CN112361852B - 一种印刷电路板换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及换热器设计技术领域，公开了一种印刷电路板换热器，包括间隔交错堆叠连接的第一换热板和第二换热板，第一换热板和第二换热板的相对两侧分别连接有进出口通道，且第一换热板和第二换热板两侧的进出口通道位置对应；第一换热板和第二换热板上分别设有隔开的左右两部分流道，且在换热器任一侧的进出口通道连通第一换热板的部分和连通第二换热板的部分沿高度方向左右交错分布。本发明实施例提供的一种印刷电路板换热器，通过在同一换热板上进行分区设计，可以实现在同一换热板的左右两边冷热流体的同时存在，既可实现不同流体在高度方向上的换热，也可实现不同流体在同一平面内的换热，可加强流体的换热，提高换热效率。

Description

一种印刷电路板换热器

技术领域

本发明涉及换热器设计技术领域，尤其涉及一种印刷电路板换热器。

背景技术

印刷电路板式换热器是一种微通道板式换热器，具有结构紧凑、耐高温、耐高压、安全可靠等优点，在制冷空调、石油天然气、核工业、化工工业、电力工业等领域应用广泛。换热芯体是印刷电路板式换热器的核心部件，既提供了高、低温工质的流动通道，又提供了高、低温工质间的传热面积。目前印刷电路板换热器的换热器芯体，通常是先进行化学蚀刻流道，再进行冷热流道布置，然后通过扩散焊或钎焊形成换热器芯体。

传统印刷电路板换热器主要存在以下几个问题，第一，传统印刷电路板换热器的换热主要垂直于换热板方向的轴向换热，不存在平行于换热板方向的同一平面内的换热；第二，在传统印刷电路板换热器中，由于进口流量分配的原因，不能实现整个换热板面的流道设计。会存在部分换热板面积的浪费；第三，传统印刷电路板换热器的通道大多会存在一些拐角区域，容易形成漩涡，形成一定程度的回流，影响换热效率。

发明内容

本发明实施例提供一种印刷电路板换热器，用以解决或部分解决传统印刷电路板换热器存在的换热主要为垂直于换热板方向的轴向换热，不存在平行于换热板方向的同一平面内换热的问题。

本发明实施例提供一种印刷电路板换热器，包括间隔交错堆叠连接的第一换热板和第二换热板，所述第一换热板的相对两侧分别连接有进出口通道，所述第二换热板的相对两侧同样分别连接有进出口通道，且所述第一换热板和所述第二换热板两侧的进出口通道位置对应；所述第一换热板上设有隔开的左右两部分流道，所述第二换热板上同样设有隔开的左右两部分流道，且在换热器任一侧的进出口通道连通第一换热板的部分和连通第二换热板的部分沿高度方向左右交错分布。

在上述方案的基础上，所述第一换热板和所述第二换热板的中间对应设有开口，使得换热器的中间形成中间通道；所述中间通道内设置螺旋纽带，所述螺旋纽带任一侧的空间连通第一换热板的部分和连通第二换热板的部分沿高度方向左右交错分布。

在上述方案的基础上，所述螺旋纽带的结距沿高度方向与第一换热板和第二换热板的厚度相匹配。

在上述方案的基础上，所述中间通道的两端同样分别连接有进出口通道，且两端的进出口通道连通于螺旋纽带的不同侧。

在上述方案的基础上，设置一种介质从换热器一侧的进出口通道流入，从中间通道端部的进出口通道流出；设置另一种介质从中间通道端部的进出口通道流入，从换热器另一侧的进出口通道流出。

在上述方案的基础上，换热器的任一侧的进出口通道连接于一个封头，所述封头上设有进出口。

在上述方案的基础上，所述第一换热板的任一部分流道中以及所述第二换热板的任一部分流道中，在中间部位形成有辐射型流道。

在上述方案的基础上，所述第一换热板的任一部分流道中以及所述第二换热板的任一部分流道中，在边缘部位形成有沿周向的流槽，所述流槽与对应部分的辐射型流道连通。

在上述方案的基础上，所述辐射型流道呈弧形结构。

在上述方案的基础上，所述第一换热板和所述第二换热板分别呈圆形。

本发明实施例提供的一种印刷电路板换热器，将同一换热板上的流道分为左右两部分，通过在同一换热板上进行分区设计，并通过对第一换热板和第二换热板进行不同的分区设计，可以实现在同一换热板的左右两边冷热流体的同时存在以及上下相邻的两部分流道内为不同的流体，从而既可实现不同流体在高度方向上的换热，也可实现在同一换热板上不同流体在同一平面内的换热，可加强流体的换热，提高换热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的第一换热板的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的第二换热板的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的印刷电路板换热器沿图1中A-A面的截面示意图；

图4是本发明实施例提供的印刷电路板换热器沿图1中B-B面的截面示意图；

图5是本发明实施例提供的印刷电路板换热器与传统直通道型换热器的换热效率对比图。

附图标记：

1、第二流体出口；2、第二流体进口；3、第二流体辐射型流道；4、第一流体进口；5、第一流体出口；6、第一流体辐射型流道；7、第一封头；8、第二封头；9、螺旋纽带；10、流槽。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

本发明实施例提供一种印刷电路板换热器，该印刷电路板换热器包括间隔交错堆叠连接的第一换热板和第二换热板。即第一换热板和第二换热板在高度方向上依次交错堆叠连接形成换热器。参考图1，第一换热板的相对两侧分别连接有进出口通道，第二换热板的相对两侧同样分别连接有进出口通道，且第一换热板和所述第二换热板两侧的进出口通道位置对应。即第一换热板一侧的进出口通道与第二换热板一侧的进出口通道上下位置对应；第一换热板另一侧的进出口通道与第二换热板另一侧的进出口通道上下位置对应。从而使得换热器整体看来在相对两侧具有进出口通道。

第一换热板上设有隔开的左右两部分流道，第二换热板上同样设有隔开的左右两部分流道，且在换热器任一侧的进出口通道连通第一换热板的部分和连通第二换热板的部分沿高度方向左右交错分布。具体的，参考图1，第一换热板上的流道分隔为左右两部分，且左右两部分流道相互分隔，不连通。第一换热板两侧的进出口通道一个连通于左边部分流道，另一个连通于右边部分流道。即第一换热板上左右两部分流道之间的分隔线不沿进出口通道的中心线设置，使得两侧进出口通道连通于不同部分流道。参考图2，第二换热板上的流道同样分隔为左右两部分，且左右两部分流道相互分隔，不连通。第二换热板两侧的进出口通道一个连通于左边部分流道，另一个连通于右边部分流道。即第二换热板上左右两部分流道之间的分隔线不沿进出口通道的中心线设置，使得两侧进出口通道连通于不同部分流道。

进一步地，第一换热板上左右两部分流道之间的分隔线和第二换热板上左右两部分流道之间的分隔线相比进出口通道的中心线的偏转方向可相反。优选的，第一换热板上的分隔线和第二换热板上的分隔线可关于进出口通道的中心线对称。

在换热器的任一侧，第一换热板和第二换热板上的进出口通道上下位置对应且相互连通。使得换热器的任一侧可形成一个进口或出口。参考图1和图2，本实施例中位于下方的进出口通道连通第一换热板的右边部分流道，连通第二换热板的左边部分流道，使得该进出口通道连通第一换热板的部分和连通第二换热板的部分沿高度方向左右交错分布。位于上方的进出口通道连通第一换热板的左边部分流道，连通第二换热板的右边部分流道，使得该进出口通道连通第一换热板的部分和连通第二换热板的部分沿高度方向左右交错分布。从而换热器内部分隔为两个流程，且每个流程沿高度方向呈左右交替分布。

本实施例提供的一种印刷电路板换热器，将同一换热板上的流道分为左右两部分，通过在同一换热板上进行分区设计，并通过对第一换热板和第二换热板进行不同的分区设计，可以实现在同一换热板的左右两边冷热流体的同时存在以及上下相邻的两部分流道内为不同的流体，从而既可实现不同流体在高度方向上的换热，也可实现在同一换热板上不同流体在同一平面内的换热，可加强流体的换热，提高换热效率。

进一步地，上述实施例中对于第一换热板和第二换热板上流道左右方位的描述以及对于进出口通道上下方位的描述均是为了便于根据附图具体说明本换热器的结构而进行的描述，该方位限定并不是对实际应用时换热器的具体设置方位进行的限定。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图3，第一换热板和第二换热板的中间对应设有开口，使得换热器的中间形成中间通道；中间通道内设置螺旋纽带9，螺旋纽带9任一侧的空间连通第一换热板的部分和连通第二换热板的部分沿高度方向左右交错分布。即螺旋纽带9将中间通道的空间分隔为两部分，中间通道内的两部分空间与换热器的两个流程一一对应连通。使得换热器中每个流程对应的每个换热板上的流道均连通于中间通道，可便于换热流体的流动和进出。

图3中A和B代表两种换热流体；两种换热流体在换热器中的位置分布如图3所示。通过在中间流道加上螺旋纽带9，在间隔冷热流体时，还能通过冷热流体的螺旋流动，实现第二次换热，从而增加换热器的换热效率，进一步增加紧凑度。

在上述实施例的基础上，进一步地，螺旋纽带9的结距沿高度方向与第一换热板和第二换热板的厚度相匹配。即螺旋纽带9的结距沿高度方向在与第一换热板对应的部位与第一换热板的厚度一致，在与第二换热板对应的部位与第二换热板的厚度一致。保证螺旋纽带9结距与换热板厚度一致，从而实现每一层热流体分别进入到螺旋纽带9一边的流道内，每一层的冷流体进入到螺旋纽带9的另一边的流道内，在隔开冷热流体的同时，实现冷热流体进一步换热。

在上述实施例的基础上，进一步地，中间通道的两端同样分别连接有进出口通道，且两端的进出口通道连通于螺旋纽带9的不同侧。中间通道一端连接的进出口通道与换热器的一个流程连通，可作为该流程的进口或出口。中间通道另一端连接的进出口通道与换热器的另一个流程连通，可作为该另一个流程的进口或出口。

在上述实施例的基础上，进一步地，设置一种介质从换热器一侧的进出口通道流入，从中间通道端部的进出口通道流出；设置另一种介质从中间通道端部的进出口通道流入，从换热器另一侧的进出口通道流出。从而实现换热器两个流程中流体的逆向流动，有利于提高换热效率。

在上述实施例的基础上，进一步地，换热器的任一侧的进出口通道连接于一个封头，封头上设有进出口。即换热器两侧的进出口通道对应连接有两个封头。具体的，参考图4，换热器一侧的进出口通道可连接于第一封头7；第一封头7与该侧所有的进出口通道连通。换热器另一侧的进出口通道可连接于第二封头8；第二封头8与该另一侧的所有进出口通道连通。

参考图4，本实施例中在第一封头7上设置冷流体进口，在中间通道一端处连接冷流体出口；冷流体从第一封头7进入到各个换热板上，然后汇总在中间通道处从冷流体出口流出。在中间通道另一端处连接热流体进口，在第二封头8上设置热流体出口；热流体从中间通道另一端进入中间通道，进而进入到各个换热板上，然后汇总在第二封头8处从热流体出口流出。

进一步地，设置中间通道和螺旋纽带9可巧妙实现换热器两个流程的分隔以及流入流出。在没有设置中间通道和螺旋纽带9的情况下，还可将每个流程的进出口均设置在封头上或换热器的壁面上以实现每个流程的流入和流出。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图1和图2，第一换热板的任一部分流道中以及第二换热板的任一部分流道中，在中间部位形成有辐射型流道。即第一换热板的左边部分流道和右边部分流道以及第二换热板的左边部分流道和右边部分流道靠近换热板中间的部位均设为辐射型，即沿周向依次排列的多个流道。设置辐射型流道有利于保证流体均匀的流过换热板，且辐射型流道有利于充分利用换热板的面积，避免换热板面积的浪费；还可减少拐角区域，保证换热效率。

在上述实施例的基础上，进一步地，第一换热板的任一部分流道中以及第二换热板的任一部分流道中，在边缘部位形成有沿周向的流槽10，流槽10与对应部分的辐射型流道连通。即第一换热板的左边部分流道和右边部分流道以及第二换热板的左边部分流道和右边部分流道靠近换热板边缘的部位均设为沿换热板周向连通的槽道。进出口通道与流槽10相连通，流槽10与对应部分的辐射型流道中的每个流道连通。

进一步地，进出口通道与对应的换热板为一体结构。换热板上的流道为位于换热板上的凹槽结构。辐射型流道中的相邻两个流道之间通过流道壁隔开。流道壁上可间隔设置开口；使得相邻两个流道相互连通。辐射型流道中的每个流道与流槽10之间可设置流道壁，通过在流道壁上设置开口实现连通；也可不设置流道壁，即辐射型流道中的每个流道贯通至流槽10处。

在上述实施例的基础上，进一步地，辐射型流道呈弧形结构。即辐射型流道中每个流道的流道壁呈弧形。有利于流道布满整个换热板，充分利用换热板的面积；且有利于延长流体的流动，提高换热效率。

进一步地，辐射型流道也可呈直线辐射状或其他形状，即辐射型流道中的流道可呈直线状，也可为Z型或S型等，具体不做限定，可灵活选择设置。

在上述实施例的基础上，进一步地，第一换热板和第二换热板分别呈圆形。可便于实现流道布满换热板，提高换热板面积的利用率。

进一步地，第一换热板和第二换热板的形状也可为其他，例如方型、椭圆形或其他任何形状，具体不做限定。

在上述实施例的基础上，进一步地，本实施例提出一种辐射型印刷电路板换热器，该换热器是通过将第一换热板和第二换热板间隔交错堆叠焊接而成。第一换热板的设计如图1所示，第二换热板的设计如图2所示，换热板中流道分成左右两边，分别走第一流体和第二流体两种换热流体。通过将流道与进出口通道进行一定角度的偏差，可以在同一方向进口下实现沿高度方向换热板左右间隔错流，如图3所示。同时在中间通道设置螺旋纽带9。

具体的，参考图4，第一流体侧(可为冷流体侧)：第一流体(可为冷流体)通过进口进入换热器后，通过第一封头7进行分流，进入到每一块换热板的第一流体进口4内。

参考图1，在第一换热板内，第一流体通过第一流体进口4进入后，向右侧流动。通过环形流槽10分流进入到第一流体辐射型流道6内，参与换热。最后流入到中间的第一流体螺旋通道中，再次参与换热，最后从螺旋通道的端部即第一流体出口5流出，完成换热。

参考图2，在第二换热板内，第一流体通过第一流体进口4进入后，向左侧流动。通过环形流槽10分流进入到第一流体辐射型流道6内，参与换热。最后流入到中间的第一流体螺旋通道中，再次参与换热，最后从螺旋通道的端部即第一流体出口5流出，完成换热。

参考图4，第二流体侧(可为热流体侧)：第二流体(可为热流体)通过中间通道底部的第二流体进口2进入换热器后，再通过中间螺旋纽带9进行分流，进入到每一块换热板的第二流体辐射型流道3内，参与换热，最后进入第二流体出口1内。最后通过第二封头8流出，完成换热。

为了实现逆流换热，将第二流体从中间的通道进入，从两侧的第二流体出口1流出，与第一流体相反，从而实现逆流换热。

通过将本实施例提供的辐射型通道的微通道换热器即本发明方案进行试验测试，测试介质是水，得到的结果与传统直通道对比。可以看到本实施例提供的辐射型微通道换热器的换热效率比直通道的高出30％-40％，如图5所示。圆形换热器也比方形换热器结构上更加紧凑，易安装。

本实施例基于以上传统印刷电路板换热器的缺点，提出一种辐射型通道的印刷电路板换热器，第一，通过在同一换热板上进行分区设计，并将进出口设计成一定角度的偏心结构，可以在同一换热板的左右两边实现冷热流体同时存在；第二，通过辐射形状的通道设计，可以在整个换热板面实现全覆盖的流道设计。第三，通过在中间流道加上螺旋纽带9，在间隔冷热流体时，还能通过冷热流体的螺旋流动，实现第二次换热，从而增加换热器的换热效率，进一步增加紧凑度。

本实施例通过将第一换热板和第二换热板交替堆叠，通过流体左右分流，可以同时实现冷热流体上下左右均错流，实现轴向和径向的换热，提高换热效率。辐射型通道可以实现换热板满板幅的流道设计，提高紧凑度。在中间通道内加入螺旋纽带9，实现内外螺旋组合换热，进一步增加紧凑度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种印刷电路板换热器，包括间隔交错堆叠连接的第一换热板和第二换热板，其特征在于，所述第一换热板的相对两侧分别连接有进出口通道，所述第二换热板的相对两侧同样分别连接有进出口通道，且所述第一换热板和所述第二换热板两侧的进出口通道位置对应；所述第一换热板上设有隔开的左右两部分流道，所述第二换热板上同样设有隔开的左右两部分流道，且在换热器任一侧的进出口通道连通第一换热板的部分和连通第二换热板的部分沿高度方向左右交错分布；

所述第一换热板和所述第二换热板的中间对应设有开口，使得换热器的中间形成中间通道；所述中间通道内设置螺旋纽带，所述螺旋纽带任一侧的空间连通第一换热板的部分和连通第二换热板的部分沿高度方向左右交错分布。

2.根据权利要求1所述的印刷电路板换热器，其特征在于，所述螺旋纽带的结距沿高度方向与第一换热板和第二换热板的厚度相匹配。

3.根据权利要求1或2所述的印刷电路板换热器，其特征在于，所述中间通道的两端同样分别连接有进出口通道，且两端的进出口通道连通于螺旋纽带的不同侧。

4.根据权利要求3所述的印刷电路板换热器，其特征在于，设置一种介质从换热器一侧的进出口通道流入，从中间通道端部的进出口通道流出；设置另一种介质从中间通道端部的进出口通道流入，从换热器另一侧的进出口通道流出。

5.根据权利要求1或2所述的印刷电路板换热器，其特征在于，换热器的任一侧的进出口通道连接于一个封头，所述封头上设有进出口。

6.根据权利要求1或2所述的印刷电路板换热器，其特征在于，所述第一换热板的任一部分流道中以及所述第二换热板的任一部分流道中，在中间部位形成有辐射型流道。

7.根据权利要求6所述的印刷电路板换热器，其特征在于，所述第一换热板的任一部分流道中以及所述第二换热板的任一部分流道中，在边缘部位形成有沿周向的流槽，所述流槽与对应部分的辐射型流道连通。

8.根据权利要求6所述的印刷电路板换热器，其特征在于，所述辐射型流道呈弧形结构。

9.根据权利要求1或2所述的印刷电路板换热器，其特征在于，所述第一换热板和所述第二换热板分别呈圆形。

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