CN212567041U - 一种适合圆筒布置的串联pche换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适合圆筒布置的串联PCHE换热器，所述换热器由中空圆筒，从前到后依次通过真空扩散焊连接为整体并设置在中空圆筒内的前盖板、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，并且所有对外接口都布置在前盖板上，该换热器最大限度的有效了给定空间。

Description

一种适合圆筒布置的串联PCHE换热器

技术领域

本实用新型属于换热装置技术领域，涉及一种适合圆筒布置的串联 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，该换热器以圆筒形布置为空间布置要求，以超临界CO2循环发电系统为应用背景，该换热器的特点是将回热器与预冷器合二为一，用一个换热器来实现，并且该换热器的所有对外接口都在该换热器的前端盖上，换热器其他侧面没有进出口。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种适合圆筒布置的串联PCHE换热器，所述换热器能够实现超临界 CO2发电系统中回热器与预冷器的功能，整体呈圆柱状，包括从前到后依次通过真空扩散焊连接为整体的前盖板A、若干热介质板片B、若干冷介质板片C和后盖板D，所述热介质板片B和冷介质板片C均为金属板面上蚀刻微通道的板片，所述热介质板片B和冷介质板片C间隔分布；

所述热介质板片B和冷介质板片C的相同位置上均分布有CO2热侧入口1、CO2冷侧出口2、CO2冷侧出口回程口3、冷却水入口4、CO2 热侧出口回程口6、CO2热侧出口7、CO2冷侧入口8、冷却水出口回程口9和冷却水出口10；在前盖板A上与热介质板片B和冷介质板片C的相同位置上有CO2热侧入口1、CO2冷侧出口回程口3、冷却水入口4、 CO2热侧出口回程口6、CO2冷侧入口8和冷却水出口回程口9；在后盖板D上与热介质板片B和冷介质板片C的相同位置上有CO2冷侧出口2、 CO2冷侧出口回程口3、CO2热侧出口回程口6、CO2热侧出口7、冷却水出口回程口9和冷却水出口10；

所述换热器的对外接口共六个，全部布置在前盖板A一侧，前盖板A 上的CO2热侧入口1连接换热器外部的CO2热侧入口管道，CO2冷侧出口回程口3连接外部的CO2冷侧出口管道，冷却水入口4连接外部的冷却水入口管道，CO2热侧出口回程口6连接外部的CO2热侧出口管道， CO2冷侧入口8连接外部的CO2冷侧入口管道，冷却水出口回程口9连接外部冷却水出口管道。

所述后盖板D上焊接三个折流封头E，三个折流封头E分别连通CO2 热侧出口7与CO2热侧出口回程口6，连通冷却水出口10与冷却水出口回程口9，连通CO2冷侧出口2与CO2冷侧出口回程口3。

所述前盖板A、若干热介质板片B、若干冷介质板片C和后盖板D上沿轴向同一位置处均设置有隔热减重孔5。

所述一种适合圆筒布置的串联PCHE换热器的换热方法，高温CO2 由前盖板A的CO2热侧入口1流入换热器，分散于各个热介质板片B，在热介质板片B中沿微通道流动，再从热介质板片B的CO2热侧出口7 汇集流出，流动至后盖板D的折流封头E，在折流封头E中折向从CO2 热侧出口回程口6由后向前流动至前盖板A连通的CO2热侧出口外部管道；

低温CO2由前盖板A的CO2冷侧入口8流入换热器，分散于各个冷介质板片C的CO2通道，在冷介质板片C中沿微通道流动，再从冷介质板片C的CO2冷侧出口2汇集流出，流动至后盖板D的折流封头E，在折流封头E中折向从CO2冷侧出口回程口3由后向前流动至前盖板A连通的CO2冷侧出口外部管道；

冷却水由前盖板A的冷却水入口4流入换热器，分散于各个冷介质板片C的微通道，在冷介质板片C中沿微通道流动，再从冷介质板片微的冷却水侧出口10汇集流出，流动至后盖板D的折流封头E，在折流封头E 中折向从冷却水出口回程口9由后向前流动至前盖板A连通的冷却水出口外部管道；实现换热。

本实用新型具有以下有益效果：

(1)将回热器和预冷器合二为一：本实用新型在一个圆柱形换热器中集成了回热器和预冷器两个换热器，回热器CO2热侧出口与预冷器CO2 侧入口即换热器热介质板片通道，不存在单独的进出口。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)换热器所有进出口都汇集到换热器前盖板一侧，圆柱形侧面和后盖板一侧没有进出口，因此换热器周围无需管道经过，最大限度的节省了空间。

附图说明

图1为超临界CO2发电实用新型系统示意图。

其中，1-1为发电机、2-1为压缩机、3-1为透平、4-1为回热器、5-1 为预冷器、6-1为冷却水出口管道、7-1为CO2冷侧出口管道、8-1为CO2 热侧入口管道、9-1为CO2冷侧入口管道、10-1为CO2热侧出口管道、 11-1为冷却水入口管道。

图2为换热器板片结构示意图。

其中，A为中空圆筒、B为前盖板、C为热介质板片、D为冷介质板片、E为后盖板。

图3为冷介质板片通道及进出口示意图。

图4为热介质板片通道示意图。图5为后盖板及折流封头示意图。

图6为前盖板管口示意图。

图7为后盖板管口示意图。

其中，1为CO2热侧入口、2为CO2冷侧出口、3为CO2冷侧出口回程口、4为冷却水入口、5为隔热减重孔、6为CO2热侧出口回程口、7 为CO2热侧出口、8为CO2冷侧入口、9为冷却水出口回程口、10为冷却水出口。

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。

如超临界CO2系统示意图1中所示，本实用新型换热器可以实现超临界CO2发电系统中回热器4-1与预冷器5-1的功能。该系统中回热器4-1 热侧CO2来自透平3-1排气，经回热器4-1、预冷器5-1放热后由预冷器热侧排出，进入压缩机2-1，压缩机2-1出口CO2进入回热器4-1冷侧入口，吸热后由冷侧出口排出，预冷器5-1水侧进出口连接系统外冷却水供水和排水。

如图2所示，本实用新型一种适合圆筒布置的串联PCHE换热器，整体呈圆柱状，包括从前到后依次通过真空扩散焊连接为整体的前盖板A、若干热介质板片B、若干冷介质板片C和后盖板D，所述热介质板片B和冷介质板片C均为金属板面上蚀刻微通道的板片，所述热介质板片B和冷介质板片C间隔分布。

如图3和图4所示，所述热介质板片B和冷介质板片C的相同位置上均分布有CO2热侧入口1、CO2冷侧出口2、CO2冷侧出口回程口3、冷却水入口4、CO2热侧出口回程口6、CO2热侧出口7、CO2冷侧入口8、冷却水出口回程口9和冷却水出口10。

如图6所示，在前盖板A上与热介质板片B和冷介质板片C的相同位置上有CO2热侧入口1、CO2冷侧出口回程口3、冷却水入口4、CO2 热侧出口回程口6、CO2冷侧入口8和冷却水出口回程口9。

如图7所示，在后盖板D上与热介质板片B和冷介质板片C的相同位置上有CO2冷侧出口2、CO2冷侧出口回程口3、CO2热侧出口回程口 6、CO2热侧出口7、冷却水出口回程口9和冷却水出口10。

所述换热器的对外接口共六个，如图2和图6所示，全部布置在前盖板A一侧，前盖板A上的CO2热侧入口1连接换热器外部的CO2热侧入口管道，CO2冷侧出口回程口3连接外部的CO2冷侧出口管道，冷却水入口4连接外部的冷却水入口管道，CO2热侧出口回程口6连接外部的 CO2热侧出口管道，CO2冷侧入口8连接外部的CO2冷侧入口管道，冷却水出口回程口9连接外部冷却水出口管道。

如图5和图7所示，作为本实用新型的优选实施方式，所述后盖板D 上焊接三个折流封头E，三个折流封头E分别连通CO2热侧出口7与CO2 热侧出口回程口6，连通冷却水出口10与冷却水出口回程口9，连通CO2 冷侧出口2与CO2冷侧出口回程口3。

作为本实用新型的优选实施方式，所述前盖板A、若干热介质板片B、若干冷介质板片C和后盖板D上沿轴向同一位置处均设置有隔热减重孔 5。

如图2所示，本实用新型所述的一种适合圆筒布置的串联PCHE换热器的换热方法，高温CO2由前盖板A的CO2热侧入口1流入换热器，分散于各个热介质板片B，在热介质板片B中沿微通道流动，再从热介质板片B的CO2热侧出口7汇集流出，流动至后盖板D的折流封头E，在折流封头E中折向从CO2热侧出口回程口6由后向前流动至前盖板A连通的CO2热侧出口外部管道；低温CO2由前盖板A的CO2冷侧入口8流入换热器，分散于各个冷介质板片C的CO2通道，在冷介质板片C中沿微通道流动，再从冷介质板片C的CO2冷侧出口2汇集流出，流动至后盖板D的折流封头E，在折流封头E中折向从CO2冷侧出口回程口3由后向前流动至前盖板A连通的CO2冷侧出口外部管道；冷却水由前盖板 A的冷却水入口4流入换热器，分散于各个冷介质板片C的微通道，在冷介质板片C中沿微通道流动，再从冷介质板片微的冷却水侧出口10汇集流出，流动至后盖板D的折流封头E，在折流封头E中折向从冷却水出口回程口9由后向前流动至前盖板A连通的冷却水出口外部管道；实现换热。

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，只需调整调整前后盖板上封头位置，以及连接管位置即可，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 (3)

1.一种适合圆筒布置的串联PCHE换热器，其特征在于，所述换热器能够实现超临界CO2发电系统中回热器与预冷器的功能，整体呈圆柱状，包括从前到后依次通过真空扩散焊连接为整体的前盖板(A)、若干热介质板片(B)、若干冷介质板片(C)和后盖板(D)，所述热介质板片(B)和冷介质板片(C)均为金属板面上蚀刻微通道的板片，所述热介质板片(B)和冷介质板片(C)间隔分布；

所述热介质板片(B)和冷介质板片(C)的相同位置上均分布有CO2热侧入口(1)、CO2冷侧出口(2)、CO2冷侧出口回程口(3)、冷却水入口(4)、CO2热侧出口回程口(6)、CO2热侧出口(7)、CO2冷侧入口(8)、冷却水出口回程口(9)和冷却水出口(10)；在前盖板(A)上与热介质板片(B)和冷介质板片(C)的相同位置上有CO2热侧入口(1)、CO2冷侧出口回程口(3)、冷却水入口(4)、CO2热侧出口回程口(6)、CO2冷侧入口(8)和冷却水出口回程口(9)；在后盖板(D)上与热介质板片(B)和冷介质板片(C)的相同位置上有CO2冷侧出口(2)、CO2冷侧出口回程口(3)、CO2热侧出口回程口(6)、CO2热侧出口(7)、冷却水出口回程口(9)和冷却水出口(10)；

所述换热器的对外接口共六个，全部布置在前盖板(A)一侧，前盖板(A)上的CO2热侧入口(1)连接换热器外部的CO2热侧入口管道，CO2冷侧出口回程口(3)连接外部的CO2冷侧出口管道，冷却水入口(4)连接外部的冷却水入口管道，CO2热侧出口回程口(6)连接外部的CO2热侧出口管道，CO2冷侧入口(8)连接外部的CO2冷侧入口管道，冷却水出口回程口(9)连接外部冷却水出口管道。

2.根据权利要求1所述一种适合圆筒布置的串联PCHE换热器，其特征在于，所述后盖板(D)上焊接三个折流封头(E)，三个折流封头(E)分别连通CO2热侧出口(7)与CO2热侧出口回程口(6)，连通冷却水出口(10)与冷却水出口回程口(9)，连通CO2冷侧出口(2)与CO2冷侧出口回程口(3)。

3.根据权利要求1所述一种适合圆筒布置的串联PCHE换热器，其特征在于，所述前盖板(A)、若干热介质板片(B)、若干冷介质板片(C)和后盖板(D)上沿轴向同一位置处均设置有隔热减重孔(5)。

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