CN217179366U - 一种基于扩散焊的同轴紧凑式换热器 - Google Patents
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Abstract
一种基于扩散焊的同轴紧凑式换热器，包括上壳体、下壳体、侧面壳体，在壳体内部设有换热器芯体，沿轴心方向堆叠布置若干印刷电路板式蚀刻板、翅片板，以扩散焊的方式交替焊接在一起，板片上设有螺旋状流体换热通道，在每个板片上设有流体流入口及流出口，流入口设于换热器外侧，流出口设于板片中心，冷热流体流出口分别与上下壳体中心设置的流道相连通。冷流体和热流体分别通过对应的流入口进入换热器内部进行热交换后，分别通过冷流体流出口和热流体流出口输出到上、下壳体之外。可以适用于气‑气、气‑液、液‑液等多种流体之间的换热及相变换热，尤其适用于对压降要求高或其中一种流体洁净度不够高的换热场景。
Description
技术领域
本实用新型涉及到一种同轴式换热装置，具体涉及到一种基于扩散焊的同轴紧凑式换热器，主要应用于天然气行业LNG气化和石油化工领域，特别适用于对设备安装空间要求苛刻的场合。
背景技术
随着国家开发海洋战略的实施，我国海洋油气事业得到快速发展。换热器是常见的海上油气处理设备，由于海上油气田开发规模不断扩大，常规换热器已逐渐不能满足工艺设计的高效化及空间受限的需求。换热器换热效果的好坏，直接影响着整个平台的平稳运行及综合经济指标。在海上油气平台及LNG运输船有限的空间中，使用高效换热器能够在满足工艺要求的同时减少空间的占用。
中间流体气化器（Intermediate fluid vaporizer, IFV）是一种常见的LNG气化器，是采用某些流体（如丙烷、丁烷）作为中间热源，对LNG进行加热的一种换热装置。中间流体先将热量从其他热源中吸收，然后再将吸收的热量传递给需要气化的LNG中。现有的IFV中用于LNG和中间流体换热多采用管壳式换热器，占地面积大，换热效率低，使用印刷电路板式换热器替换管壳式换热器可以同时满足高效紧凑和安全可靠的要求，但在使用海水作为热源的系统中，丙烷等中间换热介质通常不能满足压降的工程需求，因此，需要开发具有高效换热能力及流动能力的换热器。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有的换热器，占地面积大，换热效率低的问题，设计一种基于扩散焊的同轴式紧凑型换热器，它使用印刷电路板片与翅片式板片以扩散焊的方式交替焊接在一起，可以适用于气-气、气-液、液-液等多种流体之间的换热及相变换热，尤其适用于对压降要求高或其中一种流体洁净度不够高的换热场景。
本实用新型所采用的技术方案是：
1.一种基于扩散焊的同轴紧凑式换热器，包括上壳体10、下壳体11、侧面壳体12，在壳体内部设有换热器芯体，其特征在于：沿轴心方向交替堆叠布置若干印刷电路板式蚀刻板1、翅片板2，组成换热器芯体；所述的印刷电路板式蚀刻板1上表面蚀刻有供冷量介质流动的微流道3，所述的翅片板2与印刷电路板式蚀刻板1组成的夹层，形成供中间流体流动的翅片板流道4。
2.印刷电路板式蚀刻板1上设有冷量介质流入口5和冷量介质流出口8，冷量介质流入口5设于板片外侧，冷量介质流出口8设于板片中心。
3.翅片板2上设有中间介质流入口6和中间介质流出口7，中间介质流入口6设于板片外侧，中间介质流出口7设于板片中心。
4.所述的微流道3和翅片板流道4可以是一条或者若干条平行流道组成。
5.所述微流道3的微通道形线为直线形、正弦波形、三角波形、方波形、锯齿波形、机翼翅片形、S翅片形中的任意一种；所述微流道3的微通道横截面形状为圆形、半圆形、半椭圆形、矩形、三角形中的任意一种。
6.所述翅片板2的翅片机构可以是凹槽、平直翅片、锯齿翅片、多孔翅片、百叶窗翅片、波纹翅片中的任意一种。
7.微流道3和翅片板流道4的流道方向可以是相同或者相反。
8.沿轴心方向相邻的两块翅片板2之间可以布置一块或者多块印刷电路板式蚀刻板1。
9.所述的印刷电路板式蚀刻板1经过光化学蚀刻工艺加工而成。
10.所述板片通过扩散焊连接为整体。
本实用新型的有益效果：
（1）耐高温及低温。采用合金材料整体扩散焊接成型的换热器芯体，其耐高温及耐低温能力远优于传统的换热器，能够满足LNG等冷量介质气化系统对换热器耐低温条件的要求。
（2）耐高压。扩散焊接后的蚀刻板片具有与所用材料相当的力学强度，蚀刻板侧通道的耐压能力与传统管壳式换热器相当。
（3）承受大压差。本实用新型中换热器芯体承受两侧传热介质压差的能力取决于蚀刻板、隔板的厚度，使用时蚀刻板侧通道内为高压的冷量工质，翅片板侧通道内为低压的中间流体，只要保证足够的蚀刻板厚度即可承受大压差，而实际使用中冷量介质最高压力约为10MPa，本发明提供换热芯体的承受大压差能力与传统的管壳式换热器相当，可以满足使用需求。
（4）紧凑高效。本实用新型提供的同轴紧凑型换热器芯体大大缩小了换热器的装置所需空间，可以根据需要灵活放置，尤其适用于对压降要求高或其中一种流体洁净度不够高的换热场景。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型换热器芯体结构示意图。
具体实施方式
下面结构附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1-2所示。
11.一种基于扩散焊的同轴紧凑式换热器，包括上壳体10、下壳体11、侧面壳体12，在壳体内部设有换热器芯体，沿轴心方向交替堆叠布置若干印刷电路板式蚀刻板1、翅片板2，组成换热器芯体；所述的印刷电路板式蚀刻板1上表面蚀刻有供冷量介质流动的微流道3，所述的翅片板2与印刷电路板式蚀刻板1组成的夹层，形成供中间介质流动的翅片板流道4。所述蚀刻板1的直径由热力设计计算确定，其厚度由强度校核计算确定。所述微流道3结构、特征尺寸由热力设计计算确定，微通道间距由强度校核计算确定。所述翅片板2的直径与蚀刻板1相同，其特征尺寸由热力设计计算确定，厚度由强度校核计算确定。
12.印刷电路板式蚀刻板1上设有冷量介质流入口5和冷量介质流出口8，冷量介质流入口5设于板片外侧，冷量介质流出口8设于板片中心；翅片板2上设有中间介质流入口6和中间介质流出口7，中间介质流入口6设于板片外侧，中间介质流出口7设于板片中心。
13.所述的微流道3和翅片板流道4可以是一条或者若干条平行流道组成。所述微流道3的微通道形线为直线形、正弦波形、三角波形、方波形、锯齿波形、机翼翅片形、S翅片形中的任意一种；所述微流道3的微通道横截面形状为圆形、半圆形、半椭圆形、矩形、三角形中的任意一种。所述翅片板2的翅片机构可以是凹槽、平直翅片、锯齿翅片、多孔翅片、百叶窗翅片、波纹翅片中的任意一种。微流道3和翅片板流道4的流道方向可以是相同或者相反。沿轴心方向相邻的两块翅片板2之间可以布置一块或者多块印刷电路板式蚀刻板1。
实例：
一种复合结构同轴紧凑式印刷电路板式换热器芯体，由3块蚀刻板1、3块翅片板2自上而下依次排序、紧密贴合、堆叠后经扩散焊接而成。所述蚀刻板1为直径60-80mm、厚1-2mm的316L不锈钢板片，其上设置有供LNG介质流通的微流道3；所述微流道3采用光化学蚀刻工艺加工而成，微通道形线为螺旋形，其横截面为直径1-2mm的半圆。所述翅片板由2-4mm的316L板片及0.2mm厚的800HT镍基合金薄片复合，其流道形线为螺旋形，其横截面特征尺寸为2mm×4mm的矩形，所述翅片板流道内供丙烷介质流动。所述蚀刻板1和翅片板2通道相互平行，低温的LNG介质由左侧入口沿螺旋线向中心流动，高温的丙烷介质由右侧入口沿螺旋线向中心流动，高、低温工质呈逆流换热布置。
本实用新型未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (10)
1.一种基于扩散焊的同轴紧凑式换热器，其特征在于，包括上壳体（10）、下壳体（11）、侧面壳体（12），在壳体内部设有换热器芯体，沿轴心方向交替堆叠布置若干印刷电路板式蚀刻板（1）、翅片板（2），所述的印刷电路板式蚀刻板（1）上表面蚀刻有供冷量介质流动的微流道（3），所述的翅片板（2）与印刷电路板式蚀刻板（1）组成的夹层，形成供中间介质流动的翅片板流道（4）。
2.根据权利要求1所述的基于扩散焊的同轴紧凑式换热器，其特征在于，印刷电路板式蚀刻板（1）上设有冷量介质流入口（5）和冷量介质流出口（8），冷量介质流入口（5）设于板片外侧，冷量介质流出口（8）设于板片中心。
3.根据权利要求1所述的基于扩散焊的同轴紧凑式换热器，其特征在于，翅片板（2）上设有中间介质流入口（6）和中间介质流出口（7），中间介质流入口（6）设于板片外侧，中间介质流出口（7）设于板片中心。
4.根据权利要求1所述的基于扩散焊的同轴紧凑式换热器，其特征在于，所述的微流道（3）和翅片板流道（4）由一条或者若干条平行流道组成。
5.根据权利要求1所述的基于扩散焊的同轴紧凑式换热器，其特征在于，所述微流道（3）的微通道形线为直线形、正弦波形、三角波形、方波形、锯齿波形、机翼翅片形、S翅片形中的任意一种；所述微流道（3）的微通道横截面形状为圆形、半圆形、半椭圆形、矩形、三角形中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的基于扩散焊的同轴紧凑式换热器，其特征在于，所述翅片板（2）的翅片机构为凹槽、平直翅片、锯齿翅片、多孔翅片、百叶窗翅片、波纹翅片中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的基于扩散焊的同轴紧凑式换热器，其特征在于，微流道（3）和翅片板流道（4）的流道方向相同或者相反。
8.根据权利要求1所述的基于扩散焊的同轴紧凑式换热器，其特征在于，沿轴心方向相邻的两块翅片板（2）之间布置一块或者多块印刷电路板式蚀刻板（1）。
9.根据权利要求1所述的基于扩散焊的同轴紧凑式换热器，其特征在于，所述的印刷电路板式蚀刻板（1）经过光化学蚀刻工艺加工而成。
10.根据权利要求1所述的基于扩散焊的同轴紧凑式换热器，其特征在于，所述印刷电路板式蚀刻板（1）和翅片板（2）通过扩散焊连接为整体。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN115307467A (zh) * | 2022-10-12 | 2022-11-08 | 中国核动力研究设计院 | 热交换件及热交换装置 |
| CN117928286A (zh) * | 2024-02-02 | 2024-04-26 | 安徽申隆机械制造科技有限公司 | 一种用于重载旋风汽水分离的板式换热器 |
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