CN113739603B - 印刷电路板式换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种印刷电路板式换热器，包括换热板，所述换热板上设置有多个肋片，所述多个肋片在靠近所述换热板的流体进口和流体出口的位置排布密度小，其中，每个所述肋片的两端，其纵截面的截面尺寸小于中间部分的截面尺寸，每个所述肋片的第一端均朝向所述换热板的流体进口，每个肋片的第二端均朝向所述换热板的流体出口。本发明提供的印刷电路板式换热器，通过在换热板上设置多个肋片，多个肋片按照鱼群移动时的自组织形态排布，可对微细通道流动阻力进行优化，减小流动阻力，实现印刷电路板式换热器的增效减阻。

Description

印刷电路板式换热器
技术领域
本发明涉及换热器技术领域，尤其涉及一种印刷电路板式换热器。
背景技术
船舶动力系统是船舶的“心脏”，直接决定船舶的续航、机动性、隐身性、可靠性等综合性能，换热器是船舶动力系统的重要设备，相较于陆地平台，船舶受限于空间和环境，对换热器要求更为严苛，尤其是对换热器的紧凑性、可靠性等综合性能要求显著提升。印刷电路板式换热器通过光化学蚀刻等方法在金属平板中形成微细通道，采用扩散焊等方式将堆积平板焊接形成高效紧凑换热单元，显著减少换热器体积与重量，具有耐高温、耐腐蚀、温区跨度大、使用寿命长等优点，被视为船舶等海洋平台动力系统理想换热器之一，并逐渐得到广泛应用。然而由于印刷电路板式换热器换热通道尺寸小，其阻力相较常规的管壳式换热器以及板式换热器有较明显提升，这使得对相应泵的负担加重，影响了动力系统的效率及经济性。
发明内容
本发明提供一种印刷电路板式换热器，用以解决现有技术中换热通道流动阻力大的缺陷。
本发明提供一种印刷电路板式换热器，包括换热板，所述换热板上设置有多个肋片，所述多个肋片在靠近所述换热板的流体进口和流体出口的位置排布密度小，其中，每个所述肋片的两端，其纵截面的截面尺寸小于中间部分的截面尺寸，每个所述肋片的第一端均朝向所述换热板的流体进口，每个肋片的第二端均朝向所述换热板的流体出口。
根据本发明提供的一种印刷电路板式换热器，每个所述肋片的排布方式以其自身为圆点，以肋片长度的2-3倍为半径画圆，该圆的范围即为每个肋片的视野范围，每个所述肋片以其视野范围内所有肋片的平均位置为该肋片的位置，所有肋片的平均方向为该肋片的方向。
根据本发明提供的一种印刷电路板式换热器，相邻两个所述肋片之间的间距为所述肋片宽度的0.4-1倍。
根据本发明提供的一种印刷电路板式换热器，邻近换热板边界排布的所述肋片，其与换热板边界的间距大于或等于所述肋片宽度的二分之一。
根据本发明提供的一种印刷电路板式换热器，邻近换热板边界排布的所述肋片与所述换热板边界平行设置。
根据本发明提供的一种印刷电路板式换热器，所述肋片为菱形，所述菱形的第一端的端部为圆角，所述菱形的第一端与所述菱形的第二端的连接处为圆角。
根据本发明提供的一种印刷电路板式换热器，所述肋片的宽度与长度的比值范围为1:1-1:10。
根据本发明提供的一种印刷电路板式换热器，每个所述肋片的表面设有多个凸起，相邻两个所述凸起之间的间距为0.2-1mm。
根据本发明提供的一种印刷电路板式换热器，相邻两个所述凸起之间的角度为30-60°。
根据本发明提供的一种印刷电路板式换热器，每个所述凸起的高度为0.1-0.5mm。
本发明提供的印刷电路板式换热器，通过在换热板上设置多个肋片，多个肋片按照鱼群移动时的自组织形态排布，可对微细通道流动阻力进行优化，减小流动阻力，实现印刷电路板式换热器的增效减阻。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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是本发明提供的印刷电路板式换热器的换热板的结构示意图；
图2是图1中示出的肋片的结构示意图；
附图标记：
10：肋片；11：第一端；12：第二端；
13：凸起；100：换热板；101：流体进口；
102：流体出口。
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，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。
本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
下面结合图1和图2描述本发明的印刷电路板式换热器。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，印刷电路板式换热器包括换热板100，换热板100上设置有多个肋片10，多个肋片10在靠近换热板100的流体进口101和流体出口102的位置排布密度小，其中，每个肋片10的两端，其纵截面的截面尺寸小于中间部分的截面尺寸，每个肋片10的第一端11朝向换热板100的流体进口101，每个肋片10的第二端12朝向换热板100的流体出口102。
具体来说，本发明实施例提供的印刷电路板式换热器为一种仿生鱼群自组织印刷电路板式换热器，每个肋片10中间位置尺寸大，而两端尺寸小，其外形类似于鱼的形状。多个肋片10按照鱼群移动时自组织形态排布，此种排布方式可通过仿鱼群结构算法确定。具体来说，每个肋片10的第一端11相当于鱼的头部，朝向换热板100的流体进口101，每个肋片10的第二端12相当于鱼的尾部，朝向换热板100的流体出口102。进一步地，肋片10在换热板100的流体进口101和流体出口102的位置排布比较稀疏，且呈一定角度排布，以避免入口101处流量分配不均匀。
进一步地，在本发明的一个实施例中，肋片10的形状可以为多种，如菱形，椭圆形或者橄榄球形。当肋片10的形状为菱形时，其宽度与长度可以相等，也可以不相等，也即菱形的两条对角线的长度可以相等，也可以不相等。
本发明实施例提供的印刷电路板式换热器，通过在换热板上设置多个肋片，多个肋片按照鱼群移动时的自组织形态排布，可对微细通道流动阻力进行优化，减小流动阻力，实现印刷电路板式换热器的增效减阻。
在本发明的一个实施例中，每个肋片10的排布方式以其自身为圆点，以肋片10长度的2-3倍为半径画圆，该圆的范围即为每个肋片10的视野范围，每个肋片10以其视野范围内所有肋片10的平均位置为该肋片10的位置，所有肋片10的平均方向为该肋片10的方向。
具体来说，每个肋片10在排布时，均会受周围肋片10的影响，会靠近周围肋片10的中心，每个肋片10的位置以其视野范围内所有肋片10的平均位置为该肋片10的位置，每个肋片10的方向以其视野范围内所有肋片10的平均方向为该肋片10的方向。
进一步地，在本发明的一个实施例中，每个肋片10在排布时均有彼此靠近，向中心靠拢的特性，相邻两个肋片10之间的间距为肋片10宽度的0.4倍-1倍。在本发明的一个实施例中，每个肋片10的宽度为0.5-4mm，可选地，肋片10的宽度可以为0.5mm、1mm、2mm、4mm中的任意一种，可选地，相邻两个肋片10之间的间距可以为0.2mm、0.5mm、1.6mm或4mm，或其他间距。
进一步地，如图1所示，在本发明的一个实施例中，邻近换热板100边界的肋片10，与换热板100边界的间距大于或等于肋片10宽度的二分之一，也即，位于换热板100最外圈的肋片10，其与换热板100边界之间的间距为0.25-2mm，同时，此部分肋片10排布时与换热板100的边界平行设置，即此部分肋片10的长度方向与换热板100边界平行。
进一步地，在本发明的一个实施例中，相邻两行的肋片10交错排布。具体来说，沿换热板100的长度方向或宽度方向，相邻两行的肋片10交错排布，以避免遇到较大来流。
可选地，在本发明的一个实施例中，肋片10的形状为菱形，每个菱形以其较短的对角线为界，将菱形分为第一端11和第二端12。具体地，菱形的第一端11为圆角，第一端11与第二端12的连接处也为圆角。
进一步地，肋片10的宽度与长度的比为1:1-1:10，即当肋片10的形状为菱形时，其两条对角线的长度可以相同，也可以不相同。进一步地，当肋片10的形状为菱形时，第一端11的长度可小于第二端12的长度，使肋片10的外形更接近于仿生鱼。
如图2所示，在本发明的一个实施例中，每个肋片10的表面设有多个凸起13，相邻两个凸起13之间的间距为0.2-1mm。
具体来说，在每个肋片10的表面设置有多个凸起13，相邻两个凸起13之间形成微沟槽，该微沟槽类似于鱼类的皮肤，相邻两个凸起13之间的间距，即每个微沟槽的宽度为0.2-1mm，可选地，相邻两个凸起13之间的间距可以为0.2mm、0.6mm、1mm或其他数值。相邻两个凸起13之间的角度为30-60°，即每个微沟槽的角度为30-60°，每个凸起13的高度为0.1-0.5mm，可选地，每个凸起13的高度可以为0.1mm、0.3mm、0.5mm或其他值，每个凸起13顶部的宽度为0-0.2mm。可选地，该凸起13还可以加工成鲨鱼皮肤的结构，以进一步减小微细通道的流动阻力。
本发明实施例提供的印刷电路板式换热器，通过在每个肋片的表面设置仿鱼类皮肤的凸起，在增大换热面积、提高换热器换热能力的同时进一步减小了肋片的流动阻力。
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 (7)

1.一种印刷电路板式换热器，其特征在于，包括换热板，所述换热板上设置有多个肋片，所述多个肋片在靠近所述换热板的流体进口和流体出口的位置排布密度小，其中，每个所述肋片的两端，其纵截面的截面尺寸小于中间部分的截面尺寸，每个所述肋片的第一端均朝向所述换热板的流体进口，每个肋片的第二端均朝向所述换热板的流体出口；多个所述肋片按照鱼群移动时自组织形态排布，每个所述肋片在排布时具有彼此靠近、向中心靠拢的特性，每个所述肋片的排布方式以其自身为圆点，以肋片长度的2-3倍为半径画圆，该圆的范围即为每个肋片的视野范围，每个所述肋片以其视野范围内所有肋片的平均位置为该肋片的位置，所有肋片的平均方向为该肋片的方向；
邻近换热板边界排布的所述肋片，其与换热板边界的间距大于或等于所述肋片宽度的二分之一，邻近换热板边界排布的所述肋片与所述换热板边界平行设置。
2.根据权利要求1所述的印刷电路板式换热器，其特征在于，相邻两个所述肋片之间的间距为所述肋片宽度的0.4-1倍。
3.根据权利要求1所述的印刷电路板式换热器，其特征在于，所述肋片为菱形，所述菱形的第一端的端部为圆角，所述菱形的第一端与所述菱形的第二端的连接处为圆角。
4.根据权利要求3所述的印刷电路板式换热器，其特征在于，所述肋片的宽度与长度的比值范围为1:1-1:10。
5.根据权利要求1所述的印刷电路板式换热器，其特征在于，每个所述肋片的表面设有多个凸起，相邻两个所述凸起之间的间距为0.2-1mm。
6.根据权利要求5所述的印刷电路板式换热器，其特征在于，相邻两个所述凸起之间的角度为30-60°。
7.根据权利要求5所述的印刷电路板式换热器，其特征在于，每个所述凸起的高度为0.1-0.5mm。
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