CN212512623U - 一种紧凑型多级串联pche换热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种紧凑型多级串联PCHE换热器，所述换热器包括，回热器，预冷器以及连接管道，具体的回热器和预冷器包括各自的前盖板、若干热介质板片、冷介质板片和后盖组成，热介质板片和冷介质板片上的微通道采用蚀刻加工而成，该换热器以圆筒形为空间限制，以超临界CO2发电系统为应用背景，集成了超临界CO2发电系统中回热器与预冷器的功能，该换热器系统最大限度的有效利用给定空间。
Description
技术领域
本实用新型属于换热装置技术领域，涉及一种紧凑型多级串联PCHE 换热器。
背景技术
印刷电路板式换热器(printed circuit heat exchanger,PCHE)属于微通道板式换热器范畴。PCHE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。
目前常见的PCHE换热器多为方形，且进出口管口分布在换热器上4 个不同侧面，这样换热器进出口管道比较分散，占据空间较大。另外，一般来说一个PCHE换热器只实现一个回路的换热器功能，几个回路多次换热需要多个独立的PCHE换热器来实现，这样会出现更多的换热器进出口连接管，占据更多空间。
在某些特殊应用场合，例如舰船、海上平台等，由于空间狭小，且对布置形状有特殊要求时，普通的方形独立PCHE换热器空间利用率太低，需要特殊设计的换热器来满足特殊需求。
发明内容
为了解决以上现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种适用于圆筒形布置要求的紧凑式串联PCHE换热器，以超临界CO2循环发电系统为应用背景，该换热器以圆筒形布置为空间布置要求，这样的布置最大限度的利用了圆柱形空间，满足圆柱形空间布置的特殊需求。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种紧凑型多级串联PCHE换热器，所述换热器系统能够实现超临界 CO2发电系统中回热器与预冷器的功能，整体呈圆柱状，该系统包括回热器、预冷器、进出口管道及连接管；所述回热器包括从前到后依次焊接连接为整体的回热器前盖板1.1、若干回热器冷介质板片1.2、若干回热器热介质板片1.3和回热器后盖板1.4，所述预冷器包括从前到后依次焊接连接为整体的预冷器前盖板2.1、若干预冷器热介质板片2.2、若干预冷器冷介质板片2.3和预冷器后盖板2.4，所述进出口管道包括回热器热侧入口管道 3、预冷器热侧出口管道5、回热器冷侧出口管道6、回热器冷侧入口管道 7、冷却水出口管道8和冷却水入口管道9，所述连接管为回热器热侧出口 -预冷器热侧入口连接管4，所述回热器和预冷器通过回热器热侧出口-预冷器热侧入口连接管4连接在一起；所述回热器冷介质板片1.2、回热器热介质板片1.3、预冷器热介质板片2.2、预冷器冷介质板片2.3均为金属板面上蚀刻微通道的板片，所述回热器冷介质板片1.2和回热器热介质板片1.3间隔分布，所述预冷器热介质板片2.2和回热器冷介质板片2.3间隔分布；
所述回热器冷介质板片1.2和回热器热介质板片1.3的相同位置处分布有CO2热侧入口a、CO2冷侧出口b、CO2冷侧入口c和CO2热侧出口d；在回热器前盖板1.1上与回热器冷介质板片1.2和回热器热介质板片 1.3的相同位置处有CO2热侧入口a和CO2冷侧出口b，回热器后盖板1.4 上与回热器冷介质板片1.2和回热器热介质板片1.3的相同位置上有CO2 冷侧入口c和CO2热侧出口d；
所述预冷器热介质板片2.2和预冷器冷介质板片2.3的相同位置上分布有热侧入口e、热水出口f、冷水入口g、热侧出口h；在预冷器前盖板 2.1上与预冷器热介质板片2.2和预冷器冷介质板片2.3的相同位置处有热侧入口e和热水出口f，预冷器后盖板2.4上与预冷器热介质板片2.2和预冷器冷介质板片2.3的相同位置上有冷水入口g和热侧出口h；
所述回热器热侧入口管道3的一端连接回热器前盖板1.1上的CO2热侧入口a，另一端是外部管道接口，回热器热侧出口-预冷器热侧入口连接管4的一端与回热器后盖板的CO2热侧出口d连接，另一端与预冷器前盖板2.1的热侧入口e连接，预冷器热侧出口管道5与预冷器后盖板2.4 的热侧出口h连接，另一端是外部管道接口，回热器冷侧出口管道6与回热器前盖板1.1上的CO2冷侧出口b连接，另一端是外部管道接口，回热器冷侧入口管道7与回热器后盖板1.4上的CO2冷侧入口c连接，另一端是外部管道接口，冷却水出口管道8与预冷器前盖板上2.1的热水出口f 连接，另一端是外部管道接口，冷却水入口管道9与预冷器后盖板2.4上的冷水入口g连接，另一端是外部管道接口。
所述回热器冷介质板片1.2和回热器热介质板片1.3以及预冷器热介质板片2.2和预冷器冷介质板片2.3整体程扇形，微通道程辐射状分布于扇面，来回穿梭于不同扇形区域进行换热。
所述焊接连接为真空扩散焊连接。
所述一种紧凑型多级串联PCHE换热器的换热方法，外部高温CO2 由回热器热侧入口管道3进入回热器热介质板片1.3，释放热量后由回热器热侧出口-预冷器热侧入口连接管4进入预冷器热介质板片2.2，进一步被冷却后由预冷器热侧出口管道5流出换热器供外部设备使用；外部低温CO2由回热器冷侧入口管道7进入回热器冷介质板片1.2，吸收热量后由回热器冷侧出口管道6流出换热器，供外部设备使用；外部冷却水由冷却水入口管道9进入预冷器冷介质板片2.3，吸收CO2侧热量后由冷却水出口管道8流出换热器外部。
本实用新型具有以下有益效果：
(1)适合于圆筒形区域布置：本实用新型在一个圆柱形内集成了回热器和预冷器两个换热器，回热器和预冷器的进出口管道也在圆柱形区域内。这样的布置最大限度的利用了圆柱形空间，满足圆柱形空间布置的特殊需求。
(2)换热器板片整体程扇形，冷端与热端不接触，减小了冷端与热端的直接传热，也减轻了换热器的热应力问题。
附图说明
图1为回热器结构分解示意图。
其中，1.1为回热器前盖板、1.2为回热器冷介质板片、1.3为回热器热介质板片，1.4为回热器后盖板。
图2为预冷器结构分解示意图。
其中，2.1为预冷器前盖板、2.2为预冷器热介质板片、2.3为预冷器冷介质板片，2.4为预冷器后盖板。
图3为换热器系统整体示意图。
其中，3为回热器热侧入口管道、4为回热器热侧出口-预冷器热侧入口连接管、5为预冷器热侧出口管道、6为回热器冷侧出口管道、7为回热器冷侧入口管道、8为冷却水出口管道、9为冷却水入口管道，
图4为回热器热介质板片示意图。
图5为回热器冷介质板片示意图。
图6为回热器前盖板示意图。
图7为回热器后盖板示意图。
图8为预冷器热介质板片示意图。
图9为预冷器冷介质板片示意图。
图10为预冷器前盖板示意图。
图11为预冷器后盖板示意图。
其中，a为CO2热侧入口、b为CO2冷侧出口、c为CO2冷侧入口、 d为CO2热侧出口、e为热侧入口、f为热水出口、g为冷水入口、h为热侧出口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
如图1、图2和图3所示，本实用新型一种紧凑型多级串联PCHE换热器，所述换热器系统能够实现超临界CO2发电系统中回热器与预冷器的功能，整体呈圆柱状，该系统包括回热器、预冷器、进出口管道及连接管；所述回热器包括从前到后依次焊接连接为整体的回热器前盖板1.1、若干回热器冷介质板片1.2、若干回热器热介质板片1.3和回热器后盖板1.4，所述预冷器包括从前到后依次焊接连接为整体的预冷器前盖板2.1、若干预冷器热介质板片2.2、若干预冷器冷介质板片2.3和预冷器后盖板 2.4，所述进出口管道包括回热器热侧入口管道3、预冷器热侧出口管道5、回热器冷侧出口管道6、回热器冷侧入口管道7、冷却水出口管道8和冷却水入口管道9，所述连接管为回热器热侧出口-预冷器热侧入口连接管4，所述回热器和预冷器通过回热器热侧出口-预冷器热侧入口连接管4连接在一起；所述回热器冷介质板片1.2、回热器热介质板片1.3、预冷器热介质板片2.2、预冷器冷介质板片2.3均为金属板面上蚀刻微通道的板片，所述回热器冷介质板片1.2和回热器热介质板片1.3间隔分布，所述预冷器热介质板片2.2和回热器冷介质板片2.3间隔分布。
如图4、图4、图6和图7，所述回热器冷介质板片1.2和回热器热介质板片1.3的相同位置处分布有CO2热侧入口a、CO2冷侧出口b、CO2 冷侧入口c和CO2热侧出口d；在回热器前盖板1.1上与回热器冷介质板片1.2和回热器热介质板片1.3的相同位置处有CO2热侧入口a和CO2冷侧出口b，回热器后盖板1.4上与回热器冷介质板片1.2和回热器热介质板片1.3的相同位置上有CO2冷侧入口c和CO2热侧出口d。
如图8、图9、图10和图11所示，所述预冷器热介质板片2.2和预冷器冷介质板片2.3的相同位置上分布有热侧入口e、热水出口f、冷水入口 g、热侧出口h；在预冷器前盖板2.1上与预冷器热介质板片2.2和预冷器冷介质板片2.3的相同位置处有热侧入口e和热水出口f，预冷器后盖板 2.4上与预冷器热介质板片2.2和预冷器冷介质板片2.3的相同位置上有冷水入口g和热侧出口h。
所述回热器热侧入口管道3的一端连接回热器前盖板1.1上的CO2热侧入口a，另一端是外部管道接口，回热器热侧出口-预冷器热侧入口连接管4的一端与回热器后盖板的CO2热侧出口d连接，另一端与预冷器前盖板2.1的热侧入口e连接，预冷器热侧出口管道5与预冷器后盖板2.4 的热侧出口h连接，另一端是外部管道接口，回热器冷侧出口管道6与回热器前盖板1.1上的CO2冷侧出口b连接，另一端是外部管道接口，回热器冷侧入口管道7与回热器后盖板1.4上的CO2冷侧入口c连接，另一端是外部管道接口，冷却水出口管道8与预冷器前盖板上2.1的热水出口f 连接，另一端是外部管道接口，冷却水入口管道9与预冷器后盖板2.4上的冷水入口g连接，另一端是外部管道接口。
如图4、图5、图8和图9所示，本实用新型换热器板片整体程扇形，微通道程辐射状分布于扇面，流体沿箭头方向来回穿梭于不同扇形区域进行换热。
如图3所示，本实用新型一种紧凑型多级串联PCHE换热器的换热方法，外部高温CO2由回热器热侧入口管道3进入回热器热介质板片1.3，释放热量后由回热器热侧出口-预冷器热侧入口连接管4进入预冷器热介质板片2.2，进一步被冷却后由预冷器热侧出口管道5流出换热器供外部设备使用；外部低温CO2由回热器冷侧入口管道7进入回热器冷介质板片1.2，吸收热量后由回热器冷侧出口管道6流出换热器，供外部设备使用；外部冷却水由冷却水入口管道9进入预冷器冷介质板片2.3，吸收CO2 侧热量后由冷却水出口管道8流出换热器外部。
以上详细说明仅为本实用新型的较佳实施例，如换热器外部管道供给方向有变化，例如冷却水进出口在换热器后方，只需调整连接管方向即可，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 (3)
1.一种紧凑型多级串联PCHE换热器，其特征在于，所述换热器系统能够实现超临界CO2发电系统中回热器与预冷器的功能，整体呈圆柱状，该系统包括回热器、预冷器、进出口管道及连接管；所述回热器包括从前到后依次焊接连接为整体的回热器前盖板(1.1)、若干回热器冷介质板片(1.2)、若干回热器热介质板片(1.3)和回热器后盖板(1.4)，所述预冷器包括从前到后依次焊接连接为整体的预冷器前盖板(2.1)、若干预冷器热介质板片(2.2)、若干预冷器冷介质板片(2.3)和预冷器后盖板(2.4)，所述进出口管道包括回热器热侧入口管道(3)、预冷器热侧出口管道(5)、回热器冷侧出口管道(6)、回热器冷侧入口管道(7)、冷却水出口管道(8)和冷却水入口管道(9)，所述连接管为回热器热侧出口-预冷器热侧入口连接管(4)，所述回热器和预冷器通过回热器热侧出口-预冷器热侧入口连接管(4)连接在一起；所述回热器冷介质板片(1.2)、回热器热介质板片(1.3)、预冷器热介质板片(2.2)、预冷器冷介质板片(2.3)均为金属板面上蚀刻微通道的板片，所述回热器冷介质板片(1.2)和回热器热介质板片(1.3)间隔分布，所述预冷器热介质板片(2.2)和回热器冷介质板片(2.3)间隔分布；
所述回热器冷介质板片(1.2)和回热器热介质板片(1.3)的相同位置处分布有CO2热侧入口(a)、CO2冷侧出口(b)、CO2冷侧入口(c)和CO2热侧出口(d)；在回热器前盖板(1.1)上与回热器冷介质板片(1.2)和回热器热介质板片(1.3)的相同位置处有CO2热侧入口(a)和CO2冷侧出口(b)，回热器后盖板(1.4)上与回热器冷介质板片(1.2)和回热器热介质板片(1.3)的相同位置上有CO2冷侧入口(c)和CO2热侧出口(d)；
所述预冷器热介质板片(2.2)和预冷器冷介质板片(2.3)的相同位置上分布有热侧入口(e)、热水出口(f)、冷水入口(g)、热侧出口(h)；在预冷器前盖板(2.1)上与预冷器热介质板片(2.2)和预冷器冷介质板片(2.3)的相同位置处有热侧入口(e)和热水出口(f)，预冷器后盖板(2.4)上与预冷器热介质板片(2.2)和预冷器冷介质板片(2.3)的相同位置上有冷水入口(g)和热侧出口(h)；
所述回热器热侧入口管道(3)的一端连接回热器前盖板(1.1)上的CO2热侧入口(a)，另一端是外部管道接口，回热器热侧出口-预冷器热侧入口连接管(4)的一端与回热器后盖板的CO2热侧出口(d)连接，另一端与预冷器前盖板(2.1)的热侧入口(e)连接，预冷器热侧出口管道(5)与预冷器后盖板(2.4)的热侧出口(h)连接，另一端是外部管道接口，回热器冷侧出口管道(6)与回热器前盖板(1.1)上的CO2冷侧出口(b)连接，另一端是外部管道接口，回热器冷侧入口管道(7)与回热器后盖板(1.4)上的CO2冷侧入口(c)连接，另一端是外部管道接口，冷却水出口管道(8)与预冷器前盖板上(2.1)的热水出口(f)连接，另一端是外部管道接口，冷却水入口管道(9)与预冷器后盖板(2.4)上的冷水入口(g)连接，另一端是外部管道接口。
2.根据权利要求1所述一种紧凑型多级串联PCHE换热器，其特征在于，所述回热器冷介质板片(1.2)和回热器热介质板片(1.3)以及预冷器热介质板片(2.2)和预冷器冷介质板片(2.3)整体呈扇形，微通道程辐射状分布于扇面，来回穿梭于不同扇形区域进行换热。
3.根据权利要求1所述一种紧凑型多级串联PCHE换热器，其特征在于，所述焊接连接为真空扩散焊连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202021501375.3U CN212512623U (zh) | 2020-07-27 | 2020-07-27 | 一种紧凑型多级串联pche换热器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202021501375.3U CN212512623U (zh) | 2020-07-27 | 2020-07-27 | 一种紧凑型多级串联pche换热器 |
Publications (1)
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| CN212512623U true CN212512623U (zh) | 2021-02-09 |
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| CN202021501375.3U Active CN212512623U (zh) | 2020-07-27 | 2020-07-27 | 一种紧凑型多级串联pche换热器 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN212512623U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113335019A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-09-03 | 东风汽车集团股份有限公司 | 汽车热管理系统集成换热器 |
| CN114111417A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-03-01 | 岭东核电有限公司 | 印刷电路板换热器及换热系统 |
| CN115597419A (zh) * | 2022-12-15 | 2023-01-13 | 四川大学（Cn） | 一种用于航空发动机的预冷器 |
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| CN114111417A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-03-01 | 岭东核电有限公司 | 印刷电路板换热器及换热系统 |
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