[發明專利]一種用于減小應力的印刷電路板換熱器芯體

在審

• 申請號: 202011151483.7
• 申請日: 2020-10-25
• 公開（公告）號: CN112272444A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 吳家榮;李紅智;張旭偉;喬永強;姚明宇;張磊
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: H05K1/02
• 分類號: H05K1/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 王晶

一種用于減小應力的印刷電路板換熱器芯體，包括若干帶有熱流體通道的熱板片和冷流體通道的冷板片；所述熱板片和冷板片的上下兩面分別為具有帶有半圓弧的面A和平面B，帶有半圓弧的面A和帶有半圓弧的面A對稱連接，形成圓截面通道；所述平面B與平面B連接，構成冷熱流體通道間的壁面。本發明能大幅度減小芯體所受的應力，也能減小芯體體積，使得換熱器結構更加緊湊，能承受更大壓力和更高溫度。

技術領域

本發明涉及換熱裝置技術領域，特別涉及一種用于減小應力的印刷電路板換熱器芯體。

背景技術

印刷電路板換熱器(printed circuit heat exchanger,PCHE)因結構緊湊，耐高溫高壓，單位體積換熱量大等特點被廣泛應用在化工、航空航天、石油、電力、制冷等諸多領域。作為印刷電路板換熱器的核心部件，芯體提供了冷熱(低溫、高溫)流體流動換熱的場所，承受著換熱流體的高溫與高壓。工業中通常采用光化學蝕刻的方法在金屬板片上蝕刻出當量直徑1mm左右的半圓形微通道，構成冷熱板片，再通過擴散焊接技術將冷熱板片依次連接形成芯體。

由于長時間工作在高溫或高壓環境，芯體長期承受高壓工質帶來的機械應力和溫度場中金屬材料不能自由熱脹冷縮引起的熱應力。尤其是在下一層板片半圓通道和上一層板片底部的連接處，半圓的圓弧和直徑構成了兩個導致應力集中的尖角，如圖1所示，盡管擴散焊接時尖角會有微小的圓弧過渡，但尖角處的機械應力和熱應力還是遠大于其余位置，極易引起局部的過度塑性變形，導致材料失效芯體報廢。通常情況下溫度越高，金屬材料的許用應力越低，對于一些高溫條件下(如高溫氣冷堆，高溫工質的溫度在1100K以上)工作的印刷電路板換熱器，如何降低芯體所受應力，保證芯體材料不失效，構成了一項新的技術挑戰。

發明內容

為了克服以上技術問題，本發明的目的在于提供一種用于減小應力的印刷電路板換熱器芯體，能大幅度減小芯體所受的應力，也能減小芯體體積，使得換熱器結構更加緊湊，能承受更大壓力和更高溫度。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種用于減小應力的印刷電路板換熱器芯體，包括若干帶有熱流體(高溫流體)通道1′的熱板片3′和冷流體(低溫流體)通道2′的冷板片4′；

所述熱板片3′和冷板片4′的上下兩面分別為具有帶有半圓弧的面A和平面B，帶有半圓弧的面A和帶有半圓弧的面A對稱連接，形成圓截面通道；

所述平面B與平面B連接，構成冷熱流體通道間的壁面。

進一步地，所述熱板片3′和冷板片4′為金屬板片。

進一步地，所述熱流體(高溫流體)通道1′和冷流體(低溫流體)通道2′采用光化學蝕刻方法在金屬板片上蝕刻出半圓截面的微通道，沿流動方向通道的形狀可以是直線、正(余)弦、Z(之)字形或其他組合形式，蝕刻完的金屬板片構成熱板片3′和冷板片4′。

進一步地，所述熱板片3′和冷板片4′在擴散焊接時兩片熱板片3′或冷板片4′的A面和A面對稱連接。

進一步地，所述熱板片3′和冷板片4′在擴散焊接時熱板片3′的B面和冷板片4′的B面連接。

進一步地，所述熱板片3′和冷板片4′依次周期性連接形成完整芯體且去除了蓋板5。

本發明的有益效果：

本發明所述的一種用于減小應力的印刷電路板換熱器芯體，在傳統半圓截面通道板片蝕刻工藝的基礎上，將擴散焊接的表面進行調整，從而使原有的半圓截面通道變為新的圓形截面通道，消除了半圓截面圓弧與平面連接處的尖角，大幅度減小了冷熱流體通道的熱應力與機械應力，使芯體在材料不變的基礎上能承受更高的溫度和壓力，工藝簡單。