CN207866065U - 一种间断翅片结构印刷电路板式换热器芯体 - Google Patents

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张磊
李红智
张帆
张一帆
杨玉
吴帅帅
高炜
姚明宇
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Abstract

本实用新型公开了一种间断翅片结构印刷电路板式换热器芯体，包括自上到下依次分布的若干高温介质通道及若干低温介质通道，各低温介质通道内及各高温介质通道内均设置有若干行翅片，其中，同一行翅片中相邻两个翅片之间有间隙；各翅片为机翼型翅片或S型翅片，该换热器芯体的传热面积密度小、各流道之间流动分配均匀性好，并且流动阻力损失小。

Description

一种间断翅片结构印刷电路板式换热器芯体
技术领域
本实用新型属于换热装置领域，涉及一种间断翅片结构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)是一种微通道板式换热器，其传热芯体由紧密堆叠的多层金属板片扩散焊接而成。其蚀刻流体微通道的工序与制造印刷电路板的工序相近，故而得名。PCHE具有结构紧凑、热效率高、压损可控、耐高温高压、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、舰船动力装备等领域应用广泛。
目前常见的商用PCHE芯体均采用连续流道结构(直通道、Z字形通道)，其特点是每个流股的流-固交界面连为一体、贯穿始终，众多流股平行并联。连续流道组成的平行流换热器芯体结构简单、易于加工，但其缺点在于：传热面积密度(单位体积换热面积)小；各平行微通道之间流动分配均匀性差；流动阻力损失大。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种间断翅片结构印刷电路板式换热器芯体，该换热器芯体的传热面积密度小、各流道之间流动分配均匀性好，并且流动阻力损失小。
为达到上述目的，本实用新型所述的间断翅片结构印刷电路板式换热器芯体包括自上到下依次分布的若干高温介质通道及若干低温介质通道，各低温介质通道内及各高温介质通道内均设置有若干行翅片，其中，同一行翅片中相邻两个翅片之间有间隙；
各翅片为机翼型翅片或S型翅片。
高温介质通道内相邻行翅片中的各翅片错列分布。
高温介质通道内相邻行翅片中的各翅片相对分布。
低温介质通道内相邻行翅片中的各翅片错列分布。
低温介质通道内相邻行翅片中的各翅片相对分布。
还包括若干自上到下依次分布的隔板，其中，相邻隔板之间形成高温介质通道或低温介质通道。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型所述的间断翅片结构印刷电路板式换热器芯体包括自上到下依次分布的若干高温介质通道及若干低温介质通道，其中，低温介质通道及高温介质通道内均设置有间断分布的若干翅片，相对于传统连续流动结构，本实用新型中间断分布的翅片的传热面积密度较大；与传统连续流道结构组成的平行换流器相比，本实用新型中间断分布的翅片形成周期性横向联通的流道，流体的重复的流动及分配，有效的流体提高流动分配的均匀性，进而提高换热器的热效率。另外，本实用新型中的翅片为机翼型翅片或S型翅片，能够有效抑制流动分离、消除回流及涡旋，提升流体流动分配的均匀性，显著降低流动阻力损失，经试验，本实用新型的流动阻力损失仅为连续通道结构的1/20～1/4。同时，工质在流通过程中，通过间断的翅片反复冲击热边界层，以抑制热边界层的发展，减小热边界层的厚度，具有强化传热的作用。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2a为本实用新型中机翼型翅片的结构示意图；
图2b为本实用新型中S型翅片的结构示意图；
图3a为本实用新型中机翼型翅片排列的结构示意图；
图3b为本实用新型中S型翅片排列的结构示意图；
图4a为本实用新型中机翼型翅片顺列布置示意图；
图4b为本实用新型中机翼型翅片错列布置示意图；
图5a为本实用新型中S型翅片顺列布置示意图；
图5b为本实用新型中S型翅片错列布置示意图。
其中，1为高温介质通道、2为低温介质通道、3为隔板。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
参考图1，本实用新型所述的间断翅片结构印刷电路板式换热器芯体包括自上到下依次分布的若干高温介质通道1及若干低温介质通道2，各低温介质通道2内及各高温介质通道1内均设置有若干行翅片，其中，同一行翅片中相邻两个翅片之间有间隙；各翅片为机翼型翅片或S型翅片。
高温介质通道1内相邻行翅片中的各翅片错列分布，或者高温介质通道1内相邻行翅片中的各翅片相对分布；低温介质通道2内相邻行翅片中的各翅片错列分布，或者低温介质通道2内相邻行翅片中的各翅片相对分布；本实用新型还包括若干自上到下依次分布的隔板3，其中，相邻隔板3之间形成高温介质通道1或低温介质通道2，隔板3为金属平板。
在使用时，流体介质沿翅片之间的空隙流动，各翅片为机翼型翅片或S型翅片，其中，机翼型翅片的形线采用对称翼型结构，S型翅片的形线由圆弧及直线段组成。机翼型翅片与S型翅片的传热面积密度大小相当，机翼型翅片对流动分离、回流、涡旋的抑制作用更强，因此机翼型翅片的流动阻力损失相对较小、传热性能相对略差，而S型翅片的流动阻力损失相对较大、传热性能相对较优。
机翼型翅片的形线结构由弦长a、最大厚度b、最大厚度位置xb、前缘半径r1及后缘角α确定；S型翅片的形线结构由圆弧半径R1、圆弧半径R2、弧心角θ1、弧心角θ2、倾角β、厚度c、长度d及高度e确定。在实际操作中，通过调整翅片的上述几何参数的大小可以改变翅片的表面积及翅片间的空隙形状，从而满足不同设计参数的要求。
机翼型翅片的排列结构由纵向间距lx及横向间距ly确定，S型翅片的排列结构由纵向间距Lx、横向间距Ly确定。通过调整翅片间距的大小可以改变翅片排布密度，从而改变翅片数量、翅片间空隙大小，以满足不同设计参数的要求。
高温介质通道1中的翅片与低温介质通道2中的翅片相互平行或相互垂直；当高温介质通道1中的翅片与低温介质通道2中的翅片相互平行时，高温介质通道1及低温介质通道2中的介质通过逆流或顺流进行换热，当高温介质通道1中的翅片与低温介质通道2中的翅片相互垂直时，高温介质通道1及低温介质通道2中的介质通过交错流动进行换热。
另外，相邻两个高温介质通道1之间可以布置一个或者多个低温介质通道2，同理，相邻两个低温介质通道2之间可以布置一个或者多个高温介质通道1。
以上详细说明仅为本实用新型的较佳实施例，不能以此限定本实用新型的范围。即凡是依据本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属于本实用新型专利涵盖的范围之内。

Claims (6)

1.一种间断翅片结构印刷电路板式换热器芯体，其特征在于，包括自上到下依次分布的若干高温介质通道(1)及若干低温介质通道(2)，各低温介质通道(2)内及各高温介质通道(1)内均设置有若干行翅片，其中，同一行翅片中相邻两个翅片之间有间隙；
各翅片为机翼型翅片或S型翅片。
2.根据权利要求1所述的间断翅片结构印刷电路板式换热器芯体，其特征在于，高温介质通道(1)内相邻行翅片中的各翅片错列分布。
3.根据权利要求1所述的间断翅片结构印刷电路板式换热器芯体，其特征在于，高温介质通道(1)内相邻行翅片中的各翅片相对分布。
4.根据权利要求1所述的间断翅片结构印刷电路板式换热器芯体，其特征在于，低温介质通道(2)内相邻行翅片中的各翅片错列分布。
5.根据权利要求1所述的间断翅片结构印刷电路板式换热器芯体，其特征在于，低温介质通道(2)内相邻行翅片中的各翅片相对分布。
6.根据权利要求1所述的间断翅片结构印刷电路板式换热器芯体，其特征在于，还包括若干自上到下依次分布的隔板(3)，其中，相邻隔板(3)之间形成高温介质通道(1)或低温介质通道(2)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022205765A1 (zh) * 2021-03-31 2022-10-06 西安热工研究院有限公司 一种紧凑式换热器及其非对称翼型换热板片

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