CN219656683U - 微通道板式颗粒换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微通道板式颗粒换热器，包含：换热器壳体和换热芯体；换热芯体包含：多个换热板，多个换热板沿水平延伸的第一方向平行间隔排布，换热板内形成有若干流体通道，相邻两个换热板之间的间隙处设置有多个引导条，相邻两个换热板之间的多个引导条沿着水平延伸且垂直于第一方向的第二方向相互间隔排布以在两个换热板之间形成多个引导通道；相邻两个换热板之间的引导通道的出口与入口的口径的差值与引导通道距离对应的换热板的中部的距离成反比。本实用新型提供的微通道板式颗粒换热器，布置在换热板间的引导条使颗粒在两个换热板间的各位置处流速和换热效果趋于一致，从而使得换热器壳体内的颗粒温度更加均衡稳定。

Description

微通道板式颗粒换热器

技术领域

本实用新型属于换热器技术领域，具体涉及一种微通道板式颗粒换热器。

背景技术

微通道板式颗粒换热器由于结构紧凑，耐压能力强，可用于颗粒介质与超临界二氧化碳等高压流体介质换热。现有的微通道板式颗粒换热器，颗粒侧通道采用平板空腔的结构形式，颗粒介质受重力自驱的作用，在平板空腔内自上而下流动。然而在实际运行中发现颗粒在设备腔体内温度不稳定，进而使得整个系统所有运行参数不稳定。

实用新型内容

本实用新型提供了一种微通道板式颗粒换热器解决上述提到的技术问题，具体采用如下的技术方案：

一种微通道板式颗粒换热器，包含：

换热器壳体，所述换热器壳体形成有进入口和排出口；

换热芯体，设置于所述换热器壳体内；

所述换热芯体包含：

多个换热板，多个所述换热板沿水平延伸的第一方向平行间隔排布，所述换热板内形成有若干流体通道，相邻两个所述换热板之间的间隙处设置有多个引导条，相邻两个所述换热板之间的多个所述引导条沿着水平延伸且垂直于所述第一方向的第二方向相互间隔排布以在两个所述换热板之间形成多个引导通道；

相邻两个所述换热板之间的所述引导通道的出口与入口的口径的差值与所述引导通道距离对应的所述换热板的中部的距离成反比。

进一步地，相邻两个所述换热板之间的多个所述引导通道的入口的口径相同且多个所述引导通道的出口的口径在远离对应的所述换热板的中部的方向上逐渐减小。

进一步地，相邻两个所述换热板之间的多个所述引导条的位于所述换热板中部的所述引导条垂直设置，位于所述换热板中部的垂直设置的所述引导条的两侧的所述引导条在远离对应的所述换热板的中部的方向上的倾角逐渐增大。

进一步地，位于所述换热板中部的垂直设置的所述引导条的两侧的所述引导条相对中部的垂直设置的所述引导条对称分布。

进一步地，距离所述换热板中部的垂直设置的所述引导条最远的两侧的所述引导条也垂直设置。

进一步地，在所述第一方向上，不同层级的所述引导通道的入口的口径在远离所述换热芯体的中部的方向上逐渐减小。

进一步地，所述引导条的形成所述引导通道的两个侧面中的至少一个侧面向内凹陷。

进一步地，所述引导条为金属条。

进一步地，所述换热板内的若干所述流体通道平行间隔排布。

进一步地，所述换热板内的若干所述流体通道沿着所述第二方向延伸。

本实用新型的有益之处在于所提供的微通道板式颗粒换热器，布置在换热板间的引导条使颗粒在两个换热板间的各位置处流速和换热效果趋于一致，从而使得换热器壳体内的颗粒温度更加均衡稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有的一种微通道板式颗粒换热器的示意图；

图2是本实用新型的一种微通道板式颗粒换热器的示意图；

图3是本实用新型的一种微通道板式颗粒换热器的换热芯体的示意图；

图4是图3的换热芯体的剖视图；

图5是本实用新型的一种微通道板式颗粒换热器的引导条的示意图；

图6是本实用新型的一种微通道板式颗粒换热器的引导条的另一视角的示意图；

换热器壳体10，进入口11，排出口12，换热芯体20，换热板21，流体通道211，引导条22，引导通道23，出口231，入口232。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示为现有的微通道板式颗粒换热器的结构示意图，颗粒侧通道采用平板空腔的结构形式。通过研究发现，这样的微通道板式颗粒换热器，在实际运行中，颗粒在设备腔体内会出现流动不均的现象，造成图示中的颗粒的界面呈现凹面形状。这种流动不均的现象主要是由于上下进出料口的方向与颗粒重力自流的方向一致，导致进出料口所处的竖直线上颗粒不可避免地更快流动。这种流动不均匀性进而将造成传热不均匀，导致换热器出口颗粒的温度亦不均匀。又因为颗粒介质自身导热能力差，不像流体介质可以轻易混温，所以造成换热器后端及整个系统的颗粒温度不稳定，进而影响整个系统所有运行参数不稳定。

本申请提出一种改进的微通道板式颗粒换热器，如图2所示，微通道板式颗粒换热器包含：换热器壳体10和换热芯体20。换热芯体20设置在换热器壳体10内。

具体而言，换热器壳体10的上端形成有进入口11且下端形成有排出口12。优选地，换热器壳体10靠近进入口11和排出口12的部分为锥形。

如图3所，与前述现有的微通道板式颗粒换热器不同的地方在于，本申请的实施方式中，换热芯体20包含多个换热板21，多个换热板21沿水平延伸的第一方向(X方向)平行间隔排布。在本申请的实施方式中，换热板21为矩形。换热板21内形成有若干流体通道211，用于供流体介质从其中穿过。相邻两个换热板21之间的间隙处设置有多个引导条22，相邻两个换热板21之间的多个引导条22沿着水平延伸且垂直于第一方向的第二方向(Y方向)相互间隔排布并在两个换热板21之间形成多个引导通道23。引导通道23的上端设有入口232，下端设有出口231。颗粒自上而下在重力的作用下穿过引导通道23。

在本申请的实施方式中，换热板21内的若干流体通道211平行间隔排布。具体地，换热板21内的若干流体通道211沿着第二方向延伸。换热运行时，流体介质在换热板21的流体通道211内横向流动，而密集堆积的颗粒在引导通道23内通过重力自驱自上而下流动，冷热介质形成交叉流换热。

在本申请中的实施方式中，相邻两个换热板21之间的引导通道23的出口231与入口232的口径的差值与引导通道23距离对应的换热板21的中部的距离成反比。此处，换热板21的中部是指换热板21在第二方向上的中间位置，而引导通道23的出口231与入口232的口径的差值是指出口231口径减去入口232口径的值。

优选地是，相邻两个换热板21之间的多个引导通道23的入口232的口径相同且多个引导通道23的出口231的口径在远离对应的换热板21的中部的方向上逐渐减小。

如图4所示，作为一种具体的实施方式，相邻两个换热板21之间的多个引导条22的位于换热板21中部的引导条22垂直设置，位于换热板21中部的垂直设置的引导条22的两侧的引导条22在远离对应的换热板21的中部的方向上的倾角逐渐增加。这样，相邻两个换热板21之间的多个引导通道23的入口232的口径相同，多个引导通道23的出口231的口径在远离对应的换热板21的中部的方向上逐渐减小。且相邻两个换热板21之间的引导通道23的出口231与入口232的口径的差值在远离换热板21的中部的方向上由正值逐渐减小至负值。

可以理解的是，上述的引导条22布置方式使得相邻两个换热板21之间的引导通道23的入口232的口径相同，因此进入每个引导通道23的颗粒量趋于一致。而由于倾角布置，引导通道23的出口231的口径将呈现中间最宽且向两边逐渐递减的趋势。由此产生的效果是：颗粒在平均分配进入各个引导通道23后，中间位置的颗粒在下落过程中将经历流道变宽而速度减慢的过程，而两边的颗粒将经历流道变窄速度加快的过程。而这样的变化，能够平衡现有技术中的微通道板式颗粒换热器的颗粒流在设备内出现的中心区域速度快、边缘区域速度慢的现象。使颗粒在两个换热板21间的各位置处流速和换热效果趋于一致。最终在第二方向上，使颗粒出口温度均匀。

特别地，上述引导条22的间距最窄处不小于10倍颗粒粒径，以避免颗粒发生堵塞的可能。本申请的实施方式中，引导条22为金属条。金属的引导条增大了换热面积，并强化了颗粒的扰流。

在本申请的实施方式中，位于换热板21中部的垂直设置的引导条22的两侧的引导条22相对中部的垂直设置的引导条22对称分布。这样，进一步确保了颗粒在出口231处的温度均匀性。

在本申请的实施方式中，距离换热板21中部的垂直设置的引导条22最远的两侧的引导条22也垂直设置。

可以理解的是，假设两侧的引导条22倾斜设置，则相邻两个换热板21之间形成的空间必然有一部分没有被利用到。因此，两侧的引导条22的垂直设置，使得本申请的微通道板式颗粒换热器对换热板21之间的空间进行了最大化利。

在本申请的实施方式中，在第一方向上，不同层级的引导通道23的入口232的口径在远离换热芯体20的中部的方向上逐渐减小。可以理解的是，本申请的换热芯体20由多个平行的换热板21构成，位于中间位置的换热板21更加靠近换热芯体20的中部。即换热芯体20不同位置处的换热板21间排布的引导条22的密集程度是不一致的。

具体参考图3所示，位于换热芯体20中部位置的换热板21之间的引导条22的数量少于位于换热芯体20边缘位置的换热板21之间的引导条22的数量。位于换热芯体20中心位置的换热板21间的引导条22最为稀疏，引导通道23的尺寸最大，引导通道23的入口M的口径最大。位于换热芯体20边缘的换热板21间的引导条22最为密集，引导通道23的尺寸最小，引导通道23的入口N的口径最小。由此产生的效果是：一方面，引导通道23尺寸越小，流速越快。另一方面，引导条22越密集，翅片增强换热的效果越明显。因此，当颗粒流进入换热器后，本该出现中心区域速度快、边缘区域速度慢的物理现象，被这样的引导条22布置方式平衡掉，使颗粒换热芯体20各位置处的板间流速和换热效果趋于一致，最终在第一方向上使颗粒出口温度均匀。

如图5所示，本申请的引导条22在高度方向上可以为图5(a)中的简单的直边。也可以是图5(b)中的波纹曲线形侧边，增强颗粒往下流动的扰动效果，增强换热效果。

如图6所示，引导条22的形成引导通道23的两个侧面可以是如图6(a)的平面形式。也可以是如图6(b)和6(c)中所示的向内凹陷的曲面。优选地是，引导条22的形成引导通道23的两个侧面中的至少一个侧面向内凹陷，即横向截面的面对引导通道23的一侧为内陷的曲线或多边折线形式，以此增加引导通道23的口径，且同时还能够增大引导条22与颗粒流的接触面积。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种微通道板式颗粒换热器，其特征在于，包含：

换热器壳体，所述换热器壳体形成有进入口和排出口；

换热芯体，设置于所述换热器壳体内；

所述换热芯体包含：

多个换热板，多个所述换热板沿水平延伸的第一方向平行间隔排布，所述换热板内形成有若干流体通道，相邻两个所述换热板之间的间隙处设置有多个引导条，相邻两个所述换热板之间的多个所述引导条沿着水平延伸且垂直于所述第一方向的第二方向相互间隔排布以在两个所述换热板之间形成多个引导通道；

相邻两个所述换热板之间的所述引导通道的出口与入口的口径的差值与所述引导通道距离对应的所述换热板的中部的距离成反比。

2.根据权利要求1所述的微通道板式颗粒换热器，其特征在于，

相邻两个所述换热板之间的多个所述引导通道的入口的口径相同且多个所述引导通道的出口的口径在远离对应的所述换热板的中部的方向上逐渐减小。

3.根据权利要求2所述的微通道板式颗粒换热器，其特征在于，

相邻两个所述换热板之间的多个所述引导条的位于所述换热板中部的所述引导条垂直设置，位于所述换热板中部的垂直设置的所述引导条的两侧的所述引导条在远离对应的所述换热板的中部的方向上的倾角逐渐增大。

4.根据权利要求3所述的微通道板式颗粒换热器，其特征在于，

位于所述换热板中部的垂直设置的所述引导条的两侧的所述引导条相对中部的垂直设置的所述引导条对称分布。

5.根据权利要求3所述的微通道板式颗粒换热器，其特征在于，

距离所述换热板中部的垂直设置的所述引导条最远的两侧的所述引导条也垂直设置。

6.根据权利要求2-5任一所述的微通道板式颗粒换热器，其特征在于，

在所述第一方向上，不同层级的所述引导通道的入口的口径在远离所述换热芯体的中部的方向上逐渐减小。

7.根据权利要求1所述的微通道板式颗粒换热器，其特征在于，

所述引导条的形成所述引导通道的两个侧面中的至少一个侧面向内凹陷。

8.根据权利要求1所述的微通道板式颗粒换热器，其特征在于，

所述引导条为金属条。

9.根据权利要求1所述的微通道板式颗粒换热器，其特征在于，

所述换热板内的若干所述流体通道平行间隔排布。

10.根据权利要求9所述的微通道板式颗粒换热器，其特征在于，

所述换热板内的若干所述流体通道沿着所述第二方向延伸。