一种复合导流结构印刷电路板换热器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种复合导流结构印刷电路板换热器，包括壳体、多个金属板片、两个进口管道、以及两个出口管道，所述金属板片相互层叠、且相邻金属板片之间通过扩散焊接的方式组成印刷电路板换热器的换热组件，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体通过扩散焊接的方式固定在换热组件的上方，所述下壳体通过扩散焊接的方式固定在换热组件的下方，两个所述进口管道固定在上壳体的上表面上，两个所述出口管道固定在上壳体的上表面上、所述一个进口管道与所述一个出口管道布置于同一侧；本实用新型专利技术采用通道导流和不连续几何凸台导流结合的方式，可以将进口流入的换热工质较为均匀地导流入各个换热微通道内。

A heat exchanger of printed circuit board with composite flow guide structure

【技术实现步骤摘要】
一种复合导流结构印刷电路板换热器
本技术涉及流动传热
，具体为一种复合导流结构印刷电路板换热器。
技术介绍
印刷电路板换热器(printedcircuitheatexchanger,PCHE)是一种新型的高效紧凑式换热器，与传统的管壳式换热器不同，印刷电路板换热器的流动通道内径一般在几十微米至几个毫米范围内。印刷电路板换热器通过化学刻蚀技术，在金属板上刻出微小的流动通道，这些微小通道使得印刷电路板换热器具有非常大的比表面积，一般可以达到1000m2/m3以上，在相同体积下，印刷电路板换热器极大地提高了换热面积，换热性能非常好。在同等换热能力下，印刷电路板换热器的体积比管壳式换热其要小得多，大大提升了整个设备以及其所在系统的紧凑度。另外，由于印刷电路板换热器板片之间通过扩散焊接形式结合，焊缝强度高，因此可以使得印刷电路板换热器工作在较高的温度和压力范围。印刷电路板换热器通常由较多换热板片堆叠焊接而成，每片板片上都有非常多的微通道，换热介质需要经过一定的导流结构分散到各个微通道内进行充分换热。为使换热均匀，达到理想的换热效果，避免出现局部过热超温，热应力集中等问题，分散流入各个微通道内的换热介质流量应尽可能均匀，由于微通道数量较多，难以实现一一对应的槽道导流，这就需要对导流区域进行设计。针对以上问题，本技术提出一种复合导流结构印刷电路板换热器，具有该结构的印刷电路板换热器，可以使经过导流后流入换热器通道内的流体流量分配更加均匀，且工艺更加简单，强度更加优异。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种复合导流结构印刷电路板换热器，使得经过导流后流入换热通道内的流体流量分配更加均匀，达到理想的换热效果。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种复合导流结构印刷电路板换热器，包括壳体、多个金属板片、两个进口管道、以及两个出口管道，多个所述金属板片相互层叠、且相邻金属板片之间通过扩散焊接的方式组成印刷电路板换热器的换热组件，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体通过扩散焊接的方式固定在换热组件的上方，所述下壳体通过扩散焊接的方式固定在换热组件的下方，扩散焊接是将焊件紧密贴合，在一定温度和压力下保持一段时间，使接触面之间的原子相互扩散形成联接的焊接方法。两个所述进口管道固定在上壳体的上表面上，两个所述出口管道固定在上壳体的上表面上、所述一个进口管道与所述一个出口管道布置于同一侧；所述换热组件的每个金属板片上都开设有两个进口孔，每个所述金属板片层叠后在换热组件上拼接成两个长进口孔，两个所述长进口孔分别与两个进口管道连通，同一所述金属板片上只能有一侧的进口孔处开设进流槽、且该所述金属板片上方或下方的金属板片上只能在另一侧进口孔处开设进流槽，所述进流槽可与上方的金属板片或上壳体组合形成进流腔；所述进流腔内设置有进流复合导流区，所述进流复合导流区包括两个进端直槽道导流区、进端不连续导流区、以及进端扩散混合区，两个所述进端直槽道导流区与进口孔导通、且位于所述进口孔的两侧、且其末端指向进端扩散混合区的两端，所述进端不连续导流区与进口孔导通、且位于两个所述进端直槽道导流区之间、且其末端指向进端扩散混合区的中部，所述进端扩散混合区与进端直槽道导流区和进端不连续导流区连通，流体经过进流复合导流区的进端扩散混合区流入金属板片上各条换热微通道内；所述换热组件的每个金属板片上的另一侧都开设有两个出口孔，每个所述金属板片层叠后在换热组件上拼接成两个长出口孔，两个所述长出口孔分别与两个出口管道连通，同一所述金属板片上只能有一侧的出口孔处开设出流槽、且该所述金属板片上方或下方的金属板片上只能在另一侧出口孔处开设出流槽，所述出流槽可与上方的金属板片或上壳体组合形成出流腔；所述出流腔内设置有出流复合导流区，所述出流复合导流区包括两个出端直槽道导流区、出端不连续导流区、以及出端扩散混合区，两个所述出端直槽道导流区与所述出口孔导通、且位于所述出口孔的两侧、且其末端指向所述出端扩散混合区的两端，所述出端不连续导流区与所述出口孔导通、且位于两个所述出端直槽道导流区之间、且其末端指向所述出端扩散混合区的中部，所述出端扩散混合区与所述出端直槽道导流区和所述出端不连续导流区连通，流体经过金属板片上各条换热微通道流入出流复合导流区的出端扩散混合区，然后分别经过与出端扩散混合区两端连通的出两个出端直槽道导流区、与出端扩散混合区中部连通的出端不连续导流区后从出口孔处流出。所述复合导流结构区域直接刻蚀在印刷电路板换热器的每一层金属板片上，由进口流入的换热工质被导流到三个区域内，分别为上半部进端直槽道导流区，中部进端不连续导流区和下半部进端直槽道导流区，三个区域导流后全部汇入进端扩散混合区内，再分配流入到每一个换热微通道里，经微通道换热后，流体全部汇入出口测的出端扩散混合区内，再分别由出端直槽道导流区、出端不连续导流区以及出端扩散混合区这三个导流区域汇入出口孔，离开换热板片。优选的，所述进端直槽道导流区和所述出端直槽道导流区均固定有多个截面为三角形的金属挡板，多个所述形金属挡板将进端直槽道导流区和所述出端直槽道导流区均分隔成多条直线型导流槽道，所述进端扩散混合区的两端与进口孔通过两侧的所述进端直槽道导流区的导流槽道连通，所述出端扩散混合区的两端与所述出口孔通过两侧的所述出端直槽道导流区的所述导流槽道连通。优选的，所述进端不连续导流区和所述出端不连续导流区内均固定有多排凸台，每排所述凸台均以进口孔或出口孔的圆心为中心呈扇形分布，相邻两排所述凸台之间阵列半径相差1mm，凸台中心线相差7.5°，使得后一排的凸台刚好处于前一排两相邻凸台中间。由于中部的换热微通道相对靠近进口，流程较短，若采用相同的直槽道导流，流质的流动速度较高，射流效应显著，所以将凸台交叉布置，数量可根据实际加工空间灵活设置，经多排几何图形凸台导流后，将降低流质的流速，使其与通过两端直槽道导流区的流质流速大致相同，然后将流质汇入扩散混合区，从而可以将进口孔流入的流质较为均匀地导流入各个换热微通道内。优选的，所述进端扩散混合区和所述出端扩散混合区均呈矩形分布，所述进端扩散混合区与所述进端直槽道导流区、进端不连续导流区、以及换热微通道区域相连，所述出端扩散混合区与所述出端直槽道导流区、出端不连续导流区、以及换热微通道区域相连。优选的，所述凸台的下端固定在金属板片上，所述凸台的上端可作为焊接支撑与上方的金属板片或上壳体进行连接。优选的，所述凸台的截面可以为菱形、长六边形、圆形、水滴形，所述凸台的截面几何形状可根据具体流动换热工质进行设计，如水、空气、超临界二氧化碳等。优选的，所述金属挡板的三个顶点处采用半径为2mm的倒角工艺，减少金属挡板的边角对流体流动的阻碍作用，流经直槽道导流的换热工质，流动速度上获得明显提高，可以在较长流程情况下充分流动，利于到达两端远离进口孔的换热微通道。与现有技术相比，本技术的有益效果如下：一、本技术中所述的复合导流结构，即包含直槽道导流和不连续本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合导流结构印刷电路板换热器，包括壳体、多个金属板片(1)、两个进口管道(2)、以及两个出口管道(3)，其特征在于：多个所述金属板片(1)相互层叠、且相邻金属板片(1)之间通过扩散焊接的方式组成印刷电路板换热器的换热组件，所述壳体包括上壳体(4)和下壳体(5)，所述上壳体(4)通过扩散焊接的方式固定在换热组件的上方，所述下壳体(5)通过扩散焊接的方式固定在换热组件的下方，/n两个所述进口管道(2)固定在上壳体(4)的上表面上，两个所述出口管道(3)固定在上壳体(4)的上表面上、所述一个进口管道(2)与所述一个出口管道(3)布置于同一侧；/n所述换热组件的每个金属板片(1)上都开设有两个进口孔(6)，每个所述金属板片(1)层叠后在换热组件上拼接成两个长进口孔，两个所述长进口孔分别与两个进口管道(2)连通，同一所述金属板片(1)上只能有一侧的进口孔(6)处开设进流槽、且该所述金属板片(1)上方或下方的金属板片(1)上只能在另一侧进口孔(6)处开设进流槽，所述进流槽与上方的金属板片(1)或上壳体(4)组合形成进流腔(7)；/n所述进流腔(7)内设置有进流复合导流区，所述进流复合导流区包括两个进端直槽道导流区(13)、进端不连续导流区(14)、以及进端扩散混合区(8)，两个所述进端直槽道导流区(13)与所述进口孔(6)导通、且位于所述进口孔(6)的两侧、且其末端指向所述进端扩散混合区(8)的两端，所述进端不连续导流区(14)与所述进口孔(6)导通、且位于两个所述进端直槽道导流区(13)之间、且其末端指向所述进端扩散混合区(8)的中部，所述进端扩散混合区(8)与所述进端直槽道导流区(13)和所述进端不连续导流区(14)连通，流体经过所述进流复合导流区的所述进端扩散混合区(8)流入所述金属板片(1)上各条换热微通道(9)内；/n所述换热组件的每个金属板片(1)上的另一侧都开设有两个出口孔(10)，每个所述金属板片(1)层叠后在换热组件上拼接成两个长出口孔，两个所述长出口孔分别与两个出口管道(3)连通，同一所述金属板片(1)上只能有一侧的出口孔(10)处开设出流槽、且该所述金属板片(1)上方或下方的金属板片(1)上只能在另一侧出口孔(10)处开设出流槽，所述出流槽与上方的金属板片(1)或上壳体(4)组合形成出流腔；/n所述出流腔内设置有出流复合导流区，所述出流复合导流区包括两个出端直槽道导流区(15)、出端不连续导流区(16)、以及出端扩散混合区(17)，两个所述出端直槽道导流区(15)与所述出口孔(10)导通、且位于所述出口孔(10)的两侧、且其末端指向所述出端扩散混合区(17)的两端，所述出端不连续导流区(16)与所述出口孔(10)导通、且位于两个所述出端直槽道导流区(15)之间、且其末端指向所述出端扩散混合区(17)的中部，所述出端扩散混合区(17)与所述出端直槽道导流区(15)和所述出端不连续导流区(16)连通，流体经过所述金属板片(1)上各条所述换热微通道(9)流入所述出流复合导流区的所述出端扩散混合区(17)，然后分别经过与所述出端扩散混合区(17)两端连通的出两个所述出端直槽道导流区(15)、与所述出端扩散混合区(17)中部连通的所述出端不连续导流区(16)后从所述出口孔(10)处流出。/n...

【技术特征摘要】
1.一种复合导流结构印刷电路板换热器，包括壳体、多个金属板片(1)、两个进口管道(2)、以及两个出口管道(3)，其特征在于：多个所述金属板片(1)相互层叠、且相邻金属板片(1)之间通过扩散焊接的方式组成印刷电路板换热器的换热组件，所述壳体包括上壳体(4)和下壳体(5)，所述上壳体(4)通过扩散焊接的方式固定在换热组件的上方，所述下壳体(5)通过扩散焊接的方式固定在换热组件的下方，
两个所述进口管道(2)固定在上壳体(4)的上表面上，两个所述出口管道(3)固定在上壳体(4)的上表面上、所述一个进口管道(2)与所述一个出口管道(3)布置于同一侧；
所述换热组件的每个金属板片(1)上都开设有两个进口孔(6)，每个所述金属板片(1)层叠后在换热组件上拼接成两个长进口孔，两个所述长进口孔分别与两个进口管道(2)连通，同一所述金属板片(1)上只能有一侧的进口孔(6)处开设进流槽、且该所述金属板片(1)上方或下方的金属板片(1)上只能在另一侧进口孔(6)处开设进流槽，所述进流槽与上方的金属板片(1)或上壳体(4)组合形成进流腔(7)；
所述进流腔(7)内设置有进流复合导流区，所述进流复合导流区包括两个进端直槽道导流区(13)、进端不连续导流区(14)、以及进端扩散混合区(8)，两个所述进端直槽道导流区(13)与所述进口孔(6)导通、且位于所述进口孔(6)的两侧、且其末端指向所述进端扩散混合区(8)的两端，所述进端不连续导流区(14)与所述进口孔(6)导通、且位于两个所述进端直槽道导流区(13)之间、且其末端指向所述进端扩散混合区(8)的中部，所述进端扩散混合区(8)与所述进端直槽道导流区(13)和所述进端不连续导流区(14)连通，流体经过所述进流复合导流区的所述进端扩散混合区(8)流入所述金属板片(1)上各条换热微通道(9)内；
所述换热组件的每个金属板片(1)上的另一侧都开设有两个出口孔(10)，每个所述金属板片(1)层叠后在换热组件上拼接成两个长出口孔，两个所述长出口孔分别与两个出口管道(3)连通，同一所述金属板片(1)上只能有一侧的出口孔(10)处开设出流槽、且该所述金属板片(1)上方或下方的金属板片(1)上只能在另一侧出口孔(10)处开设出流槽，所述出流槽与上方的金属板片(1)或上壳体(4)组合形成出流腔；
所述出流腔内设置有出流复合导流区，所述出流复合导流区包括两个出端直槽道导流区(15)、出端不连续导流区(16)、以及出端扩散混合区(17)，两个所述出端直槽道导流区(15)与所述出口孔(10)导通、且位于所述出口孔(10)的两侧、且其末端指向所述出端扩散混合区(17)的两端，所述出端不连续导流区(16)与所述出口孔(10)导通、且位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖刚，纪宇轩，倪明江，岑可法，骆仲泱，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33