[發(fā)明專利]一種螺旋流道印刷電路板換熱器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810897783.6
• 申請(qǐng)日: 2018-08-08
• 公開（公告）號(hào): CN109163586B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)新平;王建;盧明劍;孫玉偉;吳芮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F28D9/04
• 分類號(hào): F28D9/04
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 劉秋芳

本發(fā)明公開了一種螺旋流道印刷電路板換熱器，包括上殼體、側(cè)方殼體、下殼體，在上下殼體及側(cè)方殼體形成的空腔內(nèi)設(shè)有換熱器芯體，所述換熱器芯體由多層換熱板經(jīng)擴(kuò)散焊接而成，在每個(gè)換熱板上設(shè)有螺旋流道供工作介質(zhì)作用，在側(cè)方殼體上設(shè)有熱介質(zhì)入口和冷介質(zhì)入口分別與換熱板上的熱介質(zhì)流入口和冷介質(zhì)流入口相連通，在每個(gè)換熱板上設(shè)有熱介質(zhì)流出口和冷介質(zhì)流出口，熱介質(zhì)和冷介質(zhì)分別通過對(duì)應(yīng)的螺旋流道進(jìn)行熱交換后，分別通過熱介質(zhì)流出口和冷介質(zhì)流出口輸出上、下殼體外。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、占用體積小，在增強(qiáng)換熱效果的同時(shí)使壓力變化呈現(xiàn)平穩(wěn)過渡，避免出現(xiàn)逆流區(qū)而導(dǎo)致的空化效應(yīng)，延長(zhǎng)換熱器的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種換熱器，尤其涉及一種螺旋流道印刷電路板換熱器。

背景技術(shù)

20世紀(jì)80年代，澳大利亞悉尼大學(xué)發(fā)明了印刷電路板換熱器(Printed CircuitHeat Exchanger，PCHE)，而后英國(guó)Heatric公司生產(chǎn)出應(yīng)用于制冷和石油化工產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品。PCHE的換熱芯體是由許多換熱板層疊而成，每塊換熱板表面用化學(xué)刻蝕或激光腐蝕工藝加工出微流道，換熱板之間通過擴(kuò)散焊接技術(shù)緊密連接，經(jīng)擴(kuò)散焊接后的焊縫性能可達(dá)到與母材性能一致的標(biāo)準(zhǔn)。PCHE的流道尺寸為毫米級(jí)，相比傳統(tǒng)換熱器有著較大的換熱面積與體積比，Natesan等人對(duì)分別作為中間換熱器的PCHE和管殼式換熱器作了比較，相同傳熱率下的PCHE的體積僅為管殼式換熱器的1/30，其緊湊程度可見一斑。其次，印刷電路板換熱器具有耐高溫、高壓的優(yōu)勢(shì)，可用作加熱器、預(yù)熱器、過熱器和蒸發(fā)器等，因此，印刷電路板換熱器的應(yīng)用非常廣泛，如今在太陽(yáng)能發(fā)電、核能利用、工業(yè)廢熱發(fā)電等方面均有所開拓或應(yīng)用，地?zé)岚l(fā)電、燃料電池、燃?xì)饧訜帷⑷細(xì)廨啓C(jī)、船舶余熱發(fā)電、航空航天等領(lǐng)域均有著潛在應(yīng)用可能性。

傳統(tǒng)的印刷電路板換熱器芯體的換熱板均為直流道形式，盡管后期也出現(xiàn)了Z字型、波浪型、機(jī)翼型等復(fù)雜流道換熱器，但其緊湊程度和換熱能力依然可以提升，且為復(fù)雜流道的拐角處容易出現(xiàn)回流區(qū)，影響換熱器綜合性能。尤其是當(dāng)PCHE在高溫高壓狀態(tài)工作時(shí)，產(chǎn)生逆流的同時(shí)易發(fā)生空化現(xiàn)象，久而久之就會(huì)產(chǎn)生空化腐蝕，損害換熱板表面，不僅影響其換熱效果，還降低了換熱器的服役壽命。而經(jīng)擴(kuò)散焊接連接在一起的換熱板，不能修理更不能更換，代價(jià)太大。因此，要避免以上問題并達(dá)到增強(qiáng)其換熱性能的目的，就需要對(duì)流道結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改善。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足提供一種提高換熱性能的螺旋流道印刷電路板換熱器。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種螺旋流道印刷電路板換熱器，包括上殼體、側(cè)方殼體、下殼體，在上下殼體及側(cè)方殼體形成的空腔內(nèi)設(shè)有換熱器芯體，其特征在于：所述換熱器芯體由多層換熱板經(jīng)擴(kuò)散焊接而成，在每個(gè)換熱板上設(shè)有螺旋流道供工作介質(zhì)作用，在側(cè)方殼體上設(shè)有熱介質(zhì)入口和冷介質(zhì)入口分別與換熱板上的熱介質(zhì)流入口和冷介質(zhì)流入口相連通，在每個(gè)換熱板上設(shè)有熱介質(zhì)流出口和冷介質(zhì)流出口，并分別與上殼體和下殼體上設(shè)置的流道相連通，熱介質(zhì)和冷介質(zhì)分別通過對(duì)應(yīng)的螺旋流道進(jìn)行熱交換后，分別通過熱介質(zhì)流出口和冷介質(zhì)流出口輸出上、下殼體外。

按上述技術(shù)方案，所述換熱板均為圓形結(jié)構(gòu)，換熱板表面借助化學(xué)刻蝕技術(shù)或激光腐蝕技術(shù)加工出螺旋流道供工作介質(zhì)流通。

按上述技術(shù)方案，在換熱板的表面設(shè)有一個(gè)螺旋方向的螺旋流道，相鄰換熱板的螺旋流道的介質(zhì)流入口錯(cuò)開一定的角度，使冷介質(zhì)入口和熱介質(zhì)入口錯(cuò)開一定的角度。

按上述技術(shù)方案，相鄰換熱板的螺旋流道的介質(zhì)流入口錯(cuò)開180°，使冷介質(zhì)入口和熱介質(zhì)入口錯(cuò)開180°角度，因此相鄰換熱板的介質(zhì)流出口也錯(cuò)開180°，使不同工質(zhì)分開流出。

按上述技術(shù)方案，在換熱板的表面設(shè)有兩個(gè)螺旋方向的螺旋流道，分別為熱介質(zhì)螺旋流道和冷介質(zhì)螺旋流道，兩介質(zhì)螺旋流道的流入口錯(cuò)開一定的角度布設(shè)，使安設(shè)在側(cè)方殼體上的熱介質(zhì)入口和冷介質(zhì)入口錯(cuò)開一定的角度布設(shè)。