(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211060895.9 (22)申请日 2022.08.31 (71)申请人 新乡市特美特 热控技术股份有限公 司 地址 453000 河南省新乡市开发区创业路1 号高新技术创业园IIC11-13 （创新楼3 楼） (72)发明人 张瑞　王鹏　焦密　 (74)专利代理 机构 新乡市挺立众创知识产权代 理事务所(普通 合伙) 41192 专利代理师 刘爽 (51)Int.Cl. F28D 9/04(2006.01) F28F 3/04(2006.01) F28F 21/08(2006.01)G06F 30/20(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种钛、 铝合金的新型 换热器及其设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种钛、 铝合金的新型换热器 及其设计方法， 包括换热器芯体、 冷侧出口封头、 热侧进口封头和热侧出口封头， 所述换热器芯体 包括盖板和底板， 盖板和底板 之间水平设置有多 个且沿竖直方向排布的换热隔板， 且 换热隔板 之 间交替设有热侧通道支撑组件和冷侧通道支撑 组件， 所述热侧通道支撑组件和冷侧通道支撑组 件分别与其上下两端的换热隔板形成热侧流体 通道和冷侧流体通道； 盖板、 底板、 换热隔板、 热 侧通道支撑组件和冷侧通道支撑组件之间通过 钎焊焊接为一体结构， 本发明具有结构紧凑体积 小； 同时还可 以减少尾部的负压区， 抑制压力波 动过大， 减小流体流动的压力损失， 换热能力强 等优点。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 115143818 A 2022.10.04 CN 115143818 A 1.一种钛、 铝合金的新型换热器， 包括换热器芯体、 冷侧出口封头、 热侧进口封头和热 侧出口封头， 其特征在于： 所述换热器芯体包括盖板和底板， 盖板和底板 之间设有多个水平 设置且沿竖直方向排布的换热隔板， 且换热隔板之 间交替设有热侧通道支撑组件和冷侧通 道支撑组件， 所述热侧 通道支撑组件与其上下两端的换热隔板之间形成热侧 流体通道， 所 述冷侧通道支撑组件与其上下两端的换热隔板之间形成冷侧流体通道； 所述热侧通道支撑 组件包括两个沿换热隔板长度方向设置的热侧通道边沿封条， 热侧通道边沿封条设置于换 热隔板长度方向的两侧边沿， 且热侧通道边沿封条之 间设有多个与其相平行的热侧通道支 撑条， 所述热侧 通道边沿封条和热侧 通道支撑条 的高度一致； 所述冷侧 通道支撑组件包括 两个沿换热隔板宽度方向设置的冷侧通道边沿封条， 冷侧通道边沿封条设置于换热隔板宽 度方向的两侧 边沿， 且冷侧 通道边沿封条之间设有多个与其相平行 的冷侧通道支撑条， 所 述冷侧通道边沿封条与冷侧通道支撑条的高度一致； 所述换热隔板的背面冲压有向上凸出 的扰流凸起， 且扰流凸起沿换热隔板长度方向及宽度方向等间距排布； 所述盖板、 底板、 换 热隔板、 热侧 通道支撑组件和冷侧 通道支撑组件之间通过钎焊焊接为一体结构， 热侧进口 封头和热侧出口封头分别与换热器芯体宽度方向的两侧壁固定连接， 冷侧出口封头与换热 器芯体长度方向的一侧壁固定连接 。 2.根据权利要求1所述的一种钛、 铝合金的新型换热器， 其特征在于： 所述换热隔板为 钛合金材料， 所述盖板、 底板、 热侧通道支撑组件、 冷侧通道支撑组件、 冷侧出口封头、 热侧 进口封头和热侧出口封 头均为铝合金 材料。 3.根据权利要求1所述的一种钛、 铝合金的新型换热器， 其特征在于： 所述扰流凸起为 鱼脊状结构。 4.根据权利要求1所述的一种钛、 铝合金的新型换热器， 其特征在于： 所述扰流凸起的 高度不超过冷侧通道边沿封条高度的二分之一。 5.根据权利要求1所述的一种钛、 铝合金的新型换热器， 其特征在于： 所述冷侧通道边 沿封条和冷侧通道支撑条均为直角梯形的板状结构， 且冷侧通道边沿封条和冷侧通道支撑 条上沿其长度方向的直角边和斜边夹角为 1.5°～3°， 且冷侧通道 边沿封条的斜面均朝向换 热隔板内侧， 所述冷侧出口封 头位于冷侧通道边沿封条的末端侧。 6.根据权利要求1所述的一种钛、 铝合金的新型换热器， 其特征在于： 所述热侧通道支 撑组件还包括热侧支撑翅片， 且换热隔板长度方向的两侧边沿位于热侧通道边沿封条与热 侧通道支撑条之间以及热侧通道支撑条之 间均设有热侧支撑翅片， 且热侧支撑翅片的高度 与热侧通道边沿封条的高度相同。 7.根据权利要求1所述的一种钛、 铝合金的新型换热器， 其特征在于： 所述冷侧通道支 撑组件还包括冷侧支撑翅片， 且换热隔板宽度方向的两侧边沿位于冷侧通道边沿封条与冷 侧通道支撑条之间以及冷侧通道支撑条之 间均设有冷侧支撑翅片， 且 冷侧支撑翅片的高度 与冷侧通道边沿封条的高度相同。 8.一种如权利要求1 ‑7任一一项所述的换 热器设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 输入技术要求参数包 括热负荷Q、 流量qm、 冷流体进口温度tlin、 热流体进口温度trin， 根据 计算冷体出口温度tlout、 热流体出口温度trout； S2、 根据步骤S1的流体进出口温度计算流体的定性温度t定， 查表得在定性温度下的流权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115143818 A 2体的物性 参数； S3、 根据要求或者假设的换热器芯体尺寸确定冷侧流体通道、 热侧流体通道高度h和宽 度B， 进而计算冷侧流体通道和热侧流体通道的当量 直径de； S4、 根据步骤S3 中换热器芯体的尺寸确定换热器冷侧流体通道和热侧流体通道的层数 n及流程数N； S5、 根据步骤S3和步骤S4中确定的换热器芯体参数计算换热器的换热面积F及自由流 通面积F流 通； S6、 计算流体流速， 当流体流速V≥30m/s或者流体流速V≤5m/s时返回步骤S3和步骤S4 重新调整冷侧流体通道和热侧流体通道当量直径de、 层数n、 流程数N的参数； 当5m/s≤流体 流速≤30m/s时进行步骤S7的计算； S7、 计算雷诺数Re、 摩擦因子f、 传热因子j、 给热系数α， 其中当给热系数满足： ‑20%α冷侧 ≤α热侧≤20%α冷侧条件时可以进行步骤S8的计算； 当给热系数满足： α热侧≤‑20%α冷侧或α热侧≥20% α冷侧条件时返回步骤S3和步骤S4重新调整冷侧流体通道和热侧流体通道当量直径de、 层数 n、 流程数N的参数； S8、 计算换 热器的换 热效率 η、 有效换 热面积F有 效、 热熔比C*和NTU； S9、 计算实际流体出口温度， 当流体出口温度小于要求的流体出口温度时进行下一步 计算， 当流体出口温度大于要求的流体出口温度时返回步骤S 3和步骤S4重新调整冷侧流体 通道和热侧流体通道当量 直径de、 层数n、 流 程数N的参数； S10、 核算换热器实际换热量Q实际， 当实际换热量Q实际大于热负荷10%时进行下一步流动 阻力的核算； 当实际换热量Q实 际小于热负荷10%时返回步骤S 3和步骤S4重新调整冷侧流体通 道和热侧流体通道当量 直径de、 层数n、 流 程数N的参数； S11、 核算实际流动阻力ΔP， 当实际流动阻力ΔP小于要求值的 ‑10%时完成换热器芯体 的设计； 当实际流动阻力ΔP大于要求值时返回步骤S3和步骤S4重新调整冷侧流体通道和 热侧流体通道当量 直径de、 层数n、 流 程数N的参数。 9.根据权利要求8所述的一种钛、 铝合金的新型换热器设计方法， 其特征在于： 所述步 骤S3中冷侧流体通道和热侧流体通道的当量直径de与其高度h和宽度B有关， 当h/B≤0.01 时， 为de=2h / （1+h/B） ； 当h/B＞0.01时， 为de=2h 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115143818 A 3