CN112629295A - 一种新型三维螺旋缠绕式流道的印刷电路板式换热器芯体 - Google Patents

一种新型三维螺旋缠绕式流道的印刷电路板式换热器芯体 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种三维螺旋缠绕式流道的印刷电路板式换热器芯体，包括：多层叠加并通过真空扩散焊焊接成一体的表面具有蚀刻流道的金属板片。所述换热器芯体包括：双面具有若干不连续流道的金属板、若干穿孔的金属板以及单面具有的若干不连续流道的上下封盖板；所述换热器芯体通过板片叠加而成；所述叠加上下均为所述上下封盖板，中间为所述穿孔金属板，所述不连续流道的金属板周期性叠加；所述上下封盖板直接与所述穿孔金属板相连。本发明装置增大了换热面积，提高了换热量。且有效的增强扰动，消除了轴向热传导效应。

Description

一种新型三维螺旋缠绕式流道的印刷电路板式换热器芯体
技术领域
本发明涉及换热装置的技术领域，具体而言，尤其涉及一种新型三维螺旋缠绕式流道的印刷电路板式换热器芯体。
背景技术
印刷电路板式换热器(Printed Circuit Heat Exchanger,PCHE)是一种紧凑式微通道换热器，相较于传统的板式，管壳式换热器，由于其采用光化学刻蚀和真空扩散焊技术，具有紧凑性高，耐高压，耐低温和高温，换热效率高，可靠性高等优点。近些年来，在核能、太阳能、天然气等领域被广泛研究。
印刷电路板式换热器芯体是通过真空扩散焊技术将若干通过光化学蚀刻加工好的板片焊接而成的。其流道形式主要为直线型、Z字型、S型和非连续的翅片式。流道的截面由于采用了光化学刻蚀技术主要为类半圆形。
不同形式的流道通过增强流体在换热器的扰动增强换热效果，虽然换热效果增强，但也带来了流阻的增大，加大了泵送成本。而传统的流道形式可以看成是二维的平板流动，其强化综合性能的能力较为有限。
发明内容
根据上述提出强化综合性能的能力较为有限的技术问题，而提供一种新型三维螺旋缠绕式流道的印刷电路板式换热器芯体。本发明主要利用一种三维螺旋缠绕式流道的印刷电路板式换热器芯体，包括：多层叠加并通过真空扩散焊焊接成一体的表面具有蚀刻流道的金属板片，其特征在于，所述换热器芯体双面具有若干不连续流道的金属板、具有若干穿孔的金属板以及单面具有若干不连续流道的上下封盖板；所述换热器芯体通过板片叠加而成；所述叠加上下均为所述上下封盖板，中间为所述穿孔金属板，所述不连续流道的金属板周期性叠加；所述上下封盖板直接与所述穿孔金属板相连。
进一步地，所述不连续流道的金属板的双面均设置有若干流道，所述流道通过蚀刻工艺和机械加工加工至所述不连续流道的金属板上；所述流道不连续，且每个面的双侧均设置一条或多条导流流道。
更进一步地，所述不连续流道的金属板的蚀刻截面形状为：半圆形、矩形、椭圆形、梯形中任意一种或多种的组合。
更进一步地，所述流道的中心线为直线型组合和曲线型组合。
进一步地，所述流道具有平行周期性排列的特征。
进一步地，所述穿孔金属板2的穿孔具有平行周期性排列的特征。
更进一步地，所述穿孔金属板2的穿孔为流道金属板1的双面流道垂直投影形成的重叠区域形状。
更进一步地，所述上下封盖板3设置有所述不连续流道的金属板1的单面流道。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明装置增大了换热面积，传统的印刷电路板式换热器，无论是流道式的还是翅片式的，均可看作是单股流体在单层板上的流动换热，属于二维流动。而新型螺旋缠绕式流道的印刷电路板式换热器，则相当于是三维流道，流体通过穿孔，可以到达上一层双面流道板的底面流道，再顺着穿孔回到原始的流道板，在反复的上下板穿插中，增大了换热面积，提高了换热量。
2)本发明装置有效的增强扰动，流体在周期性上下和板上的流道内流动，相当于是传统的二维流道的同时，增加了垂直于流动平面的上下运动，同时传统平面流动的增加扰动的方式也可作用于流道设计之中，且由于流道设计一般带有一定的角度，与上下运动叠加之后流体产生了螺旋式流动形式。增强了流体的混合，不断地破坏流体的边界层，强化了场协同效应，最终提高了换热效果。换热器内的扰动流有自清洁效果，可以防止污垢产生，起到避免微细通道堵塞的作用。
3)本发明装置消除了轴向热传导效应，传统的印刷电路板式换热器，其流体换热方式局限于，顺流、逆流、叉流、蛇形流动等等。而本发明的流动方式为缠绕式流动，冷热流体同一时刻在流道板的不同面进行换热，通过对应的穿孔进行翻转。中间既不产生冷热流体的接触，从水平方向看，又如同冷热流体在其主流方向的互相穿插，破坏了轴向热传导效应，对于低温工况下，由于金属的导热性能下降带来的加剧轴向热传导效应来说，这种流道设计更加有利。
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做以简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明换热器芯体的立体示意图。
图2(a)为本发明换热器芯体的流道板1的正面，(b)为局部放大图。
图3为本发明换热器芯体的流道板1的背面。
图4(a)为本发明换热器芯体的穿孔板2示意图，(b)为局部放大图。
图5为本发明一组换热流道的流动示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1-5所示，本发明提供了一种三维螺旋缠绕式流道的印刷电路板式换热器芯体，包括：多层叠加并通过真空扩散焊焊接成一体的表面具有蚀刻流道的金属板片。
同时，作为优选的实施方式，在本申请中，所述换热器芯体双面具有若干不连续流道的金属板、若干穿孔的金属板以及单面具有若干不连续流道的上下封盖板；所述换热器芯体通过板片叠加而成；所述叠加上下均为所述上下封盖板，中间为所述穿孔金属板，所述不连续流道的金属板周期性叠加；即如图1所示按照金属板1与金属板2的顺序，反复堆叠，最后焊接形成一块芯体，具有周期性。
同时，所述上下封盖板直接与所述穿孔金属板相连。
在本实施方式中，所述不连续流道的金属板的双面均设置有若干流道，所述流道通过蚀刻工艺和机械加工加工至所述不连续流道的金属板上；所述流道不连续，且每个面的双侧均设置一条或多条导流流道。作为一种优选的实施方式，这里所说的设置的导流流道的数量按照实际工程需要进行设计，工作需要大流量的话，流道布置肯定要多一些，但是同时，这里并不是布置的流道越多则越好，流道数量的增加会增加加工的难度。因此流道的数量的具体选择可以根据实际生产需求进行选定。
作为一种优选的实施方式，所述不连续流道的金属板的蚀刻截面形状为：半圆形、矩形、椭圆形、梯形中任意一种或多种的组合。所述流道的中心线为直线型组合和曲线型组合。附图中展示的是直线型的，体现在流道金属板，都是倾斜一定角度的直线流道，曲线型则把这些直线型流道替换成一定弧度的曲线。
所述流道具有平行周期性排列的特征。所述穿孔金属板2的穿孔平行周期性排列。如图5所示，板片叠加会形成两条流道的螺旋缠绕，图5表示的是其中的一个单元。由于板片很多，流道也有若干个，整个芯体内部其实，是由若干个图5的换热单元，周期性的排列构成的，彼此之间也是相互平行的。
所述穿孔金属板2的穿孔为流道金属板1的双面流道垂直投影形成的重叠区域形状。上下封盖板3设置有所述不连续流道的金属板1的单面流道。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (8)

1.一种三维螺旋缠绕式流道的印刷电路板式换热器芯体，包括：多层叠加并通过真空扩散焊焊接成一体的表面具有蚀刻流道的金属板片，其特征在于，
所述换热器芯体包括：双面具有若干不连续流道的金属板(1)、若干穿孔的金属板(2)以及单面具有的若干不连续流道的上下封盖板(3)；所述换热器芯体通过板片叠加而成；所述叠加上下均为所述上下封盖板(3)，中间为所述穿孔金属板(2)，所述不连续流道的金属板(1)周期性叠加；
所述上下封盖板(3)直接与所述穿孔金属板(2)相连。
2.根据权利要求1所述的一种三维螺旋缠绕式流道的印刷电路板式换热器芯体，其特征在于，
所述不连续流道的金属板(1)的双面均设置有若干流道，所述流道通过蚀刻工艺和机械加工加工至所述不连续流道的金属板(1)上；所述流道不连续，且每个面的双侧均设置了一条或多条导流流道。
3.根据权利要求1所述的一种三维螺旋缠绕式流道的印刷电路板式换热器芯体，其特征在于，
所述不连续流道的金属板(1)的蚀刻截面形状为：半圆形、矩形、椭圆形、梯形中任意一种或多种的组合。
4.根据权利要求2所述的一种三维螺旋缠绕式流道的印刷电路板式换热器芯体，其特征在于，所述流道的中心线为直线型组合和曲线型组合。
5.根据权利要求2或4所述的一种三维螺旋缠绕式流道的印刷电路板式换热器芯体，其特征在于，所述流道具有平行周期性排列。
6.根据权利要求1所述的一种三维螺旋缠绕式流道的印刷电路板式换热器芯体，其特征在于，所述穿孔金属板(2)的穿孔具有平行周期性排列的特征。
7.根据权利要求1或6所述的一种三维螺旋缠绕式流道的印刷电路板式换热器芯体，其特征在于，所述穿孔金属板(2)的穿孔为流道金属板1的双面流道垂直投影形成的重叠区域形状。
8.根据权利要求1所述的一种三维螺旋缠绕式流道的印刷电路板式换热器芯体，其特征在于，所述上下封盖板(3)设置有所述不连续流道的金属板(1)的单面流道。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023115230A1 (es) * 2021-12-22 2023-06-29 Universidad Técnica Federico Santa María Intercambiador de calor de placas basado en la curva de hilbert

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008073696A1 (en) * 2006-12-14 2008-06-19 Uop Llc Heat exchanger design for natural gas liquefaction
CN206739946U (zh) * 2017-05-26 2017-12-12 中国核动力研究设计院 一种印刷电路板式紧凑换热器的换热板的表面结构
CN107782181A (zh) * 2016-08-31 2018-03-09 航天海鹰(哈尔滨)钛业有限公司 一种新型换热器芯部
CN109163586A (zh) * 2018-08-08 2019-01-08 武汉理工大学 一种螺旋流道印刷电路板换热器
CN109458862A (zh) * 2018-11-02 2019-03-12 西安交通大学 一种立体交错旋流结构印刷电路板式换热器
CN211234058U (zh) * 2019-11-19 2020-08-11 中国核动力研究设计院 一种螺旋板式换热器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008073696A1 (en) * 2006-12-14 2008-06-19 Uop Llc Heat exchanger design for natural gas liquefaction
CN107782181A (zh) * 2016-08-31 2018-03-09 航天海鹰(哈尔滨)钛业有限公司 一种新型换热器芯部
CN206739946U (zh) * 2017-05-26 2017-12-12 中国核动力研究设计院 一种印刷电路板式紧凑换热器的换热板的表面结构
CN109163586A (zh) * 2018-08-08 2019-01-08 武汉理工大学 一种螺旋流道印刷电路板换热器
CN109458862A (zh) * 2018-11-02 2019-03-12 西安交通大学 一种立体交错旋流结构印刷电路板式换热器
CN211234058U (zh) * 2019-11-19 2020-08-11 中国核动力研究设计院 一种螺旋板式换热器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023115230A1 (es) * 2021-12-22 2023-06-29 Universidad Técnica Federico Santa María Intercambiador de calor de placas basado en la curva de hilbert

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