CN109443056B - 双面交错印刷电路板式换热板和换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双面交错印刷电路板式换热板和换热器，属于换热器技术领域。该发明包括：多条第一流体通道，间隔开设于换热板的一侧；多条第二流体通道，开设于换热板的另一侧；其中，所述第一流体通道和第二流体通道在换热板上间隔设置。本发明采用了双面交错流道形成逆流或顺流换热，实现全主表面换热，不存在二次换热表面，有效增加换热面积与换热效果；此外，换热板片较薄，进一步减小了换热模块核心的体积和重量，提高了换热器紧凑性和换热性能。

Description

双面交错印刷电路板式换热板和换热器

技术领域

本发明涉及换热器领域，特别涉及一种双面交错印刷电路板式换热板和换热器。

背景技术

换热器作为流体间热量交换的装置在各个工业领域均有广泛应用，同种或多种不同流体在换热器内实现热量交换。印刷板式换热器相比于传统的板翅式、板式和管壳式等换热器具有结构紧凑、换热效率高、压降小、耐高压等优点，近年来在液化石油气和核工业等相关领域已逐渐展开应用。印刷板式换热器一般采用化学刻蚀或机加工等技术在换热板一侧加工出窄流体通道，然后将换热板通过扩散焊方式将所有接触部分焊接在一起形成换热器模块核心。一般是两种热交换流体的通道分别加工在不同的板片上，形成不同流向的换热模式，主要换热面为换热板间平面，流体通道侧边界类似扩展表面，扩展表面会导致换热效果降低，且增加换热板片厚度，相应增大换热器体积和重量。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种双面交错印刷电路板式换热板和换热器，以解决现有技术中的不足。

(二)技术方案

根据本发明的一方面，提供一种双面交错印刷电路板式换热板，包括：多条第一流体通道，间隔开设于换热板的一侧；多条第二流体通道，开设于换热板的另一侧；其中，所述第一流体通道和第二流体通道在换热板上间隔设置。

在进一步的实施方案中，所述的第一流体通道和第二流体通道的通道形状为矩形或半圆形。

在进一步的实施方案中，所述的第一流体通道和第二流体通道在所述换热板上分布的形状为S型、Z型或直通道。

在进一步的实施方案中，所述的换热板还包括第一入口分配腔，与所有第一流体通道的入口相连通；第一出口汇合腔，与所有第一流体通道的出口相连通；第二入口腔，与所有第二流体通道的入口相连通；第二出口腔，与所有第二流体通道的出口相连通。

在进一步的实施方案中，所述的第一入口分配腔和第一出口汇合腔的开口方向为第一方向；所述第二入口腔和第二出口腔的开口方向为第二方向；其中，所述第一方向垂直于第二方向。

在进一步的实施方案中，所述的第一入口分配腔沿流动方向逐渐缩窄；第一出口汇合腔沿流动方向逐渐增宽。

在进一步的实施方案中，所述的第一入口分配腔和第一出口汇合腔成中心对称分布；所述第二入口腔和第二出口腔成中心对称分布。

在进一步的实施方案中，所述第一入口分配腔和第一出口汇合腔内设有多个第一导流槽，每个第一导流槽分别与一个或多个第一流体通道相通；所述第二入口腔和第二出口腔内设有多个第二导流槽，每个第二导流槽分别与一个或多个第二流体通道相通。

根据本发明的另一方面，提供一种双面交错印刷电路板式换热器，包括多个换热器单元板，每个换热器单元板依次层叠；所述换热器单元板为如上所述的任一种换热板。

在进一步的实施方案中，所述的第二换热器单元板与第一换热器单元板相差1/2通道间距，所述通道间距为换热器单元板的两条相邻流体通道中心间距。

在进一步的实施方案中，所述的第一换热器单元板和第二换热器单元板焊接形成换热器单元组，其中，所述第一换热器单元板和第二换热器单元板的同种流体通道相对。

在进一步的实施方案中，所述的双面交错印刷电路板式换热器还包括边界平板，位于所述换热器的两侧。

在进一步的实施方案中，多个换热器单元组与边界平板通过焊接组成了换热模块核心结构。

在进一步的实施方案中，所述的焊接为扩散焊接，对所有换热器单元板及边界平板接触部分通过金属原子扩散原理焊接在一起。

(三)有益效果

(1)本发明采用了双面交错流道形成逆流或顺流换热，实现全主表面换热，不存在二次换热表面，有效增加换热面积与换热效果。

(2)本发明的换热板片较薄，进一步减小了换热模块核心的体积和重量，提高了换热器紧凑性和换热性能。

附图说明

图1为本发明实施例的换热板流道截面。

图2为本发明实施例的换热板第一流体侧流道。

图3为本发明实施例的换热板第二流体侧流道。

图4为本发明实施例的换热器模块核心结构。

图5为本发明实施例的换热器模块第二流体侧进(出)口方向。

图6为本发明实施例的换热器模块第一流体侧进(出)口方向。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

根据本发明的一个实施例，提供一种双面交错印刷电路板式换热板，其截面如图1所示，包括：多条第一流体通道2，间隔开设于换热板的一侧；多条第二流体通道3，开设于换热板的另一侧；其中，每两条第一流体通道2之间开设有一条第二流体通道3。

其中，所述第一流体通道2和第二流体通道3采用刻蚀、激光或机械加工等方式在换热板1上加工而成，两侧流体通道间隔交叉，其宽度和深度由第一流体与第二流体的换热特性决定。如此设计，使得换热板更薄，换热面积更大，换热效果更好。

在本实施例中，所述第一流体通道2和第二流体通道3的截面形状可以是但不局限于矩形、三角形、梯形或半圆形。

在本实施例中，第一流体通道2和第二流体通道3在换热板1上分布的形状可以是但不局限于S型、Z型和直通道；所述第一流体侧换热流道和第二流体侧换热流道形状相同，且两流体通道间隔分布。

在本实施例中，所述换热板还包括：入口分配腔4、出口汇合腔5、入口腔7和出口腔8。第一入口分配腔4，与所有第一流体通道2的各入口相连通；第一出口汇合腔5，与所有第一流体通道2的各出口相连通；第二入口腔7，与所有第二流体通道3的各入口相连通；第二出口腔8，与所有第二流体通道3的各出口相连通。

优选的，所述第一入口分配腔4和第一出口汇合腔5的开口方向为第一方向；所述第二入口腔7和第二出口腔8的开口方向为第二方向；其中，所述第一方向垂直于第二方向。如此设计，使得第一流体和第二流体分别从不同方向流入和流出换热板，方便换热器两侧流体的进出口连接。

优选的，第一流体从第一入口分配腔4流入，为方便流体流量的分配，沿着流动方向第一入口分配腔4逐渐缩小，然后平均分配到各个第一流体通道2内，从第一出口汇合腔5汇合后流出，流体出口汇合腔5沿着流动方向逐渐增宽，方便汇合后的流体流出换热器。其中，第一入口分配腔4 的缩窄和第一出口汇合腔5的增宽幅度可以是但不局限于线性或曲线型。第二流体从第二入口腔7流入各个第二流体通道3内，然后从第二出口腔 8流出。

在本实施例中，所述第一入口分配腔4和第一出口汇合腔5成中心对称分布；所述第二入口腔7和第二出口腔8成中心对称分布。入口分配腔和出口汇合腔为轴对称分布，尽可能保证从进口到出口的每个流道内的流体流动路径相同，从而保证流量分配均匀。

在本实施例中，所述第一入口分配腔4和第一出口汇合腔5内设有多个第一导流槽6，每个第一导流槽6分别与一个或多个第一流体通道2相通；所述第二入口腔7和第二出口腔8内设有多个第二导流槽9，每个第二导流槽9分别与一个或多个第二流体通道3相通。导流槽可更加均匀地分配各个流体通道内的流体流量。

根据本发明的另一个实施例，提供一种双面交错印刷电路板式换热器，包括：多个换热器单元板1，每个换热器单元板1依次层叠；其中，所述换热器单元板1为如上实施例所述的换热板。

在本实施例中，换热器模块核心结构如图4所示，换热器单元板1分为第一换热器单元板11和第二换热器单元板12两种，两种换热单元板依次交替层叠，其中，第一换热器单元板11为第二换热器单元板12镜像后又平移1/2通道间距。所述换热器单元板1同上述换热板，所述通道间距为第一换热器单元板11的两条相邻流体通道中心间距。

第一换热器单元板11和第二换热器单元板12的第一流体侧相对组成一组换热器单元组，第一换热器单元板11和第二换热器单元板12组成的换热器单元组采用了同种流体通道在同一侧的结构。保证了即使中间通道采用扩散焊接存在泄漏也不会引起第一流体和第二流体串流。该结构也可以采用其他焊接方式仅对换热器单元组周边进行焊接密封，增加了焊接的灵活性。换热器单元板11和换热器单元板12的第一流体通道相差1/2通道间距，采用扩散焊时增加了单元板间第一流体和第二流体的换热面积。多组换热器单元组组成换热器模块的核心结构，如图4所示。

在本实施例中，换热器模块核心结构的上下两侧采用了边界平板10 进行密封。

第一流体侧流体进出口腔体内第一导流槽6和第二流体侧流体进出口腔体内第二导流槽9内的流体在换热板的两侧形成了交叉流换热，有效利用了换热器模块核心的换热面积，提高了换热器紧凑型。换热器模块第二流体侧进(出)口方向如图5所示，该方向只有第二流体流入或流出，经过进一步汇总后形成第二流体的总进口和出口。换热器模块第一流体侧进 (出)口方向如图6所示，该方向只有第一流体流入或流出，经过进一步汇总后形成第一流体的总进口和出口。

如上述两个实施例所述的双面交错印刷电路板式换热板和换热器采用了双面交错流道形成逆流或顺流换热，实现全主表面换热，不存在二次换热表面，有效增加换热面积与换热效果，且换热单元板片较薄，进一步减小了换热模块核心的体积和重量，提高了换热器紧凑性和换热性能。

需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。此外，以下实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等，仅是参考附图的方向。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种双面交错印刷电路板式换热板，其特征在于，包括：

多条第一流体通道(2)，间隔开设于换热板的一侧；

多条第二流体通道(3)，开设于换热板的另一侧；

其中，所述第一流体通道(2)和第二流体通道(3)在换热板上间隔设置；

还包括第一入口分配腔(4)，与所有第一流体通道(2)的各入口相连通；第一出口汇合腔(5)，与所有第一流体通道(2)的各出口相连通；第二入口腔(7)，与所有第二流体通道(3)的各入口相连通；第二出口腔(8)，与所有第二流体通道(3)的各出口相连通；

所述第一入口分配腔(4)沿流动方向逐渐缩窄；第一出口汇合腔(5)沿流动方向逐渐增宽；

所述第一入口分配腔(4)和第一出口汇合腔(5)内设有多个第一导流槽(6)，每个第一导流槽(6)分别与一个或多个第一流体通道(2)相通；所述第二入口腔(7)和第二出口腔(8)内设有多个第二导流槽(9)，每个第二导流槽(9)分别与一个或多个第二流体通道(3)相通。

2.根据权利要求1所述的双面交错印刷电路板式换热板，其特征在于，所述第一流体通道(2)和第二流体通道(3)的通道截面形状为矩形或半圆形。

3.根据权利要求1所述的双面交错印刷电路板式换热板，其特征在于，所述第一流体通道(2)和第二流体通道(3)在所述换热板上分布的形状为S型、Z型或直通道。

4.根据权利要求1所述的双面交错印刷电路板式换热板，其特征在于，所述第一入口分配腔(4)和第一出口汇合腔(5)的开口方向为第一方向；所述第二入口腔(7)和第二出口腔(8)的开口方向为第二方向；其中，所述第一方向垂直于第二方向。

5.根据权利要求1所述的双面交错印刷电路板式换热板，其特征在于，所述第一入口分配腔(4)和第一出口汇合腔(5)成中心对称分布；所述第二入口腔(7)和第二出口腔(8)成中心对称分布。

6.一种双面交错印刷电路板式换热器，其特征在于，包括：多个换热器单元板(1)，每个换热器单元板(1)依次层叠；其中，所述换热器单元板(1)为如权利要求1-5任一项所述的换热板。

7.根据权利要求6所述的双面交错印刷电路板式换热器，其特征在于，所述换热器单元板(1)为第一换热器单元板(11)或第二换热器单元板(12)，其中，第二换热器单元板(12)与第一换热器单元板(11)的镜像相差1/2通道间距，所述通道间距为换热器单元板(1)的两条相邻流体通道中心间距。

8.根据权利要求7所述的双面交错印刷电路板式换热器，其特征在于，所述第一换热器单元板(11)和第二换热器单元板(12)焊接形成换热器单元组，其中，所述第一换热器单元板(11)和第二换热器单元板(12)的同种流体通道相对。

9.根据权利要求6-8任一项所述的双面交错印刷电路板式换热器，其特征在于，还包括边界平板(10)，位于所述换热器的两侧。

10.根据权利要求9所述的双面交错印刷电路板式换热器，其特征在于，多个单元组与边界平板(10)通过焊接组成了换热模块核心结构。

11.根据权利要求10所述的双面交错印刷电路板式换热器，其特征在于，所述的焊接为扩散焊，对所有单元板及边界平板(10)接触部分通过金属分子扩散原理焊接在一起。

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