CN218443462U - 换热器芯体及包含其的印刷电路板式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种换热器芯体及包含其的印刷电路板式换热器，包括流体通道板，流体通道板上具有流体通道，流体通道从流体通道板的一端延伸到另一端，流体通道的内壁沿流体通道的延伸方向设有多个外凸的翅片通道，翅片通道与流体通道连通，翅片通道从流体通道板的一端延伸到另一端。通过在流体通道上连通地增设外凸的翅片通道，增加了流体通道的换热面积，增大换热量，翅片通道可以破坏流体通道边界层的流动，使换热工质在流体通道中形成二次流，增加扰动强度，提高换热器芯体的总传热系数，从而提高换热效率；翅片通道增加了流体通道的横截面积，相同流量条件下，换热工质流速减小，降低换热工质在流动过程中的压降，从而减小泵功功率。

Description

换热器芯体及包含其的印刷电路板式换热器

技术领域

本实用新型涉及一种换热器芯体及包含其的印刷电路板式换热器。

背景技术

印刷电路板式换热器是一种微通道高效紧凑型板式换热器，能在高温、高压等恶劣条件下进行传热，具有体积小、适用工质广等优点。由于其芯体中的流体通道直径较小，往往只有几毫米，为了进一步增加有效换热面积可将流体通道盘折设置为Z字型或S型，或如专利申请公开号CN110006276A公开的一种板式换热器的凸起变截面流体通道换热片，在流体通道的直通段中间隔地增设凸起变截面结构，以此来提高流体通道整体的换热面积。

但是，盘折的设计使流体通道形成了众多拐角处，换热工质流动通过拐角处时会因克服内摩擦力和克服湍流而造成更多的能量损失，即压降。间隔地增设凸起变截面结构也会使换热工质在流入和流出变截面结构的过程中有额外的能量损失。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中换热器芯体的流体通道设计提高了换热面积但增加了压降这一缺陷，提供一种既能增加换热面积，又能减少压降的换热器芯体及包含其的印刷电路板式换热器。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种换热器芯体，包括流体通道板，所述流体通道板上具有流体通道，所述流体通道从所述流体通道板的一端延伸到另一端，所述流体通道的内壁沿所述流体通道的延伸方向设有多个径向向外凸出的翅片通道，所述翅片通道与所述流体通道连通，所述翅片通道从所述流体通道板的一端延伸到另一端。

在本方案中，采用上述结构，流体通道上连通地增设外凸的翅片通道，增加了流体通道整体的外表面积，即增加了换热面积；而且由于翅片通道是沿着流体通道的延伸方向设置，整个流体通道的横截面积不会突然改变，不会由于流体通道横截面积的骤然增大、骤然减小而增加换热工质的流动阻力，从而减少换热工质在流动中的压降；此外，外凸的翅片通道也增加了整个流体通道的横截面积，在总流量一定的前提下，换热工质的流速会降低，在通过盘折的流体通道的拐角处时也能减少压降。而且，翅片通道的设置可以破坏流体通道边界层的流动，使换热工质在流体通道中形成的二次流，增强扰动强度，进一步提高换热器芯体的总传热系数。

较佳地，所述流体通道板上只设置一层所述流体通道，所述流体通道并行排列。

在本方案中，采用上述结构，每层流体通道板只设置一层流体通道，结构简单，易于制造，也利于流体通道板之间冷热换热工质更充分地进行热量交换，且可将流体通道板的厚度控制在极小的范围内，使换热器芯体的结构更加紧凑。

较佳地，所述流体通道为Z字型。

在本方案中，采用上述结构，在流体通道板尺寸一定的前提下，将流体通道设置为Z字型，可使流体通道板上的流体通道换热面积增加，提高换热量。

较佳地，所述换热器芯体包括多个所述流体通道板，多个所述流体通道板叠放，并通过扩散焊接方式相互连接。

在本方案中，采用上述结构，每层流体通道板与相邻的流体通道板中的流体通道中流动着不同温度的工质，多个流体通道板叠放，通过流体通道板的紧密接触来实现不同温度的工质之间的热量交换。通过扩散焊接方式可将流体通道板更加紧凑地接合在一起，从而可以增加换热器芯体中流体通道板的数量，进一步提高换热量。

较佳地，所述流体通道及所述翅片通道通过化学蚀刻工艺加工形成。

在本方案中，化学蚀刻工艺可以较好地使流体通道的宽度控制在毫米级，符合实际使用要求，且工艺成熟，便于一体成型。

较佳地，所述流体通道的横截面为半圆形。

较佳地，所述翅片通道沿所述流体通道的横截面轮廓等距分布。

在本方案中，采用上述结构，形状简单不复杂，便于化学蚀刻工艺的加工制造。

较佳地，所述翅片通道的横截面形状为半圆形、梯形或矩形。

在本方案中，采用上述结构，通过把翅片通道横截面设置成不同的形状，满足不同的工作需求及制造实际要求，合理地适应各种使用场景。

较佳地，所述流体通道板由钛合金制成。

在本方案中，采用上述结构，钛合金具有强度高、耐蚀性好、耐热性高的性能，由钛合金制成流体通道板可使换热器芯体适应不同特性的换热工质，拓宽换热器芯体的适用范围。

本实用新型还提供了一种印刷电路板式换热器，所述印刷电路板式换热器包括至少一个如上所述的换热器芯体。

本实用新型的积极进步效果在于：首先，通过在流体通道上连通地增设外凸的翅片通道，增加了流体通道的换热面积，增大换热量，从而能够进一步提高换热器芯体的紧凑性；其次，翅片通道增加了流体通道的横截面积，相同流量条件下，换热工质流速减小，降低了换热工质在流动过程中的压降，从而减小泵功功率；最后，翅片通道可以破坏流体通道边界层的流动，使换热工质在流体通道中形成二次流，增加扰动强度，提高换热器芯体的总传热系数，提高换热器芯体的换热效率。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的换热器芯体内部流体通道板的立体结构示意图。

图2为本实用新型较佳实施例的单层流体通道板的部分结构示意图。

图3为本实用新型较佳实施例的流体通道的结构示意图。

附图标记说明：

换热器芯体1

流体通道板2

冷流体通道板2a

热流体通道板2b

流体通道3

拐角处3a

翅片通道4

压紧板5

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

如图1-图3所示，本实施例提供一种换热器芯体1，该换热器芯体1包括多个流体通道板2，流体通道板2层层叠放，流体通道板2的上下两侧再连接压紧板5，通过扩散焊接方式相互连接，形成换热器芯体1的整体；流体通道板2上具有流体通道3，流体通道3从流体通道板2的一端延伸到另一端，流体通道3的内壁沿流体通道3的延伸方向设有多个径向向外凸出的翅片通道4，翅片通道4与流体通道3连通，翅片通道4也从流体通道板2的一端延伸到另一端；流体通道3之间并排排列，并且延伸为Z字型。

换热器芯体，尤其是板式换热器的芯体主要通过在不同层上的流体通道板2中的流体通道3内流入温度不同的换热工质，以板面为介质进行热量交换，故而换热器芯体1中的流体通道板2，一层为冷流体通道板2a，两侧相邻的则为热流体通道板2b，以此类推，冷流体通道板2a与热流体通道板2b层层交错叠放，通过扩散焊接的方式将多个流体通道板2接合在一起。为了使换热器芯体1结构更加紧凑，也为了进一步提高换热量，流体通道板2的厚度设置为1.45～2mm；将流体通道3盘折为Z字型，在流体通道板2尺寸一定的前提下，可使流体通道板2上的流体通道3换热面积增加，提高换热量。

在本实施例中，通过在流体通道3上连通地增设外凸的翅片通道4，增加了流体通道3整体的外表面积，即增加了换热面积。另一方面，流体通道3的Z字型盘折设计形成了众多拐角处3a，换热工质在流过拐角处3a时会产生相当大的能量损失，即压降，而外凸的翅片通道4会增加整个流体通道3的横截面积，在总流量一定的前提下，换热工质的流速会降低，通过拐角处3a的冲击也会减弱，从而减少了压降。而且，翅片通道4的设置可以破坏流体通道3边界层的流动，使换热工质在流体通道3中形成二次流，增强扰动强度，进一步提高换热器芯体1的总传热系数。

可选择地，流体通道3也可以延伸为波浪形，从而以拐角处3a形成为圆角而非折角。

如图2所示，流体通道3及翅片通道4通过化学蚀刻工艺加工形成，流体通道板2上只设置一层流体通道3，流体通道3并行排列；流体通道3的横截面为半圆形；流体通道板2由钛合金制成。

具体地，每层流体通道板2上只设置一层流体通道3，不但利于流体通道板2之间冷热换热工质更充分地进行热量交换，而且由于化学蚀刻工艺加工是直接在流体通道板2表面上作业、蚀刻出流体通道3，单层的设计结构简单，方便使用化学蚀刻工艺进行加工；半圆形的流体通道3横截面设计也降低了加工难度，易于制造。此外，化学蚀刻工艺可以较好地使流体通道3控制在毫米级，适应流体通道板2毫米级的厚度，使换热器芯体1的结构更加紧凑，符合实际使用要求，且工艺成熟，便于一体成型。具体地，流体通道3的半圆形横截面的直径为1.5～2mm。钛合金具有强度高、耐蚀性好、耐热性高的性能，由钛合金制成流体通道板2可使换热器芯体1适应不同特性的换热工质的使用，拓宽换热器芯体1的适用范围。

如图3所示，翅片通道4沿流体通道3的横截面轮廓等距分布，翅片通道4的横截面形状为半圆形。

具体地，翅片通道4的横截面亦为半圆形，直径为0.05～0.08mm，翅片通道4等距离分布，间距为0.15～0.2mm，翅片通道4的具体数量可以由实际换热负荷及压降的要求决定。

在其他可替代的实施方式中，翅片通道4的横截面形状可为梯形或矩形等形状，以满足不同的使用需求及制造实际要求，合理地适应各种使用场景。

本实施例还提供了一种印刷电路板式换热器，印刷电路板式换热器包括如上所述的换热器芯体1。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种换热器芯体，包括流体通道板，所述流体通道板上具有流体通道，所述流体通道从所述流体通道板的一端延伸到另一端，其特征在于，所述流体通道的内壁沿所述流体通道的延伸方向设有多个径向向外凸出的翅片通道，所述翅片通道与所述流体通道连通，所述翅片通道从所述流体通道板的一端延伸到另一端。

2.如权利要求1所述的换热器芯体，其特征在于，所述流体通道板上只设置一层所述流体通道，所述流体通道并行排列。

3.如权利要求1所述的换热器芯体，其特征在于，所述流体通道为Z字型。

4.如权利要求1所述的换热器芯体，其特征在于，所述换热器芯体包括多个所述流体通道板，多个所述流体通道板叠放，并通过扩散焊接方式相互连接。

5.如权利要求1所述的换热器芯体，其特征在于，所述流体通道及所述翅片通道通过化学蚀刻工艺加工形成。

6.如权利要求1所述的换热器芯体，其特征在于，所述流体通道的横截面为半圆形。

7.如权利要求6所述的换热器芯体，其特征在于，所述翅片通道沿所述流体通道的横截面轮廓等距分布。

8.如权利要求1所述的换热器芯体，其特征在于，所述翅片通道的横截面形状为半圆形、梯形或矩形。

9.如权利要求1所述的换热器芯体，其特征在于，所述流体通道板由钛合金制成。

10.一种印刷电路板式换热器，其特征在于，所述印刷电路板式换热器包括如权利要求1-9任意一项所述的换热器芯体。

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