一种换热通道交叉布置的紧凑型换热器结构制造技术

本发明专利技术公开了一种换热通道交叉布置的紧凑型换热器结构，解决了现有技术中的紧凑式换热器无法直接用于工业废气，垃圾焚烧烟气等夹带颗粒杂质的流体换热领域的问题。本发明专利技术包括换热芯体模块；所述换热芯体模块包括芯本体，设置在芯本体上的常规尺寸通道，以及设置在芯本体上的微尺寸通道；所述常规尺寸通道为一个以上，沿着相同方向交错布置在芯本体上；所述微尺寸通道由从芯本体一侧穿过平行交错布置的常规尺寸通道之间的间隙达到芯本体另一侧的孔隙构成；所述微尺寸通道沿着常规尺寸通道的轴向层叠布置。本发明专利技术能够有效适用于传热系数低、换热面积需求大的低粘度流体与粘度高或存在颗粒夹带流体间的高效换热。

【技术实现步骤摘要】
一种换热通道交叉布置的紧凑型换热器结构
本专利技术涉及换热器领域，具体涉及一种换热通道交叉布置的紧凑型换热器结构。
技术介绍
印刷电路板式换热器的冷热侧流道是分别采用带有不同几何结构微通道槽的金属薄板，通过冷热侧换热板交替叠加并采用扩散连接的方式，形成冷热侧流道分层交替布置的紧凑型并联微通道换热器。印刷电路板式换热器具有结构紧凑，单位体积换热面积大，承压能力强，工作温度范围宽等特点。其换热板的微通道结构特别适合于低粘性的气体，超临界流体换热。为了优化流体换热性能，降低流动阻力，国内外相继提出了不同的换热板微通道结构。其中，最为典型的是Z型微通道、S型微通道和翼片型微通道。微通道结构增强了流体扰流，强化了流体传热，并且S型和翼片型微通道对应的通道阻力还有明显降低。目前印刷电路板式换热器大多采用冷侧和热侧换热板交替层叠布置，在冷热侧流体各自的流层内形成顺流或对流的换热流程。上述布置方式可以保证冷热侧流体具有较大的换热面积，但是冷热侧的微通道结构给两侧流体均带来明显的摩擦阻力提升。在流体粘性系数较高时，微通道内的流动阻力和压降将显著增大，极大限制了该紧凑结构换热器的适用范围。同时由于微通道对流体的清洁度也有非常高的要求，使得双侧微通道的紧凑式换热器无法直接用于工业废气，垃圾焚烧烟气等夹带颗粒杂质的流体换热领域。在应用到流体换热领域时，为了扩大应用范围，需要克服印刷电路板式换热器采用冷热侧微通道板交替层叠布置方式带来的沿程流动阻力大、流体清洁度要求严苛等问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：现有技术中的紧凑式换热器无法直接用于工业废气，垃圾焚烧烟气等夹带颗粒杂质的流体换热领域的问题，目的在于提供一种换热通道交叉布置的紧凑型换热器结构，其通过合理的结构设计能够有效适用于传热系数低、换热面积需求大的低粘度流体与粘度高或存在颗粒夹带流体间的高效换热，有效直接应用在工业废气、垃圾焚烧烟气等夹带颗粒杂质的流体换热领域。本专利技术通过下述技术方案实现：一种换热通道交叉布置的紧凑型换热器结构，包括换热芯体模块；所述换热芯体模块包括芯本体，设置在芯本体上的常规尺寸通道，以及设置在芯本体上的微尺寸通道；所述常规尺寸通道为一个以上，沿着相同方向交错布置在芯本体上；所述微尺寸通道由从芯本体一侧穿过平行交错布置的常规尺寸通道之间的间隙达到芯本体另一侧的孔隙构成；所述微尺寸通道沿着常规尺寸通道的轴向层叠布置。本专利技术将微通道与常规尺寸通道交叉布置，其中传热和粘性均高的液相或者夹带杂质的气相在常规尺寸通道侧流动，在降低流动阻力的同时避免通道堵塞；传热能力差粘性低的流体进入微尺寸通道侧，本专利技术中沿常规尺寸通道轴向层叠布置的微尺寸通道，相当于常规尺寸通道管壁外侧的肋片，其设置方式既保证微通道侧的紧凑布置，又增大了微尺寸通道侧的换热面积。并且，本专利技术常规尺寸通道中的流体沿程阻力显著低于在微尺寸通道中的沿程阻力，因而可降低常规尺寸通道内流阻并克服流体夹带杂质的影响；而且，常规尺寸通道还具有流体沉积少，易清洁等优点，可用于夹带杂质的烟气、废气等多相流体的换热。同时，微尺寸通道对流动的导向作用避免了管壳式横掠管束换热中的管束后端涡流耗散以及管束振动问题，效果十分显著。进一步，常规尺寸通道的截面呈圆形、椭圆形、六角形、菱形、长方形或三角形。进一步，所述微尺寸通道与常规尺寸通道之间垂直设置；所述常规尺寸通道之间平行设置。进一步，所述微尺寸通道的尺寸为10-5～10-2m量级。进一步，所述常规尺寸通道的内壁上设置有翅片。所述翅片在常规尺寸通道内壁上可以保持统一的周向分布，或以恒定角度偏移，还可以在每两个通道板交错布置翅片，经真空扩散焊接后，在常规尺寸通道内壁上形成直肋、螺旋肋或者交错翅片，对常进而规尺寸通道侧换热进行强化。进一步，所述芯本体的数量为多个，芯本体中的微尺寸通道的首尾顺次连接，相邻两个芯本体中的常规尺寸通道通过通道联箱呈S型连通，常规尺寸通道和微尺寸通道的进出口位置处均设置有集液分配箱。本专利技术中将微尺寸通道进行首尾相接串联，常规尺寸通道以S型流程进行串联。即，本专利技术的水平通道采用微尺寸通道，进而增大该侧流体换热面积，本专利技术的竖直通道采用常规尺寸通道，进而降低该侧流体的流动阻力。同时，通过通道联箱结构实现换热芯体模块的组合，实现总换热功率的匹配。本专利技术的各芯本体之间采用可拆卸的方式连接，方便换热器功率匹配及清理通道内污垢。进一步，所述通道联箱为半圆弧形或拱桥型通道。进一步，所述集液分配箱包括通过密封圈与通道进出口连接的集液方箱、通过另一个密封圈与集液方箱连接的转接头。进一步，所述微尺寸通道的进口位置处的集液分配箱中设置有过滤装置；所述过滤装置安装在集液方箱与转接头之间的位置处。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、本专利技术实现换热器换热界面两侧不同尺寸量级通道的紧凑布置，在微尺寸通道一侧保留了微通道结构的高度紧凑性和优良承压能力，同时增大了微尺寸通道侧的换热面积，并且具有降低常规尺寸通道内流阻并克服流体夹带杂质的影响；2、本专利技术中的微尺寸通道对流动的导向作用避免了管壳式横掠管束换热中的管束后端涡流耗散以及管束振动问题；3、本专利技术具有方便拆卸，方便对常规尺寸通道进行清洗的效果。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为本专利技术的外部结构示意图。图2为本专利技术中换热芯体模块的结构示意图。图3为本专利技术中换热芯体模块内部的结构示意图。图4为本专利技术中集液分配箱的结构示意图。附图中标记及对应的零部件名称：1-芯本体，2-常规尺寸通道，3-微尺寸通道，4-翅片，5-通道联箱，6-集液分配箱；61-集液方箱，62-密封圈，63-转接头，64-过滤装置。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。实施例1一种换热通道交叉布置的紧凑型换热器结构，包括换热芯体模块，该换热芯体模块包括芯本体1、常规尺寸通道2和微尺寸通道3，如图2所示。所述常规尺寸通道2和微尺寸通道3均为一个以上，具体结构如图2所示。本专利技术中，换热芯体模块由分层流道板叠加构成，所述流道板可选用耐腐蚀的金属薄板，所述流道板布置平行交错排列的六角形、菱形、圆形等常规尺寸的通孔；所述流道板的一侧壁面上布置有微尺寸的通道槽；所述微尺寸通道槽从流道板入口侧穿过交错排列通孔的间隙通往流道板出口侧；所述流道板一致按流道槽的方向分层叠加，进行真空扩散焊接形成换热芯体模块。所述流道板上的通孔结构及布置位置一一对应，扩散焊接后形成横贯换热芯体模块的常规尺寸流道2；所述微尺寸通道槽与相邻流道板的底侧经扩散焊接后形成与常规尺寸流道2交叉布置的微尺寸通道3。所述常规尺寸通道2和所述微尺寸通道3，其结构及尺寸可根据各自换热侧流体的流动传热特性独立设计，本实施例中微尺寸通道3和常规尺寸通道2的间距需能够承受两侧通道间的压差，且所述微尺寸通道3的尺寸可在10-5～10-2m量级调整，常规尺寸通道2尺寸可以比对应微尺寸通道3尺寸大1～3个量级，明显降低了该侧的流动阻力。本专利技术换热芯体模块的加工过程中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种换热通道交叉布置的紧凑型换热器结构，包括换热芯体模块；其特征在于，所述换热芯体模块包括芯本体(1)，设置在芯本体(1)上的常规尺寸通道(2)，以及设置在芯本体(1)上的微尺寸通道(3)；所述常规尺寸通道(2)为一个以上，沿着相同方向交错布置在芯本体(1)上；所述微尺寸通道(3)由从芯本体(1)一侧穿过平行交错布置的常规尺寸通道(2)之间的间隙达到芯本体(1)另一侧的孔隙构成；所述微尺寸通道(3)沿着常规尺寸通道(2)的轴向层叠布置。

【技术特征摘要】
1.一种换热通道交叉布置的紧凑型换热器结构，包括换热芯体模块；其特征在于，所述换热芯体模块包括芯本体(1)，设置在芯本体(1)上的常规尺寸通道(2)，以及设置在芯本体(1)上的微尺寸通道(3)；所述常规尺寸通道(2)为一个以上，沿着相同方向交错布置在芯本体(1)上；所述微尺寸通道(3)由从芯本体(1)一侧穿过平行交错布置的常规尺寸通道(2)之间的间隙达到芯本体(1)另一侧的孔隙构成；所述微尺寸通道(3)沿着常规尺寸通道(2)的轴向层叠布置。2.根据权利要求1所述的一种换热通道交叉布置的紧凑型换热器结构，其特征在于，常规尺寸通道(2)的截面呈圆形、椭圆形、六角形、菱形、长方形或三角形。3.根据权利要求1所述的一种换热通道交叉布置的紧凑型换热器结构，其特征在于，所述微尺寸通道(3)与常规尺寸通道(2)之间垂直设置；所述常规尺寸通道(2)之间平行设置。4.根据权利要求1所述的一种换热通道交叉布置的紧凑型换热器结构，其特征在于，所述微尺寸通道(3)的尺寸为10-5～10-2m量级。5.根据权利要求1所述的一种换热通道交叉布置的紧凑型换热器结构，其特征在于，所述常规尺寸通道(2)的内壁上设置有翅片(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵大卫，黄彦平，王俊峰，昝元锋，刘生晖，郎雪梅，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：四川,51