CN113295026A - 一种印刷电路板式换热器 - Google Patents
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Abstract
一种印刷电路板式换热器，包括自上至下依次交替堆叠布置的若干个第一板片和若干个第二板片，第一板片的两端均设有第一工质收集区，第一板片上设有连通两端第一工质收集区的多条第一换热通道，第二板片的两端均设有第二工质收集区，第二板片上设有连通其两端第二工质收集区的多条第二换热通道，各第一板片的第一工质收集区和第一换热通道依次连通形成流经热交换用第一工质的第一通道，各第二板片的第二工质收集区和第二换热通道依次连通形成流经热交换用第二工质的第二通道。本发明能够在换热器芯体内汇集换热工质，省去现有换热器中的管箱、收集器部件，结构紧凑，显著减小换热器的体积，拓宽印刷电路板式换热器的应用领域和使用场景。
Description
技术领域
本发明涉及换热装置技术领域，尤其涉及一种印刷电路板式换热器。
背景技术
印刷电路板式换热器具有传热效率高、耐温范围广、耐高压能力强等优点，主要应用于石油化工、船舶、海洋工程、航空航天、核电、光热发电和余热回收等领域。在海洋领域，随着海洋油气勘探和生产向深海发展，海洋平台的技术装备水平不断提高，对海洋平台的空间利用也提出了更高的要求。
但是，现有的印刷电路板式换热器一般由换热器芯体（001）、管箱（002）等部件组成（如图1），其中管箱位于芯体外部，相对换热芯体而言，管箱的形状不规则，且造成换热器体积较大，使得现有印刷电路板式换热器在应用于海洋平台时，需要占用较多的空间，这无疑加大了海洋平台布局和建设的成本，同时也限制了印刷电路板式换热器的应用领域和使用场景。
发明内容
本发明提供一种印刷电路板式换热器，其能够在换热器芯体内汇集换热工质，省去现有换热器中的管箱部件，结构紧凑，显著减小换热器的体积，拓宽印刷电路板式换热器的应用领域和使用场景。
本发明为了解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种印刷电路板式换热器，其特征在于，包括自上至下依次交替堆叠布置的若干个第一板片和若干个第二板片，第一板片的两端均设有第一工质收集区，在第一板片上设有连通其两端第一工质收集区的多条第一换热通道，第二板片的两端均设有第二工质收集区，在第二板片上设有连通其两端第二工质收集区的多条第二换热通道；
各第一板片的第一工质收集区和第一换热通道依次连通形成流经热交换用第一工质的第一通道，各第二板片的第二工质收集区和第二换热通道依次连通形成流经热交换用第二工质的第二通道。
进一步地，所述第一工质收集区为设置在第一板片内的第一型腔，所述第二工质收集区为设置在第二板片内的第二型腔。
进一步地，所述第一型腔为矩形、圆形或多边形，所述第二型腔为矩形、圆形或多边形。
进一步地，所述第一板片上设有与其第一型腔连通、并用于连接相邻第一板片的第一工质收集区以形成所述第一通道的第一开孔，所述第二板片上设有与其第二型腔连通、相邻第二板片的第二工质收集区以形成所述第二通道的第二开孔。
进一步地，所述第一板片上对应第二开孔处设有便于第一型板片上下两个第二型板片的第二型腔连通的第二孔道，所述第二板片上对应第一开孔处设有便于第二板片上下两个第一板片的第一型腔连通的第一孔道。
进一步地，还包括固定在最上层第一板片上的盖板和固定在最下层第二型板片上的底板，盖板上对应所述第二孔道设有用于第二工质进出第二通道的第二工质进口和第二工质出口，盖板上对应所述第一开孔处设有用于第一工质进出第一通道的第一工质进口和第一工质出口。
进一步地，第一换热通道和第二换热通道的截面均可为半圆形或矩形。
进一步地，第一换热通道和第二换热通道均为直线形、“Z”形或“S”形。
进一步地，第一板片和第二板片之间通过扩散焊接或钎焊的方式连接。
进一步地，第一板片和第二板片均为不锈钢、钛合金、铜合金、铝合金或镍基合金材质。
本发明的有益效果：
1.本发明在换热器的板片内设置工质收集区，使得工质可以在换热器内汇集，省去了现有换热器中的管箱部件，相当于将现有的管箱内置在换热器内部，大大提高了换热器结构的紧凑性，显著减小了换热器的体积，在换热器应用于海洋平台时，明显缩减了换热器所需占用的海洋平台空间，从而降低海洋平台布局和建设的成本，拓宽印刷电路板式换热器的应用领域和使用场景。
2.本发明在换热器的板片内设置工质收集区，省去了现有换热器中的管箱部件，减少了换热器的整体重量，进一步拓宽了印刷电路板式换热器的应用领域和使用场景。
3.本发明在换热器的板片内设置工质收集区，省去了现有换热器中的管箱部件，相当于将现有的管箱内置在换热器内部，在换热器组装完成后进行压力试验时，无需要定制与管箱相适配的打压工装，可直接对换热器进行压力试验，降低了换热器压力试验的成本，同时提高了换热器压力试验的效率。
附图说明：
图1为现有印刷电路板式换热器的组装结构示意图；
图2为本发明印刷电路板式换热器的第一板片结构示意图；
图3为本发明印刷电路板式换热器的第二板片结构示意图；
图4为本发明印刷电路板式换热器第一板片与第二板片的叠放示意图；
图5为本发明印刷电路板式换热器的整体组装结构示意图。
图中标记：001、芯体，002、管箱，1、第一板片，2、第二板片，3、第一换热通道，4、第二换热通道，5、第一工质收集区，501、第一开孔，502、第二孔道，6、第二工质收集区，601、第二开孔，602、第一孔道，7、盖板，701、第二工质进口，702、第二工质出口，703、第一工质进口，704、第一工质出口，8、底板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1至图5所示，一种印刷电路板式换热器，包括自上至下依次交替堆叠布置的若干个第一板片1和若干个第二板片2，第一板片1的两端均设有第一工质收集区5，在第一板片1上设有连通其两端第一工质收集区5的多条第一换热通道3，第二板片2的两端均设有第二工质收集区6，在第二板片2上设有连通其两端第二工质收集区6的多条第二换热通道4，各第一工质收集区5和第一换热通道3依次连通形成用于流经热交换用第一工质的第一通道，各第二工质收集区6和第二换热通道4依次连通形成流经热交换用第二工质的第二通道，具体地，当第一通道内流经的是高温工质时，在第二通道内流经低温工质。
通过在板片内设置工质收集区，使得换热的工质可以在换热器内汇集，相当于将管箱内置在换热器内部，省去了现有换热器中的管箱部件，由于避免了管箱部件不规则形状的影响，大大提高换热器结构的紧凑性，在换热器应用时，明显缩减了换热器所需占用的海洋平台空间，从而降低海洋平台布局和建设的成本，可以更多地应用于空间受限的场景，拓宽印刷电路板式换热器的应用领域和使用场景。
在省去了现有换热器中的管箱部件提高换热器装置整体紧凑性的同时，内置的工质汇集区还可以降低换热器的整体重量，不仅方便了换热器的安装，部分对承载有要求的区域也可以使用该类换热器，进一步拓宽了印刷电路板式换热器的应用领域和使用场景。
在具体实施时，所述第一工质收集区5可以是设置在第一板片1上的第一型腔，即第一型腔的深度介于第一换热通道3直径和第一板片1的厚度之间，使得第一工质收集区5完全融于第一板片1内，相应地，所述第二工质收集区6可以是设置在第二板片2上的第二型腔，即第二型腔的深度介于第二换热通道4直径和第二板片2的厚度之间，使得第二工质收集区6完全融于第二板片2内，进一步提升第一板片1和第二板片2依次交替堆叠布置后所形成换热器的紧凑性，并进一步降低换热器的质量。
进一步地，所述第一板片1上设有与其第一型腔连通、并用于连接相邻第一板片1的第一工质收集区5以形成所述第一通道的第一开孔501，所述第二板片2上设有与其第二型腔连通、相邻第二板片2的第二工质收集区6以形成所述第二通道的第二开孔601，使用时，当需要依次连通各个第一型腔时，可以通过第一开孔501连通即可，当需要依次连通各个第二型腔时，可以通过第二开孔601连通即可，相对于通过设置管道连通，不仅可以提高各板片之间的紧凑性，还可以降低各板片的重量，进一步减少换热器的整体质量。
进一步地，所述第一板片1上对应第二开孔601设有便于第一板片1上下两个第二板片2的第二型腔连通的第二孔道502，所述第二板片2上对应第一开孔501设有便于第二板片2上下两个第一板片1的第一型腔连通的第一孔道602，具体使用时，当第一板片1和第二板片2依次交替堆叠后，第一板片1上下紧挨的两个第二板片2的第二型腔可以通过开设在第一板片1上的第二孔道502连通，同理，第二板片2上下紧挨的两个第一板片1的第一型腔可以通过开设在第二板片2上的第一孔道602连通，相对于通过增设管道连通各型腔，可以有效提高各板片间的紧凑性，减小换热器的体积，同时可进一步降低各板片的重量，减少换热器的整体质量。
进一步地， 第一板片1和第二板片2均可采用不锈钢、钛合金、铜合金、铝合金或镍基合金制备，第一板片1和第二板片2在尺寸方面可以相适配设置，即第一板片1与第二板片2可以采用同样地板片，在第一板片1和第二板片2依次交替堆叠布置后，换热器形成规则的形状，换热器更加紧凑，有利于换热器的整体安装,具体地，第一型腔可以为矩形、圆形或多边形，所述第二型腔可以为矩形、圆形或多边形，例如，所述 第一型腔和第二型腔均可以设置成L形型腔，且第一板片1上的L形型腔和第二板片2上的L形型腔在第一板片1与第二板片2堆叠后，所形成的投影可设置成沿第一换热通道3或第二换热通道4所在直线方向呈对称布置，以方便设置各板片上的孔道和开孔，有利于第一通道和第二通道的形成。
具体地，还包括固定在最上层第一板片1上的盖板7和固定在最下层第二板片1上的底板8，盖板7上设有用于高温工质或低温工质进出第一通道的第二工质进口701和第二工质出口702以及用于低温工质或高温工质进出第二通道的第一工质进口703和第一工质出口704，在组装后，盖板7、依次交替堆叠布置的若干个第一板片1和若干个第二板片2、以及底板8共同组成换热器，可以有效增加换热器的耐压性能。
在实施本发明时，第一换热通道3和第二换热通道4的截面均可制作成半圆形或矩形或其他形状周期性结构，沿流动方向，第一换热通道3和第二换热通道4均可以设置成直线形、“Z”形或“S”形，具体地，第一换热通道3和第二换热通道4可以设置成不同的形状，也可以像本实施例中将第一换热通道3和第二换热通道4均设置成直线形。
进一步地，第一工质收集区5和第二工质收集区6均可通过光化学蚀刻或机械加工制得，第一板片1和第二板片2之间可通过扩散焊接或钎焊的方式连接，具体实施时，在将盖板7 和底板8固定在第一板片1和第二板片2上时，也可以通过扩散焊接或钎焊的方式固定连接。
本发明的换热器除了具备以上阐述的具有较好紧凑性以及质量较轻之外，还方便了换热器组装完成后的压力试验，在实际工程中，针对不同规格、材质板片的印刷电路板式换热器进行研究时，往往需要在完成换热器芯体焊接以及换热器的芯体与管箱焊接完成后进行压力试验，以验证焊接工艺的有效性，此时，对于现有的换热器，因其所加设的管箱部件位于换热器芯体两端外部，相对换热芯体的形状不规则，通常在换热器焊接完成后，需要专门定制打压工装开展压力试验，压力试验的效率低，成本高，而本发明的换热器由于管箱采用内置的工质收集区替换，在换热器芯体焊接完成后，可以直接开展压力试验，无需定制打压工装，大大提高了压力试验的效率，降低了压力试验的成本。
需要说明的是，上述实施例仅用来说明本发明，但本发明并不局限于上述实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种印刷电路板式换热器，其特征在于，包括自上至下依次交替堆叠布置的若干个第一板片（1）和若干个第二板片（2），第一板片（1）的两端均设有第一工质收集区（5），在第一板片（1）上设有连通其两端第一工质收集区（5）的多条第一换热通道（3），第二板片（2）的两端均设有第二工质收集区（6），在第二板片（2）上设有连通其两端第二工质收集区（6）的多条第二换热通道（4）；
各第一板片（1）的第一工质收集区（5）和第一换热通道（3）依次连通形成流经热交换用第一工质的第一通道，各第二板片（2）的第二工质收集区（6）和第二换热通道（4）依次连通形成流经热交换用第二工质的第二通道。
2.如权利要求1所述的一种印刷电路板式换热器，其特征在于，所述第一工质收集区（5）为设置在第一板片（1）内的第一型腔，所述第二工质收集区（6）为设置在第二板片（2）内的第二型腔。
3.如权利要求2所述的一种印刷电路板式换热器，其特征在于，所述第一型腔为矩形、圆形或多边形，所述第二型腔为矩形、圆形或多边形。
4.如权利要求2所述的一种印刷电路板式换热器，其特征在于，所述第一板片（1）上设有与其第一型腔连通、并用于连接相邻第一板片（1）的第一工质收集区（5）以形成所述第一通道的第一开孔（501），所述第二板片（2）上设有与其第二型腔连通、相邻第二板片（2）的第二工质收集区（6）以形成所述第二通道的第二开孔（601）。
5.如权利要求4所述的一种印刷电路板式换热器，其特征在于，所述第一板片（1）上对应第二开孔（601）处设有便于第一型板片（1）上下两个第二型板片（2）的第二型腔连通的第二孔道（502），所述第二板片（2）上对应第一开孔（501）处设有便于第二板片（2）上下两个第一板片（1）的第一型腔连通的第一孔道（602）。
6.如权利要求5所述的一种印刷电路板式换热器，其特征在于，还包括固定在最上层第一板片（1）上的盖板（7）和固定在最下层第二型板片（1）上的底板（8），盖板（7）上对应所述第二孔道（502）设有用于第二工质进出第二通道的第二工质进口（701）和第二工质出口（702），盖板（7）上对应所述第一开孔（501）处设有用于第一工质进出第一通道的第一工质进口（703）和第一工质出口（704）。
7.如权利要求1所述的一种印刷电路板式换热器，其特征在于，第一换热通道（3）和第二换热通道（4）的截面均可为半圆形或矩形。
8.如权利要求1所述的一种印刷电路板式换热器，其特征在于，第一换热通道（3）和第二换热通道（4）均为直线形、“Z”形或“S”形。
9.如权利要求1所述的一种印刷电路板式换热器，其特征在于，第一板片（1）和第二板片（2）之间通过扩散焊接或钎焊的方式连接。
10.如权利要求1所述的一种印刷电路板式换热器，其特征在于，第一板片（1）和第二板片（2）均为不锈钢、钛合金、铜合金、铝合金或镍基合金材质。
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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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210824 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |