[發明專利]一種PCHE換熱器芯體結構設計試驗樣機的設計方法

有效

• 申請號: 201811407477.6
• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN109614667B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 陳永東;姚志燕;吳曉紅;于改革;劉孝根
• 申請（專利權）人: 合肥通用機械研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺;李偉

本發明屬于PCHE換熱器領域，具體涉及一種PCHE換熱器芯體結構設計試驗樣機的設計方法，包括如下步驟，確定試驗樣機的流道單元厚度、流道半徑、中間肋寬度和邊肋寬度，確定流道單元的個數以及流道單元結構尺寸S3，隨機設定單個流道單元上流道的初始個數，隨機設定流道單元初始結構尺寸S1、S2、S4和S5，設定上蓋板、下蓋板的初始厚度。本發明的有益效果是：該PCHE換熱器芯體結構極限載荷的試驗樣機的設計方法消除了其他功能結構芯體結構承載能力的影響，通過該方法所設計出的試驗樣機能夠精確的測出待驗PCHE換熱器芯體結構的極限載荷，為PCHE換熱器芯體結構的工程設計提供參考，同時該試驗樣機結構簡單、經濟實用。

技術領域

本發明屬于PCHE換熱器領域，具體涉及一種PCHE換熱器芯體結構設計試驗樣機的設計方法。

背景技術

PCHE換熱器是一種近年來發展起來的新型緊湊式換熱器。這種換熱器具有結構緊湊、換熱效率高、耐高溫、耐高壓等優點，在LNG浮式儲存和再汽化領域，核電、火電等布雷頓循環發電領域，制氫、儲氫和充氫等領域將會有廣泛的應用。但目前針對這種類型的換熱器并沒有相應的結構設計標準，尤其是芯體結構部分，目前只能根據簡化模型公式或有限元的方法對芯體結構的應力進行計算并參照傳統壓力容器的設計思路(包括焊接接頭系數取值、安全系數的取值以及應力評定方法等)對芯體結構進行設計，但PCHE換熱器芯體結構與傳統的壓力容器設備不管在制造工藝還是結構形式上都有很大的差別。綜上所述，PCHE換熱器芯體結構應力計算方法和計算模型以及設計思路的合理性都有待通過試驗進行進一步確認。

發明內容

為保證PCHE換熱器芯體結構的安全性并兼顧其經濟性，對PCHE換熱器芯體結構設計及計算方法的合理性進行試驗驗證，本發明提供了一種PCHE換熱器芯體結構設計試驗樣機的設計方法，為PCHE換熱器產品芯體結構的設計驗證提供結構簡單、經濟實用、測量準確的試驗樣機。

本發明提供了如下的技術方案：

一種PCHE換熱器芯體結構設計試驗樣機的設計方法，所述試驗樣機包括自上而下依次布置的上蓋板、流道系統和下蓋板；

所述流道系統包括一個或者多個自上而下依次貼合的流道單元，所述流道單元包括兩側的端板區域和中間的流道區域，所述端板區域上設有缺口，所述流道區域兩端分別位于缺口內且流道區域與缺口底部之間留有間隙；頂部流道單元的端板區域的上板面與上蓋板、底部流道單元的端板區域的下板面與下蓋板分別連接在一起，，所述端板區域、流道區域與上蓋板、下蓋板共同形成腔體；

所述端板區域中設有連通腔體的通孔，所述流道區域沿長度方向設有多條相互平行的凹槽，相鄰凹槽之間具有中間肋，位于流道區域寬度方向兩側的凹槽各有一條邊肋，所述中間肋、邊肋與相鄰的流道區域下表面或者上蓋板連接在一起，所述凹槽與相鄰流道區域的下表面或者上蓋板共同形成流道，所述流道兩端分別與腔體連通；

所述試驗樣機還包括介質入口接管、試驗壓力測量管一和試驗壓力測量管二，所述介質入口接管、試驗壓力測量管一分別與流道系統中的一側端板區域上的通孔連接，所述試驗壓力測量管二與流道系統中的另一側端板區域上的通孔連接；

任一所述端板區域均由圍合成凹槽狀的封板部分和兩個翼板部分構成，所述封板部分呈矩形狀；兩所述翼板部分的底邊與所述封板部分的同一側寬邊相連為一體，且所述翼板部分沿著封板部分的窄邊方向的中線對稱分布；

S1：所述封板部分的窄邊方向的寬度；

S2：流道區域與任一翼板部分的焊接長度；

S3：缺口的沿流道長度方向的寬度；

S4：翼板部分的沿垂直于流道長度方向的寬度；

S5：流道區域的去掉兩端與翼板部分的焊接長度的長度；

具體包括如下步驟，