一种交错通道结构耐高压强化传热元件制造技术

一种交错通道结构耐高压强化传热元件，由若干高温介质板片一和高温介质板片二、若干低温介质板片一和低温介质板片二以及若干端板沿板厚方向堆叠布置组合而成，所述高温介质板片一、高温介质板片二以及低温介质板片一、低温介质板片二均为金属薄板，所述端板为金属中厚板，所述板片高温介质板片一、高温介质板片二、低温介质板片一、低温介质板片二和端板的长度、宽度均相等。本实用新型专利技术耐高温高压、传热系数大、传热面积密度高、结构紧凑、金属耗量显著降低。

【技术实现步骤摘要】
一种交错通道结构耐高压强化传热元件
本技术涉及换热装置
，特别涉及一种交错通道结构耐高压强化传热元件。
技术介绍
在气体换热器内，流动阻力的限制迫使设计者选择较低的质量流速，气体的低质量流速和低导热系数导致单位传热面积上的低传热速率。因此传热表面积过大是气体换热器的一个典型特征。在总传热功率和泵耗功率要求相当的前提下，气体换热器传热面积多达液-液式换热器、冷凝器、蒸发器表面积的10倍以上。气体传热要求大的传热面积密度，符合要求的这类表面被称为紧凑式传热表面。在紧凑式气体换热器中，气体侧要求大的传热面积密度，为实现这一目标常用的方法是采用波纹板片或板翅式结构。波纹板式换热器是近几十年来得到大力发展和广泛应用的一种高效、紧凑的热交换器。它由一系列互相平行、具有波纹表面的薄金属板相叠而成，按构造分为密封垫式、全焊式和半焊式三类。波纹板是这种换热器的基本传热元件，它采用起伏的曲壁面诱发二次流动进而破坏近壁边界层，具有强化传热、扩展面积、结构支撑等作用。板翅式换热器通常由隔板、翅片、封条、导流片组成。翅片是这种换热器的基本传热元件，其主要作用是扩大传热面积、提高传热效率、提高换热器的强度和承压能力。翅片表面的孔洞、缝隙、弯折等结构诱发湍动进而削弱了层流底层，强化传热效果显著，特别适用于气体等传热性能差的流体间传热。波纹板和板翅式换热器具有传热效率高、结构紧凑、重量轻、流程布置灵活、适应性广等优点，是气体换热器最常采用的型式。这两种换热器存在的最主要问题是其耐压能力较差(≤10MPa)，使其应用范围受到较大限制。对于高压气体传热的场合，例如超临界二氧化碳布雷顿循环系统回热器(～22MPa)、加氢站氢气冷却器(≥35MPa)、海上油气平台天然气后冷却器(～25MPa)、船用高压天然气加热器(～33MPa)、加氢裂化装置产物气-混氢换热器(～21MPa)、化工厂合成气冷却器(≥25MPa)等，波纹板和板翅式换热器由于耐压能力不足而无法使用。为了实现高压气体间传热，目前用户只得采用耐高压的管壳式换热器。实践表明，在高压气-气传热过程中，管壳式换热器热效率低、传热系数小、紧凑性差的缺点进一步显现，普遍存在热能损耗高、传热面积大、体积庞大、金属耗量高、热惯性大的问题，已不能满足用户对换热装置紧凑、高效、灵活布置、快速响应的需求。
技术实现思路
为了克服以上技术问题，本技术的目的在于提供一种交错通道结构耐高压强化传热元件，该传热元件耐高温高压、传热系数大、传热面积密度高、结构紧凑、金属耗量显著降低。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种交错通道结构耐高压强化传热元件，由若干高温介质板片一1a和高温介质板片二1b、若干低温介质板片一2a和低温介质板片二2b以及若干端板7沿板厚方向堆叠布置组合而成，所述高温介质板片一1a、高温介质板片二1b以及低温介质板片一2a、低温介质板片二2b均为金属薄板，所述端板7为金属中厚板，所述板片高温介质板片一1a、高温介质板片二1b、低温介质板片一2a、低温介质板片二2b和端板7的长度、宽度均相等。所述高温介质板片一1a的下表面设置有高温介质集散段一3a以及高温介质流道一4a；所述高温介质板片二1b的上表面设置有高温介质集散段二3b以及高温介质流道二4b；所述低温介质板片一2a的下表面设置有低温介质集散段一5a以及低温介质流道一6a；所述低温介质板片二2b的上表面设置有低温介质集散段二5b以及低温介质流道二6b。所述高温介质流道一4a位于高温介质板片一1a下表面的中部位置(沿板长方向)，高温介质流道一4a由若干条相互平行的微细直通道(微通道)等间距并列组成，微通道当量直径大小为0.5～5mm，微通道长度、微通道个数由流动传热计算确定，微通道间距由强度计算确定，高温介质流道一4a相对于介质主流方向(板片长度方向)倾斜布置，高温介质流道一4a与主流方向交错角为α1，α1的大小介于零到九十度之间；所述高温介质集散段一3a位于板片1a下表面的端部位置(沿板长方向)，高温介质集散段一3a包括板片两端的两个L形凹槽，两个L形凹槽分别从板片两端向板片中部延伸至与高温介质流道一4a两端相接，L形凹槽深度与高温介质流道一4a的深度相等，每个L形凹槽由一宽一窄两段矩形凹槽组成，宽凹槽宽度与高温介质流道一4a的宽度相等。所述高温介质流道二4b位于高温介质板片二1b上表面的中部位置(沿板长方向)，高温介质流道二4b由若干条相互平行的微细直通道(微通道)等间距并列组成，微通道当量直径大小为0.5～5mm，微通道长度、微通道个数由流动传热计算确定，微通道间距由强度计算确定，高温介质流道二4b相对于介质主流方向(板片长度方向)倾斜布置，高温介质流道二4b与主流方向交错角为α2，α2的大小介于零到九十度之间；所述高温介质集散段二3b位于高温介质板片二1b上表面的端部位置(沿板长方向)，高温介质集散段二3b包括板片两端的两个L形凹槽，两个L形凹槽分别从板片两端向板片中部延伸至与介质流道4b两端相接，L形凹槽深度与高温介质流道二4b的深度相等，每个L形凹槽由一宽一窄两段矩形凹槽组成，宽凹槽宽度与高温介质流道二4b的宽度相等。所述一块高温介质板片一1a与一块高温介质板片二1b配合使用，每块高温介质板片一1a和高温介质板片二1b上下层叠、紧密贴合布置，高温介质板片一1a和高温介质板片二1b间的空腔构成一个高温介质流动腔，每个高温介质流动腔包括高温介质集散段一3a、高温介质集散段二3b、高温介质流道一4a、高温介质流道二4b四部分，其中高温介质集散段一3a和高温介质集散段二3b长宽相等、位置相同；高温介质流道一4a和高温介质流道二4b长宽相等、位置相同，高温介质流道一4a和高温介质流道二4b与主流方向呈相反的倾斜方向交错布置。所述低温介质流道一6a位于低温介质板片一2a下表面的中部位置(沿板长方向)，低温介质流道一6a由若干条相互平行的微细直通道(微通道)等间距并列组成，微通道当量直径大小为0.5～5mm，微通道长度、微通道个数由流动传热计算确定，微通道间距由强度计算确定，低温介质流道一6a相对于介质主流方向(板片长度方向)倾斜布置，低温介质流道一6a与主流方向交错角为β1，β1的大小介于零到九十度之间；所述低温介质集散段一5a位于板片2a下表面的端部位置(沿板长方向)，低温介质集散段一5a包括板片两端的两个L形凹槽，两个L形凹槽分别从板片两端向板片中部延伸至与低温介质流道一6a两端相接，L形凹槽深度与低温介质流道一6a的深度相等，每个L形凹槽由一宽一窄两段矩形凹槽组成，宽凹槽宽度与低温介质流道一6a的宽度相等。所述低温介质流道二6b位于低温介质板片二2b上表面的中部位置(沿板长方向)，低温介质流道二6b由若干条相互平行的微细直通道(微通道)等间距并列组成，微通道当量直径大小为0.5～5mm，微通道长度、微通道个数由流动传热计算确定，微通道间距由强度计算确定，低温介质流道二6b相对于介质主流方向(板片长度方向)倾斜布置，低温介质流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交错通道结构耐高压强化传热元件，其特征在于，由若干高温介质板片一(1a)和高温介质板片二(1b)、若干低温介质板片一(2a)和低温介质板片二(2b)以及若干端板(7)沿板厚方向堆叠布置组合而成，所述高温介质板片一(1a)、高温介质板片二(1b)以及低温介质板片一(2a)、低温介质板片二(2b)均为金属薄板，所述端板(7)为金属中厚板，所述高温介质板片一(1a)、高温介质板片二(1b)、低温介质板片一(2a)、低温介质板片二(2b)和端板(7)的长度、宽度均相等。/n

【技术特征摘要】
1.一种交错通道结构耐高压强化传热元件，其特征在于，由若干高温介质板片一(1a)和高温介质板片二(1b)、若干低温介质板片一(2a)和低温介质板片二(2b)以及若干端板(7)沿板厚方向堆叠布置组合而成，所述高温介质板片一(1a)、高温介质板片二(1b)以及低温介质板片一(2a)、低温介质板片二(2b)均为金属薄板，所述端板(7)为金属中厚板，所述高温介质板片一(1a)、高温介质板片二(1b)、低温介质板片一(2a)、低温介质板片二(2b)和端板(7)的长度、宽度均相等。


2.根据权利要求1所述的一种交错通道结构耐高压强化传热元件，其特征在于，所述一块低温介质板片一(2a)与一块低温介质板片二(2b)配合使用，每块低温介质板片一(2a)和低温介质板片二(2b)上下层叠、紧密贴合布置，低温介质板片一(2a)和低温介质板片二(2b)间的空腔构成一个低温介质流动腔，每个低温介质流动腔包括低温介质集散段一(5a)、低温介质集散段二(5b)、低温介质流道一(6a)、低温介质流道二(6b)四部分，其中低温介质集散段一(5a)和低温介质集散段二(5b)长宽相等、位置相同，低温介质流道一(6a)和低温介质流道二(6b)长宽相等、位置相同，低温介质流道一(6a)和低温介质流道二(6b)与主流方向呈相反的倾斜方向交错布置。


3.根据权利要求1所述的一种交错通道结构耐高压强化传热元件，其特征在于，所述高温介质板片一(1a)的下表面设置有高温介质集散段一(3a)以及高温介质流道一(4a)；所述高温介质板片二(1b)的上表面设置有高温介质集散段二(3b)以及高温介质流道二(4b)；所述低温介质板片一(2a)的下表面设置有低温介质集散段一(5a)以及低温介质流道一(6a)；所述低温介质板片二(2b)的上表面设置有低温介质集散段二(5b)以及低温介质流道二(6b)。


4.根据权利要求3所述的一种交错通道结构耐高压强化传热元件，其特征在于，所述高温介质流道一(4a)位于高温介质板片一(1a)下表面的中部位置，高温介质流道一(4a)由若干条相互平行的微细直通道等间距并列组成，微通道当量直径大小为0.5～5mm，微通道长度、微通道个数由流动传热计算确定，微通道间距由强度计算确定，高温介质流道一(4a)相对于介质主流方向倾斜布置，高温介质流道一(4a)与主流方向交错角为α1，α1的大小介于零到九十度之间；
所述高温介质集散段一(3a)位于高温介质板片一(1a)下表面的端部位置，高温介质集散段一(3a)包括板片两端的两个L形凹槽，两个L形凹槽分别从板片两端向板片中部延伸至与高温介质流道一(4a)两端相接，L形凹槽深度与高温介质流道一(4a)的深度相等，每个L形凹槽由一宽一窄两段矩形凹槽组成，宽凹槽宽度与高温介质流道一(4a)的宽度相等。


5.根据权利要求3所述的一种交错通道结构耐高压强化传热元件，其特征在于，所述高温介质流道二(4b)位于高温介质板片二(1b)上表面的中部位置，高温介质流道二(4b)由若干条相互平行的微细直通道等间距并列组成，微通道当量直径大小为0.5～5mm，微通道长度、微通道个数由流动传热计算确定，微通道间距由强度计算确定，高温介质流道二(4b)相对于介质主流方向倾斜布置，高温介质流道二(4b)与主流方向交错角为α2，α2的大小介于零到九十度之间；
所述高温介质集散段二(3b)位于高温介质板片二(1b)上表面的端部位置，高温介质集散段二(3b)包括板片两端的两个L形凹槽，两个L形凹槽分别从板片两端向板片中部延伸至与高温介质流道二(4b)两端相接，L形凹槽深度与高温介质流道二(4b)的深度相等，每个L形凹槽由一宽一窄...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，吴帅帅，高炜，杨玉，白文刚，张纯，张一帆，李红智，姚明宇，张旭伟，韩万龙，吴家荣，乔永强，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61