[發明專利]一種高溫緊湊型微通道換熱器

在審

• 申請號: 202011427353.1
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112665439A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 湯一村;孫之駿;黃偉;李憲開;陳召斌;李毅波
• 申請（專利權）人: 沈陽飛機設計研究所揚州協同創新研究院有限公司
• 主分類號: F28F1/02
• 分類號: F28F1/02;F28F9/02;F28F21/08
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

本發明提供了一種高溫緊湊型微通道換熱器，屬于高溫換熱領域。所述微通道換熱器包括換熱工質進口管、初級流量分配管、二級流量分配管、微通道扁管、初級流量匯管、二級流量匯管和換熱工質出口管。本發明通過內部換熱流動結構設計，實現了高換熱效率、緊湊空間結構的設計。相對于傳統換熱器結構，本發明所述的換熱器換熱效率高、耐受溫度高、換熱均勻、等效換熱面積大，換熱器結構設計緊湊，能耐受的最高溫度范圍為1000℃～2500℃，能耐受的最高壓力范圍為20MPa～40Mpa，適用于高壓、高溫、緊湊空間換熱等應用場景。

技術領域

本發明屬于高溫換熱領域，具體涉及一種采用液態金屬作為換熱工質的微通道環形換熱器。

背景技術

現有的換熱器種類繁多，各具特點，按傳熱原理可分為：間壁式換熱器、蓄熱式換熱器、流體連接間接式換熱器、直接接觸式換熱器以及復式換熱器等；按照結構可分為：浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、U形管板換熱器以及板式換熱器等。管殼式換熱器結構堅固、可靠、適應性強、易于制造、能承受較高壓力和溫度，但是換熱效率、結構緊湊型不如其他新型換熱器。蛇管式換熱器結構簡單、造價低廉、操作敏感性較小，但是管外流體流速很小，因而傳熱系數小、傳熱效率低、需要的傳熱面積大。套管式換熱器結構簡單、傳熱系數高，但是金屬消耗大、檢修清洗麻煩。管板式換熱器傳熱面積大、傳熱效率高、易于制造，但是流動阻力大、流道易堵塞、耐壓性能比管式換熱器差。現有常見換熱器的工作溫度差異較大，浮頭式換熱器最高耐溫約400℃，耐壓約6.4MPa；板式換熱器工作溫度在-30℃～180℃，壓力最高約1.6MPa；板翅式換熱器選用適當的材料，可用于1000K溫度的熱交換。現有的換熱器通常針對不同的適用場合進行設計，難以兼顧工作溫度、換熱介質、結構緊湊性、流動壓降等多種參數的需求。此外，在高溫情況下，由于使用空間和材料物性的限制，常見換熱器換熱面積難以滿足換熱需求，需要進行特殊性結構設計以增大結構緊湊性。

針對上述問題，本發明提出了一種高溫微通道換熱器，通過內部換熱流動結構設計，實現了高換熱效率、緊湊空間結構的設計。

相對于傳統換熱器結構，本發明所述換熱器換熱效率高、耐受溫度高、換熱均勻、等效換熱面積大，換熱器結構設計緊湊，適用于高壓、高溫、緊湊空間換熱等應用場景。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種高換熱效率、結構緊湊、適用于管型或環型通道內的換熱器。該換熱器是一種利用液態金屬作為傳熱工質、利用微通道進行傳熱的復合式換熱器。

本發明的技術方案為：

一種高溫緊湊型微通道換熱器，包括換熱工質進口管、初級流量分配管、二級流量分配管、微通道扁管、初級流量匯管、二級流量匯管和換熱工質出口管。

所述的微通道扁管為兩端開口的扁管，多個微通道扁管的開口端沿周向等間隔分布，周向分布角為0°～180°，形成一個圓筒狀結構。

所述的初級流量分配管和二級流量匯管分別位于圓筒狀結構的兩端；初級流量分配管和二級流量匯管均為圓環形管，二者面向圓筒結構的面上沿周向等間距均勻設有數量相等的通孔。通孔、微通道扁管、二級流量分配管和初級流量匯管數量相同。所述二級流量分配管和初級流量匯管均為一端開口、另一端封閉且長度均與微通道扁管開口端的長度一致；二者在長度方向上均開有槽道縫，用于換熱工質引流。所述二級流量分配管和初級流量匯管的開口端分別與初級流量分配管和二級流量匯管上的通孔連接；且二級流量分配管和初級流量匯管的槽道縫分別與微通道扁管位于圓筒結構外側的開口端和位于圓筒結構內側的開口端連接。

所述微通道扁管沿二級流量分配管長度方向均勻設有多個隔道，相鄰隔道之間形成換熱工質流道，換熱工質在流道內進行流動，并進行換熱。所述微通道扁管流道截面的水力直徑不超過12mm。

相鄰微通道扁管間的通道形成待加熱流體的加熱流道，加熱流道兩端分別為加熱入口和加熱出口，其中加熱入口位于二級流量匯管側，加熱出口位于初級流量分配管側。