CN217604766U - 换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭露一种换热器，包括多个叠置的换热板，换热板为石墨板材，换热板的表面蚀刻或机械加工形成若干组微细通道。本实用新型换热器尺寸小，自重轻，拆装灵活，适用范围广，在满足换热的条件下，可适用于对质量要求苛刻的半潜式平台、光热发电、石油化工、液化天然气领域等等。

Description

换热器

技术领域

本实用新型涉及一种具有换热板的换热器。

背景技术

换热器是热量传输的关键设备，广泛的应用于光热发电、石油化工、液化天然气、航空航天、采暖供水等领域，目前常用的换热器普遍为板翅式换热器和管壳式换热器，常规板翅式换热器换热能力强但机械强度差，易变形泄露，管壳式换热器可耐高压但体积大，换热效率低，不能满足特殊工况需求。

印刷电路板式换热器作为一种高效紧凑的新型板式热交换器，具有极高的安全性及稳定性。印刷电路板式换热器的高效、紧凑和体积小等特点能很好的满足空间局限性对换热器设备的要求，从而实现热量的传输和热电转换。该种换热器在光热发电、液化天然气、核工业、航空航天、石油化工等领域均有重要的应用前景。目前，技术成熟已经投入使用的印刷电路板式换热器均为金属材质，采用蚀刻工艺在换热板上蚀刻出直径约1-2mm微细通道，将换热板按照流道介质的性质，冷热交替堆叠，采用真空扩散焊接方式形成一个不可拆卸的换热芯体。随着半潜式平台等前沿领域的快速发展，相对于陆地平台，对换热器的紧凑性及轻量化等综合性能要求更加苛刻，虽然金属板材的印刷电路板式换热器虽然在空间局限性上已经有了较大突破，但是质量较重，限制了换热器在质量要求较高产品中的应用；其次，由于受到蚀刻装备及扩散焊设备的加工制造能力的限制，换热器芯体的宽度和长度存在最大尺寸限制；由于换热器的通道直径通常控制在1-2mm，且不可拆卸，对于介质清洁度要求较高，仅适用于超临界二氧化碳、氦气等干净工质，而对于清洁度较差的工质极易造成堵塞且不易清理，极大的限制了印刷电路板式换热器的适用范围。

鉴于以上存在的问题，对于现有换热器进行改进。

实用新型内容

本实用新型提供一种便于组装，应用更加广泛的换热器。

具体地，本实用新型是通过如下技术方案实现的：一种换热器，包括多个叠置的换热板，所述换热板为石墨板材，所述换热板的表面蚀刻或机械加工形成若干组微细通道。

在优选的实施方式中，所述换热板的相对两侧的边沿设有硅胶垫片。

在优选的实施方式中，包括第一换热板及第二换热板，所述第一换热板设有第一定位孔及第二定位孔，所述第二换热板设有第三定位孔及第四定位孔，所述第一定位孔与所述第三定位孔对齐组装时所述第一换热板及所述第二换热板以所述通道对齐的方式堆叠；所述第二定位孔与所述第四定位孔对齐组装时，所述第一换热板及所述第二换热板以所述通道错列的方式堆叠。

在优选的实施方式中，所述通道的截面形状为半圆形、矩形、三角形或梯形中任一种。

在优选的实施方式中，所述换热板的正面及反面分别设有所述通道，分别供高温介质及低温介质通过。

在优选的实施方式中，所述换热板的正面的所述通道与所述换热板的反面的所述通道形状不同，多个所述换热板以正面对正面的方式堆叠。

在优选的实施方式中，正面的所述通道为竖向直通道，反面的所述通道包括位于两端的横向直线段及连接两所述横向直线段的中间竖向直线段。

在优选的实施方式中，所述通道可为直通道、Z型、S型中的一种或多种。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)与传统金属板片的换热器相比，石墨换热板采用石墨材料，同样可适用于较高的耐温耐腐蚀范围，在保证了换热能力的同时，芯体质量减轻70％以上，从而满足特殊工况下的要求，同时降低制造成本。

(2)多个石墨换热板之间压紧堆叠形成整体，可便捷快速拆装，易于清理；可根据不同换热要求，通过灵活拆装实现不同的流道堆叠方式，制造工艺简便；同时不受尺寸限制，适用范围广。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例中换热器的两个换热板的立体图。

图2为多个图1中的换热板叠置的局部示意图。

图3为多个图1中的换热板的另一种叠置方式的局部示意图。

图4为本实用新型第二实施例中换热器的换热板的立体图。

图5为图4中换热板的另一角度的立体图。

图6为多个图4中的换热板叠置的局部示意图。

图7为多个图4中的换热板另一种叠置方式的局部示意图。

附图标记说明：

换热板1，1’、通道11，11’、高温介质通道111，111’、低温介质通道112，112’、安装孔12、硅胶垫片13，13’、第一换热板1A、第二换热板1B、定位孔14，14’、第一定位孔141、第二定位孔142、第三定位孔143、第四定位孔144、第一通道15、第二通道16。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施方式进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施方式中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与本实用新型的一些方面相一致装置、系统、设备和方法的例子。

参考图1所示，本实用新型第一实施例中的换热器包括多个换热板1，图1中仅以两个为例。换热板1为石墨板材，多个换热板1以叠置的方式设置，换热板1的表面蚀刻或机械加工形成若干组微细通道11。多个换热板1通过压制连接在一起，换热板1的相对两侧的边沿设有安装孔12，安装孔12内固定有硅胶垫片13，硅胶垫片13可以起到相邻换热板1之间的缓冲密封作用。

结合图2及图3所示，多个换热板1的通道11形成多层高温介质通道111和低温介质通道112，高温介质通道111和低温介质通道112交替设置，高温介质与低温介质在通过换热板1时实现换热。通道11的数量可由具体工况所需的换热量设计取值，通道11的深度可根据流体的流量及流速分配灵活选取。

本实用新型换热器采用多个换热板1相互叠加设置的方式，无需焊接，换热板1的尺寸大小不受真空扩散焊设备的限制，换热板1的形状可为矩形、正方形、菱形等任意形状。石墨材质的换热板1相对于传统的金属换热板质量更轻，能更好的适用于半潜式平台等对空间及质量要求苛刻的领域。

本实施方式中，换热板1仅单面设置有通道11，多个换热板1叠置时可以以通道11对齐的方式，也可以以通道11错列的方式。为了便于以不同的方式组装，设置了两种换热板1：第一换热板1A及第二换热板1B。第一换热板1A及第二换热板1B基本完全相同，除了设置了不同的定位孔14，其中第一换热板1A在其两侧的边沿分别设置了一组定位孔14，每组定位孔14包括的两个第一定位孔141及一个第二定位孔142，且两个第一定位孔141与第二定位孔142位于同一列。第二换热板1B在其两侧的边沿也分别设置了一组定位孔14，相应的每组定位孔14包括两个第三定位孔143及一个第四定位孔144，两个第三定位孔143位于同一列，但是第四定位孔144与第三定位孔143错列设置。组装时，第一定位孔141与第三定位孔143对齐，可使第一换热板1A及第二换热板1B以通道11对齐的方式堆叠，如图2所示。第二定位孔142与第四定位孔144对齐时，第一换热板1A及第二换热板1B以通道11错列的方式堆叠，如图3所示。

在本实施方式中，通道11的截面形状为半圆形，可以理解的是，通道11的截面形状也可以是矩形、三角形或梯形等其他形状。以通道11对齐的方式堆叠时，半圆形截面流道形成的组合流道截面为圆形(如图3所示)，矩形截面流道形成的组合流道截面为矩形或正方形，三角形截面流道形成的组合流道截面为菱形，由梯形截面流道形成的组合流道截面为多边异型。

通道11以对齐或错列设置堆叠时，其冷热流体的流动方式为逆流换热或顺流换热。若通道11以相互垂直的方式堆叠时，其冷热流体的流动方式为交错换热。

图4至图7显示的是本实用新型第二实施例中的换热器，包括多个叠置的石墨材质的换热板1’，换热板1’的表面蚀刻或机械加工形成若干组微细通道11’，换热板1’上也设有起到缓冲密封作用的硅胶垫片13’及便于组装的定位孔14’。

与第一实施例不同的是，第二实施例中的换热板1’的正面及反面分别设有细微通道11’，两面的通道11’是不连通的，分别供高温介质及低温介质通过。换热板1’正面的通道11’形状与换热板1’反面的通道11’形状不同。定义正面的通道11’为第一通道15，反面的通道11’为第二通道16，第一通道15为竖向直通道。第二通道16为类似Z字形，包括位于两端的横向直线段及连接两横向直线段的中间竖向直线段。其中，第一通道15为高温介质通道111’，高温介质通过方式为“上进下出”。第二通道16为低温介质通道112’，低温介质的通过方式为“左进右出”，即换热板1’工作时为竖立设置，在高温介质及低温介质的进出口分别设有高温介质流体汇流箱(未图示)及低温介质汇流箱(未图示)。可以理解的是，换热板1’的通道11’可以是直通道11’、Z型、S型中的一种或多种。换热板1’双面设通道11’，可根据不同工况需求选择以通道11’对齐方式排布或以通道11’错列方式堆叠多个换热板1’，对介质的容纳性更高，适用范围广。

堆叠时，多个换热板1’以正面对正面、背面对背面的方式堆叠。类似前一实施例，换热板1’设有多个的定位孔14’，并且依据定位孔14’的位置分为两种类型，通过组装不同的定位孔14’可以实现如图6所示的对齐堆叠，以及如图7所示的错位堆叠。其中，图6及图7选取的是换热板1’中心区域，正反面均为竖向直通道处。

图6中，换热板1’以正面与正面、反面与反面且以通道11’对齐的方式堆叠，两个换热板1’共同组合形成圆形截面的组合通道，形成一个冷热交替的单层换热流道，即高温介质通道111’层和低温介质通道112’层交替设置。图7中，换热板1’以正面与正面、反面与反面且以通道11’错列的方式堆叠，形成一个“热热冷冷”的双层换热流道，即高温介质通道111’层和低温介质通道112’层以两两交替的方式设置。

在实际操作中，可根据不同的工况选取合适的流道截面及排列方式。通过调整组合流道的截面，可有效扩大通道的流经面积，解决通道易堵塞的问题；以通道对齐或错列的方式堆叠因导热距离不同，故有不同的导热系数及传热性能。换热板1’的两种堆叠方式对应两种通道形式，半圆形截面的单通道形式适合中小流量且清洁度较高的工质，圆形截面的组合通道更适用于中大型流量回路，对介质清洁度要求低，可适用于海水、熔盐等清洁度较差的工质，提供了具有科技前沿的应用前景。

本实用新型的有益效果：

(1)与传统金属板片的换热器相比，石墨换热板采用石墨材料，同样可适用于较高的耐温耐腐蚀范围，在保证了换热能力的同时，芯体质量减轻70％以上，从而满足特殊工况下的要求，同时降低制造成本。

(2)多个石墨换热板之间压紧堆叠形成整体，可便捷快速拆装，易于清理；可根据不同换热要求，通过灵活拆装实现不同的流道堆叠方式，制造工艺简便；同时不受尺寸限制，适用范围广。

本实用新型换热器尺寸小，自重轻，拆装灵活，适用范围广，在满足换热的条件下，可适用于对质量要求苛刻的半潜式平台、光热发电、石油化工、液化天然气领域等等。

以上仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种换热器，其特征在于：包括多个叠置的换热板，所述换热板为石墨板材，所述换热板的表面蚀刻或机械加工形成若干组微细通道。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：所述换热板的相对两侧的边沿设有硅胶垫片。

3.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：包括第一换热板及第二换热板，所述第一换热板设有第一定位孔及第二定位孔，所述第二换热板设有第三定位孔及第四定位孔，所述第一定位孔与所述第三定位孔对齐组装时所述第一换热板及所述第二换热板以所述通道对齐的方式堆叠；所述第二定位孔与所述第四定位孔对齐组装时，所述第一换热板及所述第二换热板以所述通道错列的方式堆叠。

4.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：所述通道的截面形状为半圆形、矩形、三角形或梯形中任一种。

5.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：所述换热板的正面及反面分别设有所述通道，分别供高温介质及低温介质通过。

6.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于：所述换热板的正面的所述通道与所述换热板的反面的所述通道形状不同，多个所述换热板以正面对正面的方式堆叠。

7.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于：正面的所述通道为竖向直通道，反面的所述通道包括位于两端的横向直线段及连接两所述横向直线段的中间竖向直线段。

8.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：所述通道可为直通道、Z型、S型中的一种或多种。

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