CN107401945A - 一种耐高压高温的热交换器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种耐高压高温的热交换器，包括金属本体，在金属本体上平行的开有多个长通孔，沿排孔方向加工凹槽，凹槽处焊接封头，分支管与封头焊接，各分支管再与集流管焊接，集流管再与进出口接头焊接；本结构分为上下两层，或多层，层间的两种流体在孔内成叉流或逆流流动。本发明的金属本体既是结构件又是热交换器的承压件，在其内部加工成规则分布的圆柱形流道；提高了传热面积密度，确保了耐压、强化传热效率，紧凑高效。
Description
技术领域
本发明涉及热交换设备，系一种耐高压的热交换器。
背景技术
对于受到空间限制、重量限制的特殊场合，需要换热的两边流体均处于高温高压（如应用特例：温度T≥250℃、压力P≥40MPa处于超临界状态的二氧化碳）时，普通结构的壳管式和板翅式热交换器几乎无法同时满足性能、高温强度、重量、体积、可靠性和寿命的要求，往往是即便达到性能要求，在温度压力的交变压力循环作用下，这些传统结构热交换器的在巨大应力的作用下很容易被破坏；为了满足强度要求必然导致热交换器设计的非常笨重，浪费材料，又无法满足空间体积的要求；套管式结构虽然可以承受高压，但其传热面积密度（或称紧凑度）β仅达到300 m2/m3左右，且传热系数低，导致该型产品结构非常笨重，所占的空间体积太大而无法满足使用需要。
发明内容
本发明的目的是设计一种结构合理、使用效果好且使用寿命长的能耐高压高温的热交换器。
本发明的技术方案是，一种耐高压高温的热交换器，它包括金属本体，其特征在于：在金属本体上平行的开有多个长通孔，沿排孔方向加工凹槽，凹槽处焊接封头，分支管与封头焊接，各分支管再与集流管焊接，集流管再与进出口接头焊接；本结构分为上下两层，上下两层的结构相同，上下层的长通孔平行或者90度交叉。所述的长通孔的直径最小为0.35mm。所述的热交换器可以由多个上下焊接组合成一体。所述的金属体的材质为：钛合金、不锈钢、铝合金、铁白铜。
一种耐高压的热交换器的另一种结构为，它包括金属本体，其特征在于：在金属本体上平行的开有多个长通孔，沿排孔方向加工凹槽，凹槽处焊接封头，分支管与封头焊接，各分支管再与集流管焊接，集流管再与进出口接头焊接；在金属本体的上部或下部固定连接有翅片式热交换器。
本发明的有益效果是：
本发明所述的金属本体既是结构件又是热交换器的承压件，在其内部加工成规则分布的圆柱形流道；为了耐受高压，设计小直径的进出口封头和接管，并在金属本体上开槽后插入焊接。为了确保耐压、强化传热和紧凑高效，必须提高传热面积密度β（单位体积的传热面积m2/m3），高压侧设计成圆截面的等直径圆柱形长通孔流道，在同等情况为增弱传热系数，并尽可能采用小通道以减少当量直径。
附图说明
图1是本发明所述的金属本体内的长通孔所流经流体为顺流或逆流状态结构示意图，
图2是本发明所述的金属本体内的长通孔所流经流体为90度交叉时的结构示意图
图3是本发明的是一种一层钻有细长孔，另一层钎焊上翅片，两种流体可作叉流或逆流流动结构示意图。
具体实施方式
结合以上附图详细描述实施例，
实施例1，
一种耐高压的热交换器，它包括金属本体1，在金属本体上平行的开有多个长通孔4，沿排孔方向加工凹槽5，凹槽处焊接封头2，分支管3与封头焊接，各分支管再与集流管焊接，集流管再与进出口接头焊接；本结构分为上下两层，上下两层的结构相同，上下层的长通孔平行排布；本发明所述的长通孔的直径最小为0.35mm；本发明所述的热交换器可以由多个上下焊接组合成一体，这样可以根据使用需要组合成所需的大型热交换器。
实施例2，
和实施例1不同之处在于：本实施例的金属本体的上下层内排布的长通孔呈90度交叉排布。满足不同的场地和使用需要。
实施例3，
一种耐高压的热交换器的另一种结构为，它包括金属本体1，在金属本体上平行的开有多个长通孔4，沿排孔方向加工凹槽5，凹槽处焊接封头2，分支管3与封头焊接，各分支管再与集流管焊接，集流管再与进出口接头焊接；在金属本体的上部或下部固定连接有翅片式热交换器6。
本发明为了实现高耐压能力，在金属体上钻小孔形成排孔形状的流体通道，小孔的表面积大幅度扩展传热面积，孔间金属成为导热翅片，根据压力和强度理论设计孔径大小，确保了耐得住高压或超高压，形成可靠的结构承受能力。
沿每排孔布置的小直径整体封头（如锻压封头）与凹槽焊接后具有足够的耐压能力。
与整体封头焊接的分支管实现分流和汇流，通过交叉或同方向布置流道孔既可实现交叉流，又可实现纯逆流或纯顺流。
材料与流体的相容性是热交换器设计必须考虑的最基本的问题之一，本发明能灵活组合异种金属（如钛合金、不锈钢、铝合金、铁白铜）在两种或多种流体间的热交换，解决了传热与流体介质存在腐蚀时的矛盾，即材料相容性的问题获得解决。
实现模块化，从微小型的到大容量的均可以通过单元的随意叠加组合而成，本适应不同热负荷的需求而改变，适应范围很宽，特别是在高压或者超高压条件下，传统的管壳式或板翅式等结构无法做到的。
实现高效紧凑，尤其是一边为普通压力的流体采用板翅式结构使热交换器更加紧凑高效，从而解决了在某些特殊场合空间特别紧张，而对传热流体热流密度要求很高的情况。
相比于现有产品，本发明的结构较为紧凑，节省了使用和安装空间，且具有耐高温耐高压的特点。
为了验证本发明之两边都为高压流体热交换器的耐压能力，发明人制作了一个单体试验件：在试验件内充满水，用柱塞泵和多级液压缸做压力源，常温下分别对两边打压，试验压力达到42MPa（表压）时，试验件结构均未出现泄漏和变形，由于受压力源和检测仪器的限制，未再进行更高压力的试验，但试验足以证明本发明的实用性。
上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种耐高压高温的热交换器，它包括金属本体，其特征在于：在金属本体上平行的开有多个长通孔，沿排孔方向加工凹槽，凹槽处焊接封头，分支管与封头焊接，各分支管再与集流管焊接，集流管再与进出口接头焊接；本结构分为上下两层，上下两层的结构相同，上下层的长通孔平行排布或者90度交叉排布。
2.如权利要求1所述的一种耐高压高温的热交换器，其特征在于：所述的长通孔的直径最小为0.35mm。
3.如权利要求1所述的一种耐高压高温的热交换器，其特征在于：所述的热交换器可以由多个上下焊接组合成一体。
4.如权利要求1所述的一种耐高压高温的热交换器，其特征在于：所述的金属体的材质为：钛合金、不锈钢、铝合金、铁白铜。
5.一种耐高压高温的热交换器，它包括金属本体，其特征在于：在金属本体上平行的开有多个长通孔，沿排孔方向加工凹槽，凹槽处焊接封头，分支管与封头焊接，各分支管再与集流管焊接，集流管再与进出口接头焊接；在金属本体的上部或下部固定连接有翅片式热交换器。
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| CN201710802544.3A CN107401945A (zh) | 2017-09-07 | 2017-09-07 | 一种耐高压高温的热交换器 |
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Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN107401945A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2017
- 2017-09-07 CN CN201710802544.3A patent/CN107401945A/zh active Pending
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