[發明專利]一種用于折線型印刷電路板式換熱器的強化傳熱減阻節能換熱板

在審

• 申請號: 202010909562.3
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN112179179A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 劉生暉;黃彥平;王俊峰;劉睿龍
• 申請（專利權）人: 東南大學;中國核動力研究設計院
• 主分類號: F28D9/00
• 分類號: F28D9/00;F28F9/24;F28F9/26
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 景鵬飛

本發明提供一種用于折線型印刷電路板式換熱器的強化傳熱減阻節能換熱板，包括表面并行排布有若干折線流道的換熱板本體，折線流道的彎折角處加工有平衡強化縫。本發明中的平衡強化縫與折線流道通過化學蝕刻工藝一體加工成型，易于加工、結構牢固、經濟性好；平衡強化縫可實現流道間低速射流，從而破壞回流區，增強傳熱，同時使各流道內壓力分布更均勻、各平行流道間流量分配更均勻，從而降低流道內工質壓降，換熱器效能的進一步提高；同時該平衡強化縫對換熱器結構強度影響較小，使其可以繼續保持較高承壓能力。

技術領域

本發明屬于換熱結構領域，具體涉及一種適用于核能、航空航天、芯片冷卻等對緊湊高效換熱設備需求旺盛的工程熱物理領域中折線型印刷電路板式換熱器的強化傳熱減阻節能換熱板。

背景技術

折線流道型印刷電路板式換熱器（英文名縮寫為PCHE），具有緊湊度高、體積小、結構強度高、換熱器效能高、承溫承壓能力高等特點。PCHE最初應用于低溫、制冷領域，最近隨著節能減排要求，許多節能減排新技術新概念提出，例如結合超臨界二氧化碳布雷頓循環的太陽能、核能以及傳統化石能源的能源開發新方式，以及模塊化小型反應堆、先進IV代反應堆等技術概念。這些新技術新概念迫切需要一種體積緊湊、換熱效能高、承溫承壓能力高的換熱器。因此PCHE越來越受到能源動力行業的重視。

換熱器性能很大程度上受換熱表面特性決定，包括換熱面的流動特性和傳熱特性。理想的換熱表面應該具有較小的摩擦阻力，從而降低換熱器整體動力功耗；同時具有較大的對流換熱系數，以提高換熱器換熱效率。

目前PCHE的換熱板結構如圖1所示，其先進行化學蝕刻流道，在進行冷熱流道布置，然后通過擴散焊或釬焊形成換熱器芯體，最終附件組裝形成PCHE。PCHE承壓能力可達50MPa，使用溫度可達1000 ℃，換熱器效能可達97%?？捎眉庸CHE（擴散焊焊接）的材料廣泛，包括不銹鋼、銅、鈦合金等技術材料以及部分陶瓷、玻璃等非金屬材料。

目前，通過化學蝕刻而成的典型折線流道型換熱板流道結構如圖2所示，該結構可以增加邊界層擾動，增強流道表面與工質之間傳熱能力，該結構存在的不足是彎折處下游回流區使熱阻增加，影響傳熱，以及流道內不均勻的壓力分布導致換熱器壓降較大。

因此，針對以上問題研制出一種能夠有效降低熱阻，保證傳熱，且流道內壓力分布均勻的換熱機構是本領域技術人員所急需解決的難題。

發明內容

為解決上述問題，本發明公開了一種用于折線型印刷電路板式換熱器的強化傳熱減阻節能換熱板。

為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種用于折線型印刷電路板式換熱器的強化傳熱減阻節能換熱板，包括表面并行排布有若干折線流道的換熱板本體，折線流道的彎折角處加工有平衡強化縫。

進一步地，平衡強化縫的寬度D為0.1～0.5mm。

進一步地，平衡強化縫的方位角θ為0～60°。

進一步地，平衡強化縫距離彎折角處的距離d為0～16mm。

進一步地，平衡強化縫與折線流道通過化學蝕刻工藝一體加工成型，且平衡強化縫設置于折線流道的彎折角下游處。

進一步地，平衡強化縫的橫截面為矩形或者缺圓形。

進一步地，換熱板本體由金屬材料或者非金屬材料制成。

本發明提供了一種用于折線型印刷電路板式換熱器的強化傳熱減阻節能換熱板，該換熱板表面并行排布有若干折線流道，并且折線流道的彎折角處加工有平衡強化縫。通過平衡強化縫實現流道間低速射流，從而破壞回流區，增強傳熱，同時使各流道內壓力分布更均勻、各平行流道間流量分配更均勻，從而降低流道內工質壓降，同時對換熱器結構強度影響較小，使其可以繼續保持較高承壓能力。