挡板设置在热流面和冷流面上，挡板上设置有数个通孔，挡板用于遮挡上述热流曲面结构与冷流曲面结构之间连通的通口。
14.采用上述方案，其中核心层中的部分热流曲面结构和冷流曲面结构暴露在外部，并通过暴露在外部的热流曲面结构和冷流曲面结构通入热流体和冷流体，由于在三维微曲面结构中，热流曲面结构和冷流曲面结构相互独立，只需在核心层的入口处和出口处增加
挡板，即可形成完全互相独立的流体通路，热流体和冷流体在通路中流动时，即可通过曲面内壁完成热量交换。
15.进一步的，核心层的表面每隔一个三维微曲面结构设置一个通孔。
16.采用上述方案，为每隔一个三维微曲面结构设置一个通孔，通过该种结构，即可避免冷、热流体掺混
17.进一步的，核心层的边部设置有法兰板，法兰板上设置有数个螺纹孔。
18.采用上述方案，可便于与流体管路装配。
19.进一步的，三维微曲面结构为schwarz-d结构。
20.进一步的，核心层中，在竖直方向上设置有8行三维微曲面结构，在水平方向上设置有12列三维微曲面结构。
21.进一步的，三维微曲面结构组成核心层的热流曲面结构和冷流曲面结构的流动方向互相垂直，流体在核心层中能够形成交叉流式流动。同时，通过三维微曲面结构内壁和进出口的密封件，可实现冷热流道的相互独立。
22.本实用新型的有益效果为：
23.1.通过三维微曲面结构作为换热主体，能够提高换热器内部的结构紧凑度、表体比和换热效果。
24.2.通过三维微曲面结构和挡板的组合即可形成相互独立的冷、热通路，适配间壁式换热器的使用需求。
附图说明
25.图1为本实用新型的三维微曲面结构侧视角结构示意图；
26.图2为本实用新型的核心层侧视角结构示意图；
27.图3为本实用新型的整体装配结构示意图。
28.其中，1-核心层、2-热流面、3-冷流面、4-挡板、5-法兰板。
具体实施方式
29.下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。
30.一种交叉流换热器，包括核心层1，核心层1用于对流体进行热量交换；
31.核心层1包括数个交错设置的三维微曲面结构，数个三维微曲面结构阵列组成热流曲面结构和冷流曲面结构，热流曲面结构和冷流曲面结构均能各自形成连贯的流体通道；
32.热流曲面结构与冷流曲面结构之间连通的通口处设置有密封件，密封件用于密封上述通口，使热流曲面结构与冷流曲面结构相互独立。
33.在本实施例中，通过将数个三维微曲面结构配列组合得到核心层1，其中三维微曲面结构为三周期三维微曲面结构，具体为schwarz-d结构，该结构具有数个连通的通道，为了使该结构能够具有两个方向上的，且互相独立的通路，在热流曲面结构和冷流曲面结构
互通的通道上设置密封件，以封堵互通通路，防止热流体和冷流体互相掺混。需要注意的是，上述schwarz-d结构为本领域技术人员的公知常识，在本处不做进一步阐述。
34.进一步来说，暴露在核心层外部的热流曲面结构形成热流面2，暴露在核心层外部的冷流曲面结构形成冷流面3；
35.热流面2用于向通入和通出热流体，冷流面3用于通入和通出冷流体；其中热流面2何冷流面3均包括正面和背面，其中正面用于通入流体，背面用于通出流体。
36.密封件为挡板4，挡板4设置在热流面2和冷流面3上，挡板4上设置有数个通孔，挡板4用于遮挡上述热流曲面结构与冷流曲面结构之间连通的通口，通孔用于向热流曲面结构与冷流曲面结构通入流体。在本实施例中，热流面2和冷流面3分别用于向核心层1接入热流体和冷流体，由于三维微曲面结构的结构特性，热流面2中的入口和对侧的冷流面3的入口互通，在该种情况下，通过挡板4将其中一个入口封堵，以防止热流体和冷流体互相掺混，其具体结构如图3所示，在挡板4上设置有数个通孔，上述通孔与热流面2、冷流面3上的入口配合，其余未被通孔暴露的入口则为互通的入口，封堵该入口可防止避免热流体进入冷流曲面结构，或冷流体进入热流曲面结构，使核心层1形成具有两个方向，且互相独立的通路。进一步来说，核心层的表面每隔一个三维微曲面结构设置一个通孔。通过该种结构可有效实现上述技术效果。需要注意的是，上述热流面2和冷流面3均设置有两个，其中一个热流面2负责热流体的流入，另一个热流面2负责完成换热后的热流体的排出；其中一个冷流面3负责冷流体的排入，另一个冷流面3负责完成换热后的冷流体的排出。
37.进一步来说，为方便热流面2和冷流面3接入管道，在核心层1的边部设置有法兰板5，法兰板5上设置有数个螺纹孔。通过该种方案，可将热流管通过螺栓固定在热流面2上的法兰板5上，冷流管通过螺栓固定在冷流面3上的法兰板5上，并同时排入流体，热流体和冷流体在核心层1中流动，并进行热量交换，在该过程中，通过核心层内部的曲面内壁进行热量的传递，通过该种方案，以三维微曲面结构中自带的曲面结构形成通路和传热介质，能够实现对换热器的换热效果提高，并改善换热器的内部结构紧凑度。
38.进一步的，核心层1中，在竖直方向上设置有8行三维微曲面结构，在水平方向上设置有12列三维微曲面结构。通过该种方案，能偶保证核心层1的流量大小和换热效率，在使用中，可根据实际需要进行调整。
39.进一步来说，所述热流曲面结构的流体通道方向与冷流曲面结构的流体通道方向互相垂直。在本实施例中，三维微曲面结构通过自身的结构特征，能够形成互相独立的热流曲面结构和冷流曲面结构，且上述热流曲面结构和冷流曲面结构中的流体流动方向互相垂直，形成交叉式流动，通过该种方案，能够提高换热器的扰流效率、表体比和换热效率。