CN111140361B - 一种可用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种可用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯，该换热器核芯的换热核芯板片呈圆环状，换热核芯板片上设置有蚀刻或机械加工而形成流道，流道形状为椭圆型，流道深度为毫米级，等效直径为1‑2mm，两片换热核芯板片组装成换热单元，用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯由若干个换热单元通过扩散焊接固连形成。解决了传统燃气轮机的单位推力随压气机压比的提高而增大，而在高负荷条件下提高压气机压比会导致进气系统过热，甚至出现系统温度超过现有燃气轮机材料限制的技术问题。本发明在原有印刷板式换热器技术基础上，采用圆形板片，重新设计冷热侧板片流道结构，并经由扩散焊接而成，制造出适合燃气轮机系统使用的圆柱形微通道换热器。

Description

一种可用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯
技术领域
本发明具体涉及一种可用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯，属于换热装置技术领域。
背景技术
传统燃气轮机的单位推力随压气机压比的提高而增大，而在高负荷条件下提高压气机压比会导致进气系统过热，甚至出现系统温度超过现有燃气轮机材料限制的问题。因此在进气道布置高效换热器预冷来获得理想的进口空气温度与密度，已成为一种突破燃气轮机推力瓶颈的解决方法，由于目前的燃气轮机典型布置方式大多采用轴系布置，于是设计并制造出外型适合轴系布置，且能在高温高压下稳定工作的高效换热器，符合该类系统的总体需求。
发明内容
本发明针对上述传统燃气轮机的单位推力随压气机压比的提高而增大，而在高负荷条件下提高压气机压比会导致进气系统过热，甚至出现系统温度超过现有燃气轮机材料限制的技术问题，提出一种可用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯，为应对燃气轮机系统多采用轴向布置的空间要求，在原有印刷板式换热器技术基础上，采用圆形板片，重新设计冷热侧板片流道结构，并经由扩散焊接而成，制造出适合燃气轮机系统使用的圆柱形微通道换热器，进一步拓宽了微通道印刷板式换热器的应用范围。
本发明提出一种可用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯包括2n个换热核芯板片和n个换热单元，其中为大于等于1的整数，所述换热核芯板片呈圆环状，所述换热核芯板片上设置有蚀刻或机械加工而形成流道，流道形状为椭圆型，流道深度为毫米级，等效直径为1-2mm，有效改善流体流动状态，提升换热器传热系数，两片所述换热核芯板片组装成换热单元，所述用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯由若干个换热单元通过扩散焊接固连形成。
所述用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯置于燃气轮机压气机前，通过两侧集液装置令制冷工质进行轴向流动，同时进气经由径向由外至内流动冷却，达到经由微通道换热器核芯快速交换热量的目的。
本发明所述的一种可用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯的工作原理为：
本发明在原有微通道印刷板式换热器基础上，通过更改板片形状与流道布置，并依据适用性广泛的传热学经典理论，设计制造出一种耐高温高压且适合轴系布置的圆形微通道换热器。
与现有技术相比，本发明所述的一种可用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯的有益效果为：
1、本发明所述的可用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯，其微通道外型成椭圆型，等效直径尺寸可达2mm，可有效提升换热器内流体Re数，换热效率高。
2、本发明所述的可用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯，经由真空扩散焊成为一体化部件，焊接强度可达母材强度，无密封圈、垫圈等薄弱结构，核芯的耐温与耐压能力强，可胜任各类苛刻工况环境。
3、本发明所述的可用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯为圆环形，与原有立方体型的印刷板式换热器相比，更适宜与轴向系统的装配，实现系统空间的高效利用。
附图说明
图1为本发明所述的可用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯的换热核芯板片示意图；
图2为本发明所述的可用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯的换热单元示意图；
图3为本发明所述的可用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯的换热核芯主视图；
图4为本发明所述的可用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯的换热核芯正视图；
图5为本发明所述的可用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯的换热核芯侧视图；
图6为本发明所述的预冷系统工作原理图；
图中：1-换热核芯板片；2-换热单元。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：
具体实施方式一：参见图1-6说明本实施方式。本实施方式所述的一种可用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯包括2n个换热核芯板片1和n个换热单元2，其中n为大于等于1的整数，所述换热核芯板片1呈圆环状，所述换热核芯板片1上设置有蚀刻或机械加工而形成流道，流道形状为椭圆型，流道深度为毫米级，等效直径为1-2mm，有效改善流体流动状态，提升换热器传热系数，两片所述换热核芯板片1组装成换热单元2，所述用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯由若干个换热单元2通过扩散焊接固连形成圆筒形；
所述用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯置于燃气轮机压气机前，通过两侧集液装置令制冷工质进行轴向流动，同时进气经由径向由外至内流动冷却，达到经由微通道换热器核芯快速交换热量的目的。
所述换热单元2由两片换热核芯板片1拼接而成，所述换热核芯板片1上设置有蚀刻或机械加工而形成流道，材质为高温合金，稳定工作温度可达600℃以上，而后将一定数量的换热单元2装配，并通过扩散焊接固连形成换热器核芯的整体。
制冷工质流动方式可以为闭式循环流动，即由循环泵驱动，依次通过换热器吸热-----循环泵----散热端散热----换热器吸热方式循环；若燃料为液态氢气等低温燃料，也可直接采用燃料制冷，即燃料储罐---换热器吸热---燃烧室的方式，既可达到预冷入口空气的目的，也可达到预热燃料的目的。
本发明采用经化学蚀刻或机械加工而形成微通道的高温合金材质圆形板片，扩散焊接制造的圆柱体高效微通道换热器，具有耐高压耐高温紧凑高效换热等特点，适用于燃气轮机总体系统的空间布置。
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。所应理解的是，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，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合，凡在本发明精神和原则之内，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 (2)

1.一种用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯，其特征在于，包括2n个换热核芯板片(1)和n个换热单元(2)，其中n为大于等于1的整数，所述换热核芯板片(1)呈圆环状，所述换热核芯板片(1)上设置有蚀刻或机械加工而形成流道，流道形状为椭圆型，流道深度为毫米级，等效直径为1-2mm，有效改善流体流动状态，提升换热器传热系数，两片所述换热核芯板片(1)组装成换热单元(2)，所述用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯由若干个换热单元(2)通过扩散焊接固连形成圆筒形；
所述用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯置于燃气轮机压气机前，通过两侧集液装置令制冷工质进行轴向流动，同时进气经由径向由外至内流动冷却，达到经由微通道换热器核芯快速交换热量的目的；
制冷工质流动方式为闭式循环流动，由循环泵驱动，依次通过换热器吸热-----循环泵----散热端散热----换热器吸热方式循环；若燃料为低温燃料，直接采用燃料制冷，通过燃料储罐---换热器吸热---燃烧室的方式，既能达到预冷入口空气，也能够预热燃料。
2.根据权利要求1所述的用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯，其特征在于，所述换热核芯板片(1)材质为高温合金，稳定工作温度可达600℃以上。
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