[實用新型]一種粗糙表面結構印刷電路板式換熱器芯體

有效

• 申請號: 201821167060.2
• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN208688319U
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 張磊;劉文娟;聶鵬;楊玉;吳帥帥;姚明宇
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F28F3/00
• 分類號: F28F3/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本實用新型公開了一種粗糙表面結構印刷電路板式換熱器芯體，包括芯體本體，芯體本體內設置有若干高溫介質通道及若干低溫介質通道，其中，各高溫介質通道的底部及低溫介質通道的底部均設置有若干粗糙元，該芯體具有阻力損失小、傳熱能力強的特點。

技術領域

本實用新型屬于換熱裝置領域，涉及一種粗糙表面結構印刷電路板式換熱器芯體。

背景技術

印刷電路板式換熱器(printed circuit heat exchanger,PCHE)屬于微通道板式換熱器范疇。PCHE具有結構緊湊、耐高溫、耐高壓、安全可靠等優點，在制冷空調、石油天然氣、核工業、化工工業、電力工業等領域應用廣泛。

換熱芯體是PCHE的核心部件，從外形結構來看它具有多孔芯體的結構特點。芯體中的微型孔道為傳熱介質提供了流動通道，而芯體中的基體材料(一般為金屬板材)則起到了在高溫介質和低溫介質之間傳遞熱量的作用。PCHE芯體的主要加工工藝為：首先利用(光)化學蝕刻技術在金屬薄板上加工出所需的微型孔道，之后利用擴散焊技術將多層含有微通道的金屬板片連接形成整塊芯體。

目前技術發展成熟、已投入工程應用的PCHE芯體微通道結構有兩種：直通道和Z形通道結構。直通道為沿流動方向的直線形結構，直通道PCHE的優點是結構簡單、阻力損失小，但缺點是傳熱系數較低、傳熱能力差。Z形通道為沿流動方向的折線形結構，Z形通道PCHE優點是傳熱系數高、傳熱能力強，但缺點是阻力損失大。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種粗糙表面結構印刷電路板式換熱器芯體，該芯體具有阻力損失小、傳熱能力強的特點。

為達到上述目的，本實用新型所述的粗糙表面結構印刷電路板式換熱器芯體包括芯體本體，芯體本體內設置有若干高溫介質通道及若干低溫介質通道，其中，各高溫介質通道的底部及低溫介質通道的底部均設置有若干粗糙元。

所有低溫介質通道分為若干組，各組低溫介質通道內的各低溫介質通道在水平方向上平行且等間距分布；所有高溫介質通道分為若干組，各組高溫介質通道內的各高溫介質通道在水平方向上平行且等間距分布。

高溫介質通道與低溫介質通道之間相互平行或者垂直。

各高溫介質通道及各低溫介質通道均為直通道結構。

高溫介質通道內的各粗糙元沿軸向依次分布；

低溫介質通道內的各粗糙元沿軸向依次分布。

各粗糙元為二維粗糙元或三維粗糙元。

所述二維粗糙元為矩形結構、三角形結構、半橢圓形結構或者梯形結構。

所述三維粗糙元為圓柱體結構、圓錐體結構、半橢球體結構或者長方體結構。

粗糙元的節距p_opt＝(6～12)h，其中，h為粗糙元的高度。

本實用新型具有以下有益效果：

本實用新型所述的粗糙表面結構印刷電路板式換熱器芯體在具體操作時，各高溫介質通道的底部及低溫介質通道的底部均設置有若干粗糙元，通過粗糙元對流體介質的擾動作用改變介質通道底部的流動結構，以形成漩渦，從而增大介質通道壁面附近區域流體的湍流強度，強化流體介質與通道壁面的傳熱，經試驗，本實用新型與現有光滑直通道PCHE芯體相比，芯體的傳熱系數能夠增大30％～90％。另外，本實用新型中粗糙元的擾動作用影響僅限于近壁處的邊界層區域，粗糙元對介質通道內主流區的流動結構影響較小，因此粗糙元引起的流體介質壓損增加幅度有限，經試驗，本實用新型的壓損僅為現有Z形通道PCHE芯體壓損的1/4～1/2。同時本實用新型中的粗糙元能夠增加介質通道的傳熱面積，與現有無粗糙元的PCHE芯體相比，本實用新型的傳熱面積密度更大，在相同傳熱量情況下，本實用新型的結構更為緊湊。