CN108917438A - 一种高温高压紧凑式换热器 - Google Patents

一种高温高压紧凑式换热器 Download PDF

Info

Publication number
CN108917438A
CN108917438A CN201810700499.5A CN201810700499A CN108917438A CN 108917438 A CN108917438 A CN 108917438A CN 201810700499 A CN201810700499 A CN 201810700499A CN 108917438 A CN108917438 A CN 108917438A
Authority
CN
China
Prior art keywords
plate
cold fluid
irregularly
adapter tube
zone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810700499.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108917438B (zh
Inventor
陈永东
于改革
吴晓红
刘孝根
姚志燕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei General Machinery Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Hefei General Machinery Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei General Machinery Research Institute Co Ltd filed Critical Hefei General Machinery Research Institute Co Ltd
Priority to CN201810700499.5A priority Critical patent/CN108917438B/zh
Publication of CN108917438A publication Critical patent/CN108917438A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108917438B publication Critical patent/CN108917438B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0037—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the conduits for the other heat-exchange medium also being formed by paired plates touching each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning

Abstract

本发明涉及发电领域内应用的换热器，具体涉及一种高温高压紧凑式换热器。本发明包括冷流体进口接管、冷流体出口接管、热流体进口接管、热流体出口接管以及换热芯体，所述换热芯体包括多个冷流体通道板、多个热流体通道板、两个端板，所述换热芯体由冷流体通道板、热流体通道板以及端板通过扩散焊堆叠连接而成；每个冷流体通道板以及热流体通道板上均设有第一异形孔、第二异形孔，所有的第一异形孔彼此连通，所有的第二异形孔彼此连通，所述冷流体进口接管、冷流体出口接管分别连通第一异形孔、第二异形孔。本发明能够适用于高温高压高紧凑度要求的苛刻环境，生产制作难度低，能够有效减少换热器结构上的不安全因素，从而提高换热器的安全性能。

Description

一种高温高压紧凑式换热器
技术领域
本发明涉及核电、光热发电、煤基发电等领域内应用的换热器，具体是涉及一种高温高压紧凑式换热器。
背景技术
在核电、太阳能、化石燃料发电领域的热电转化单元中，超临界二氧化碳布雷顿循环系统具有更高的热效率和更好特性。高温高压换热器作为超临界二氧化碳布雷顿循环系统中的核心部件，其工作温度通常能达到550℃，工作压力在20MPa以上。在此高温高压环境下，传统的高温高压换热器中用作连接换热芯体与流体进、出口接管的管箱壁厚非常厚，而在管箱与换热芯体的连接处，管箱壁厚越厚，管箱与换热芯体之间的焊接难度也就越高。实际上为了满足管箱上接管的开孔补强要求，管箱壁厚可能会进一步增大，尤其是与冷流体接管相连接的管箱，其厚度通常要达到70mm，这不仅增加了管箱自身的制造难度，也提高了换热器的整体成型难度，同时也为后续的无损检测带来极大不便，以致于换热器的安全性能偏低。
发明内容
为了避免和克服现有技术中出现的问题，本发明提供了一种高温高压紧凑式换热器。本发明能够适用于高温高压高紧凑度要求的苛刻环境，生产制作难度低，能够有效减少换热器结构上的不安全因素，从而提高换热器的安全性能。
为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：
一种高温高压紧凑式换热器，包括换热芯体以及与所述换热芯体相连通的冷流体进口接管、冷流体出口接管、热流体进口接管、热流体出口接管，所述冷流体进口接管、冷流体出口接管至少设有一组，所述热流体进口接管、热流体出口接管至少设有一组，所述热流体进口接管、热流体出口接管分别与所述换热芯体固连；所述换热芯体包括多个冷流体通道板、多个热流体通道板以及两个端板，所述冷流体通道板上设有冷流体通道，所述热流体通道板上设有热流体通道，所述换热芯体由冷流体通道板、热流体通道板以及端板通过扩散焊接技术堆叠连接而成，所述换热芯体中的冷流体通道板与热流体通道板交替重叠布置，两个所述端板分别处于所述换热芯体的两端；每个所述冷流体通道板以及热流体通道板上均设有第一异形孔、第二异形孔，所述第一异形孔、第二异形孔分别靠近各冷流体通道板以及热流体通道板的两端设置，所有的第一异形孔彼此连通且重叠布置，所有的第二异形孔彼此连通且重叠布置；所述换热芯体中用作与所述冷流体进口接管连接的冷流体通道板以及热流体通道板上设有进料口，所述冷流体进口接管通过所述进料口连通所述第一异形孔，所述换热芯体中用作与所述冷流体出口接管连接的冷流体通道板以及热流体通道板上设有出料口，所述冷流体出口接管通过所述出料口连通第二异形孔；所述冷流体通道的两端分别连通冷流体通道板上的第一异形孔和第二异形孔，所述热流体通道板上的第一异形孔、第二异形孔与热流体通道间均设有分隔区。
优选的，所述第一异形孔、第二异形孔的形状均呈“D”型。
进一步优选的，所述第一异形孔和其对应所在侧部的冷流体通道板或热流体通道板的板边的间距为70mm；所述第二异形孔和其对应所在侧部的冷流体通道板或热流体通道板的板边的间距为70mm。
优选的，所述热流体进口接管通过热流体进口管箱与所述换热芯体固连，热流体出口接管通过热流体出口管箱与所述换热芯体固连。
进一步优选的，所述冷流体进口接管、冷流体出口接管分别设置于换热芯体的上下两端；所述热流体进口接管、热流体出口接管分别连接于换热芯体的与端板板面相垂直的两侧面上，所述热流体进口接管设置于换热芯体的下部，所述热流体出口接管设置于换热芯体的上部。
优选的，各冷流体通道板上的冷流体通道均呈直线式布置，各热流体通道板上的热流体通道均呈Z字型布置。
本发明的有益效果主要体现在以下几个方面：
(1)传统的高温高压换热器中与冷流体接管连接的管箱壁厚通常在70mm左右，与热流体接管连接的管箱壁厚通常在30mm左右，管箱壁厚越厚，其自身的制造难度、管箱与换热芯体的焊接难度也就越高。相比于传统的高温高压换热器来说，本发明取消了与冷流体接管连接的管箱结构，本发明通过扩散焊接技术将多个冷流体通道板、多个热流体通道板以及两个端板连接在一起以构成换热芯体，且在冷流体通道板以及热流体通道板上设置第一异形孔、第二异形孔，所有的第一异形孔连通后所构成的空间区域以及所有的第二异形孔连通后所构成的空间区域替代了原有的供冷流体进出换热芯体的管箱结构。由上述内容可知，本发明取消了大厚度管箱的锻造、焊接等制造环节，这大大降低了换热器的整体成型难度，节省了生产制造成本；另外，所述第一异形孔、第二异形孔是直接设置在换热芯体里面的，像这样的一体式构造为后续的无损检测带来了便利，同时也提高了换热器的安全性能。
(2)本发明中所述第一异形孔、第二异形孔的形状均呈“D”型，通过这样的设置来尽量减少冷流体在换热芯体中的阻力损失，为保证换热器的换热效果提供有力支持。
(3)本发明结构紧凑、布局合理，通过冷流体进口接管、冷流体出口接管、热流体进口接管、热流体出口接管的位置设定，来使得冷流体在换热芯体中的整体流动趋势为由上至下，热流体在换热芯体中的整体流动趋势为由下至上，如此一来能够形成冷流体与热流体的逆流换热，大大提高了换热效果。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的右视图；
图3、7均为本发明中设有进、出料口的冷流体通道板的板片示意图；
图4为本发明中未设有进、出料口的冷流体通道板的板片示意图；
图5为本发明中设有进、出料口的热流体通道板的板片示意图；
图6为本发明中未设有进、出料口的热流体通道板的板片示意图。
附图标记的含义如下：
10-换热芯体 11-冷流体通道板 111-冷流体通道 12-热流体通道板
121-热流体通道 13a-第一异形孔 13b-第二异形孔 14-进料口
15-出料口 16-端板 20-冷流体进口接管 30-冷流体出口接管
40-热流体进口接管 50-热流体出口接管 60-热流体进口管箱
70-热流体出口管箱
A-第一异形孔和其对应所在侧部的冷流体通道板的板边的间距
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1～6所示，一种高温高压紧凑式换热器，包括换热芯体10以及与所述换热芯体10相连通的冷流体进口接管20、冷流体出口接管30、热流体进口接管40、热流体出口接管50，所述冷流体进口接管20、冷流体出口接管30设有三组，所述热流体进口接管40、热流体出口接管50设有三组，所述热流体进口接管40、热流体出口接管50分别通过热流体进口管箱60、热流体出口管箱70与所述换热芯体10固连。
如图1所示，所述换热芯体10包括多个冷流体通道板11、多个热流体通道板12以及两个端板16，所述冷流体通道板11、热流体通道板12以及端板16采用奥氏体不锈钢或双相不锈钢或钛合金材质制成，所述冷流体通道板11上通过蚀刻加工方式设有冷流体通道111，所述热流体通道板12上通过蚀刻加工方式设有热流体通道121。
本实施例中的冷流体通道板11和热流体通道板12彼此交错间隔布置，且多个冷流体通道板11和多个热流体通道板12依次排布连为一体，在连成一体的多个冷流体通道板11和热流体通道板12的两侧均设置有用于封闭的端板16，如图1所示。
具体的，本实施例中的所述换热芯体10由冷流体通道板11、热流体通道板12以及端板16通过扩散焊接技术堆叠连接而成，所述换热芯体10中的冷流体通道板11与热流体通道板12交替重叠布置，两个所述端板16分别处于所述换热芯体10的两端；每个所述冷流体通道板11以及热流体通道板12上均设有第一异形孔13a、第二异形孔13b，所述第一异形孔13a、第二异形孔13b分别靠近各冷流体通道板11以及热流体通道板12的两端设置，所有的第一异形孔13a彼此连通且重叠布置，所有的第二异形孔13b彼此连通且重叠布置；所述换热芯体10中用作与所述冷流体进口接管20连接的冷流体通道板11以及热流体通道板12上开设有进料口14，所述冷流体进口接管20通过所述进料口14连通所述第一异形孔13a，所述换热芯体10中用作与所述冷流体出口接管30连接的冷流体通道板11以及热流体通道板12上开设有出料口15，所述冷流体出口接管30通过所述出料口15连通第二异形孔13b；所述冷流体通道111的两端分别连通冷流体通道板11上的第一异形孔13a和第二异形孔13b，所述热流体通道板12上的第一异形孔13a、第二异形孔13b与热流体通道121间均设有分隔区。
各所述第一异形孔13a和其对应所在侧部的冷流体通道板11或热流体通道板12的板边的间距为70mm。同样的，各所述第二异形孔13b和其对应所在侧部的冷流体通道板11或热流体通道板12的板边的间距为70mm。即如图7所示，处于上侧的第一异形孔13a和其对应所在的冷流体通道板11的板边(即冷流体通道板11的上板边)的间距A为70mm，处于下侧的第二异形孔13b和其对应所在的冷流体通道板11的板边(即冷流体通道板11的下板边)的间距A为70mm。两个所述端板16的板厚均为70mm。
传统的高温高压换热器中与冷流体接管连接的管箱壁厚通常在70mm左右，与热流体接管连接的管箱壁厚通常在30mm左右，管箱壁厚越厚，其自身的制造难度、管箱与换热芯体10的焊接难度也就越高；本发明中所有的第一异形孔13a连通后所构成的空间区域以及所有的第二异形孔13b连通后所构成的空间区域替代了原有的供冷流体进出换热芯体10的管箱结构，本发明取消了大厚度管箱(即与冷流体接管连接的管箱)的锻造、焊接等制造环节，这大大降低了换热器的整体成型难度，节省了生产制造成本；另外，本发明中的所述第一异形孔13a、第二异形孔13b直接开设在冷流体通道板11、热流体通道板12上，这样的一体式构造为后续的无损检测带来了便利，同时也提高了换热器的安全性能。需要特别声明的是，考虑到换热器中的热流体进口管箱60、热流体出口管箱70的壁厚通常也就在30mm左右，其生产制造以及焊接都较为容易，本实施例保留了所述热流体进口管箱60以及热流体出口管箱70，倘若出现一种换热器，其采用在冷流体通道板11以及热流体通道板12上开设异形孔来替代所述热流体进口管箱60以及热流体出口管箱70，同样也视作本发明的一种变形。
如图2～6所示，本发明中所述第一异形孔13a、第二异形孔13b的形状均呈“D”型，通过这样的设置来尽量减少冷流体在换热芯体10中的阻力损失，为保证换热器的换热效果提供有力支持。
如图1～6所示，所述冷流体进口接管20、冷流体出口接管30分别通过焊接方式连接于换热芯体10的上下两端；所述热流体进口接管40、热流体出口接管50分别通过焊接方式连接于换热芯体10的与端板16板面相垂直的两侧面上，所述热流体进口接管40设置于换热芯体10的下部，所述热流体出口接管50设置于换热芯体10的上部；各冷流体通道板11上的冷流体通道111均呈直线式布置，各热流体通道板12上的热流体通道121均呈Z字型布置。所述冷流体通道111、热流体通道121的通道截面形状均采用流动阻力小的半圆形。

Claims (6)

1.一种高温高压紧凑式换热器，包括换热芯体(10)以及与所述换热芯体(10)相连通的冷流体进口接管(20)、冷流体出口接管(30)、热流体进口接管(40)、热流体出口接管(50)，所述冷流体进口接管(20)、冷流体出口接管(30)至少设有一组，所述热流体进口接管(40)、热流体出口接管(50)至少设有一组，所述热流体进口接管(40)、热流体出口接管(50)分别与所述换热芯体(10)固连，其特征在于：所述换热芯体(10)包括多个冷流体通道板(11)、多个热流体通道板(12)以及两个端板(16)，所述冷流体通道板(11)上设有冷流体通道(111)，所述热流体通道板(12)上设有热流体通道(121)，所述换热芯体(10)由冷流体通道板(11)、热流体通道板(12)以及端板(16)通过扩散焊接技术堆叠连接而成，所述换热芯体(10)中的冷流体通道板(11)与热流体通道板(12)交替重叠布置，两个所述端板(16)分别处于所述换热芯体(10)的两端；每个所述冷流体通道板(11)以及热流体通道板(12)上均设有第一异形孔(13a)、第二异形孔(13b)，所述第一异形孔(13a)、第二异形孔(13b)分别靠近各冷流体通道板(11)以及热流体通道板(12)的两端设置，所有的第一异形孔(13a)彼此连通且重叠布置，所有的第二异形孔(13b)彼此连通且重叠布置；所述换热芯体(10)中用作与所述冷流体进口接管(20)连接的冷流体通道板(11)以及热流体通道板(12)上设有进料口(14)，所述冷流体进口接管(20)通过所述进料口(14)连通所述第一异形孔(13a)，所述换热芯体(10)中用作与所述冷流体出口接管(30)连接的冷流体通道板(11)以及热流体通道板(12)上设有出料口(15)，所述冷流体出口接管(30)通过所述出料口(15)连通第二异形孔(13b)；所述冷流体通道(111)的两端分别连通冷流体通道板(11)上的第一异形孔(13a)和第二异形孔(13b)，所述热流体通道板(12)上的第一异形孔(13a)、第二异形孔(13b)与热流体通道(121)间均设有分隔区。
2.根据权利要求1所述的一种高温高压紧凑式换热器，其特征在于：所述第一异形孔(13a)、第二异形孔(13b)的形状均呈“D”型。
3.根据权利要求2所述的一种高温高压紧凑式换热器，其特征在于：所述第一异形孔(13a)和其对应所在侧部的冷流体通道板(11)或热流体通道板(12)的板边的间距为70mm；所述第二异形孔(13b)和其对应所在侧部的冷流体通道板(11)或热流体通道板(12)的板边的间距为70mm。
4.根据权利要求1所述的一种高温高压紧凑式换热器，其特征在于：所述热流体进口接管(40)通过热流体进口管箱(60)与所述换热芯体(10)固连，热流体出口接管(50)通过热流体出口管箱(70)与所述换热芯体(10)固连。
5.根据权利要求1～4任一项所述的一种高温高压紧凑式换热器，其特征在于：所述冷流体进口接管(20)、冷流体出口接管(30)分别设置于换热芯体(10)的上下两端；所述热流体进口接管(40)、热流体出口接管(50)分别连接于换热芯体(10)的与端板(16)板面相垂直的两侧面上，所述热流体进口接管(40)设置于换热芯体(10)的下部，所述热流体出口接管(50)设置于换热芯体(10)的上部。
6.根据权利要求1～4任一项所述的一种高温高压紧凑式换热器，其特征在于：各冷流体通道板(11)上的冷流体通道(111)均呈直线式布置，各热流体通道板(12)上的热流体通道(121)均呈Z字型布置。
CN201810700499.5A 2018-06-29 2018-06-29 一种高温高压紧凑式换热器 Active CN108917438B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810700499.5A CN108917438B (zh) 2018-06-29 2018-06-29 一种高温高压紧凑式换热器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810700499.5A CN108917438B (zh) 2018-06-29 2018-06-29 一种高温高压紧凑式换热器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108917438A true CN108917438A (zh) 2018-11-30
CN108917438B CN108917438B (zh) 2020-11-13

Family

ID=64424230

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810700499.5A Active CN108917438B (zh) 2018-06-29 2018-06-29 一种高温高压紧凑式换热器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108917438B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112648867A (zh) * 2020-11-30 2021-04-13 合肥通用机械研究院有限公司 一种强化传热的一体化扩散焊热交换器
CN117268146A (zh) * 2023-11-15 2023-12-22 中国核动力研究设计院 一种扩散焊换热器及其设计方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5969101A (ja) * 1982-10-09 1984-04-19 Takayasu Kogyo Kk 蒸発器
CN101458044A (zh) * 2008-12-31 2009-06-17 张伟君 一种高效全铝合金换热器
CN206037786U (zh) * 2016-08-22 2017-03-22 天津三电汽车空调有限公司 电动车辆上的发热件降温用全铝式板式换热器
CN207268583U (zh) * 2017-08-30 2018-04-24 兰州兰石集团有限公司 一种对角流焊接板式换热器
CN108139182A (zh) * 2015-10-02 2018-06-08 阿尔法拉瓦尔股份有限公司 传热板及板式换热器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5969101A (ja) * 1982-10-09 1984-04-19 Takayasu Kogyo Kk 蒸発器
CN101458044A (zh) * 2008-12-31 2009-06-17 张伟君 一种高效全铝合金换热器
CN108139182A (zh) * 2015-10-02 2018-06-08 阿尔法拉瓦尔股份有限公司 传热板及板式换热器
CN206037786U (zh) * 2016-08-22 2017-03-22 天津三电汽车空调有限公司 电动车辆上的发热件降温用全铝式板式换热器
CN207268583U (zh) * 2017-08-30 2018-04-24 兰州兰石集团有限公司 一种对角流焊接板式换热器

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112648867A (zh) * 2020-11-30 2021-04-13 合肥通用机械研究院有限公司 一种强化传热的一体化扩散焊热交换器
CN117268146A (zh) * 2023-11-15 2023-12-22 中国核动力研究设计院 一种扩散焊换热器及其设计方法
CN117268146B (zh) * 2023-11-15 2024-01-26 中国核动力研究设计院 一种扩散焊换热器及其设计方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108917438B (zh) 2020-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109163586B (zh) 一种螺旋流道印刷电路板换热器
CN107976101A (zh) 一种外翅片换热管及其使用方法
CN108917438A (zh) 一种高温高压紧凑式换热器
CN102788523A (zh) 一种多支冷水管多通道吸热敞口式连通换热器及其制作工艺
CN101861507A (zh) 平面式热交换器
CN202747865U (zh) 饮水机用高效热交换器
CN115388687A (zh) 换热装置及布雷顿循环系统
CN201599788U (zh) 一种带夹套径向热管省煤器
CN107643011A (zh) 一种D形截面Zig‑Zag通道紧凑式换热器
CN109323607A (zh) 一种蜂窝型超紧凑板式热交换器
CN219203216U (zh) 一种电堆用的气体分配板
CN205537227U (zh) 换热器和热水器
CN113701531B (zh) 一种立式钛合金微通道内螺旋管板式换热器
CN115325717B (zh) 换热装置及布雷顿循环系统
CN209263711U (zh) 一种暖气片
CN209263166U (zh) 一种空调末端设备
CN109921689A (zh) 一种串并联式换热结构及热伏发电装置
CN104677152B (zh) 一种板式气气换热器
CN207317558U (zh) 一种超临界二氧化碳工质车载式空冷机组
CN217716045U (zh) 一种新型高效低阻pche换热器芯体
CN109489449A (zh) 一种暖气片
CN214371918U (zh) 板式换热机组
CN213147479U (zh) 一种无盘管式不锈钢热交换器
CN212006838U (zh) 一种新型立式容积式换热器
CN109297100A (zh) 一种空调末端设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant