本发明专利技术公开了一种鱼鳃仿生的板式反应器换热面结构，设置有若干个沿换热板长度方向等间隔排布的结构相同的流道单元；所述流道单元由两个对称布置的v形波峰、两个对称布置的直波峰、大人字波峰、沿板中轴线对称的小人字波峰组成；本发明专利技术提供的一种鱼鳃仿生的板式反应器换热面结构，解决了现有微反应器换热设计换热性能不足的缺点，采用鱼鳃仿生结构，增大了单位体积流体的换热接触面积，同时引进了流体扰动，使原本处于层流状态的换热油流经v字形波峰与人字形波峰时，流体被拉伸、剪切、折叠、碰撞，使流线发生旋转，流体边界层被破坏，湍动程度大大增加，从而强化了对流传热系数，可以显著提升换热效果。显著提升换热效果。显著提升换热效果。
【技术实现步骤摘要】
一种鱼鳃仿生的板式微反应器换热面结构
[0001]本专利技术涉及板式微反应器、热交换
，具体地说是一种鱼鳃仿生的板式反应器换热面结构。
技术介绍
[0002]板式微反应器由于其极小的特征尺寸以及极大的比表面积，具有优良的传质传热性能，在化工、制药等行业应用广泛。板式微反应器常被用于硝化反应等危险的强放热反应，因此内部反应流体与冷却介质的热交换能力是评价板式微反应器性能的一个重要指标。在热交换
，一般通过增强换热系数或增大换热面积的方式来提高换热效率。
[0003]目前板式微反应器为了增强换热能力，换热面设计一般采用平直形或人字形波纹结构，可以提高换热介质和板面的换热面积。但随着对板式微反应器使用性能提高，需要进一步优化换热面设计，增强反应器的换热能力。
[0004]本专利技术从鱼鳃形状中得到启发，设计了一种鱼鳃仿生的板式反应器换热面结构，不仅具有极大的换热面积，还可以引进对冷却介质的扰动，破坏流体的边界层，增大换热系数，从而强化换热。
技术实现思路
[0005]针对现有板式微反应器换热面设计的不足，本专利技术提供了一种鱼鳃仿生的板式反应器换热面结构,包括换热板；所述换热板上方为换热介质流动域，下方为被换热介质域；换热板的上表面为换热介质流动面，下表面为被换热介质面；所述换热介质流动面设置有若干个沿换热板长度方向等间隔排布的流道单元；
[0006]所述流道单元由沿流体流向布置的波峰组成，包括两个布置在换热板宽度方向中轴线两侧且对称的v形波峰、两个布置在换热板宽度方向中轴线两侧且对称的直波峰A、一个以换热板宽度方向中轴线为对称轴的大人字波峰、一个以换热板宽度方向中轴线为对称轴的小人字波峰，所述流道单元整体关于换热板宽度方向中轴线对称。
[0007]作为本专利技术的优选，v形波峰、直波峰A、大人字波峰和小人字波峰的横截面形状为矩形、等腰梯形或正弦波形。所述v形波峰由短边波峰、连接波峰、长边波峰依次连接组成，v形波峰的v形开口朝向与其邻近的侧边。所述短边波峰与板长度方向的夹角α为70
°‑
90
°
，所述短边波峰高度与短边波峰的横截面宽度之比h/w为0.5
‑
1.5，所述连接波峰与换热板宽度方向的夹角δ为45
°‑
135
°
，所述连接波峰高度与连接波峰的横截面宽度之比h/w为0.5
‑
1.5，所述长边波峰与换热板长度方向的夹角β为50
°‑
90
°
，所述长边波峰高度与长边波峰的横截面宽度之比h/w为0.5
‑
1.5。
[0008]作为本专利技术的优选，所述直波峰A与换热板长度方向的夹角γ为60
°‑
90
°
，所述直波峰A的高度与直波峰A的横截面宽度之比h/w为0.5
‑
2。所述大人字波峰由两段沿换热板宽度方向中轴线对称的直波峰连接组成，所述直波峰与换热板长度方向的夹角ε为40
°‑
80
°
，所述直波峰高度与直波峰的横截面宽度之比h/w为0.5
‑
2，人字形开口方向与流体流向一
致。所述小人字波峰由两段沿换热板宽度方向中轴线对称的直波峰连接组成，所述直波峰与换热板长度方向的夹角ζ为40
°‑
80
°
，所述直波峰高度与直波峰横截面宽度之比h/w为1
‑
3，人字形开口方向与流体流向一致。
[0009]作为本专利技术的优选，所述的一种鱼鳃仿生的板式反应器换热面结构,其特征在于，所述流道单元和换热板一体加工成型；所述的换热板材质为钢。所述的换热板的换热介质流动面布置了流道单元，下方的被换热介质流动面为光滑面。
[0010]与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果有：
[0011]一方面，采用鱼鳃仿生结构，增大了单位体积流体的换热接触面积，另一方面，引进了流体扰动，原本处于层流状态的换热油流经v字形波峰与人字形波峰时，流体被拉伸、剪切、折叠、碰撞，使流线发生旋转，流体边界层被破坏，湍动程度大大增加，从而强化了对流传热系数，对换热效果提升有显著作用。
附图说明
[0012]图1为一种鱼鳃仿生的板式反应器换热面结构(后简称鱼鳃波纹)示意图；
[0013]图2为波峰横截面示意图；
[0014]图3为鱼鳃波纹的非等温流动仿真模型示意图；
[0015]图4为平直波纹的非等温流动仿真模型示意图；
[0016]图5为光滑无波纹的非等温流动仿真模型示意图；
[0017]图6是鱼鳃波纹与平直波纹、光滑无波纹三种结构的非等温流动仿真结果中流线图；
[0018]图7为鱼鳃波纹与平直波纹、光滑无波纹三种结构的非等温流动仿真结果中换热油出口温升对比图；
[0019]图中：1、v形波峰；2、直波峰A；3、大人字波峰、4、小人字波峰。
具体实施方式
[0020]下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步阐述和说明。所述实施例仅是本公开内容的示范且不圈定限制范围。本专利技术中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
[0021]如附图1所示，本方法提供了一种鱼鳃仿生的板式反应器换热面结构，包括换热板；所述换热板上方为换热介质流动域，下方为被换热介质域；换热板的上表面为换热介质流动面，下表面为被换热介质面；所述换热板的换热介质流动面设置有若干个沿换热板长度方向等间隔排布的流道单元；
[0022]所述流道单元由沿流体流向布置的波峰组成；包括两个布置在换热板宽度方向中轴线两侧且对称的v形波峰1、两个布置在换热板宽度方向中轴线两侧且对称的直波峰A2、一个以换热板宽度方向中轴线为对称轴的大人字波峰3、一个以换热板宽度方向中轴线为对称轴的小人字波峰4；所述流道单元整体关于换热板宽度方向中轴线对称；所述的波峰是在换热板的换热介质流动面上的结构，这些波峰是和换热板一体加工成型的，是换热板的一部分，所述的换热板只有上方即换热介质流动面布置了流道单元，下方即被换热介质流动面为光滑面。
[0023]如附图2所示，所述v形波峰1、直波峰A2、大人字波峰3和小人字波峰4的横截面形状为矩形，波峰横截面宽度为w；相邻两波峰之间的间隔距离d可以为1
‑
4倍波峰横截面宽度w。
[0024]所述v形波峰1由短边波峰、连接波峰、长边波峰依次连接组成，所述短边波峰与换热板长度方向的夹角α为85
°
，所述短边波峰高度h＝0.75波峰横截面宽度w，所述连接波峰与换热板长度方向的夹角δ为90
°
，所述连接波峰高度h＝0.75波峰横截面宽度w，所述长边波峰与换热板长度方向的夹角β为65
°
，所述长边波峰高度h＝0.75波峰横截面宽度w；v形开口朝向与其邻近的侧边；
[0025]所述直波峰A2与换热板长度方向的夹角γ为75
°
，所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种鱼鳃仿生的板式反应器换热面结构,其特征在于，包括换热板；所述换热板的上表面为换热介质流动面，下表面为被换热介质面；所述的换热介质流动面上设置有若干个沿换热板长度方向等间隔排布的流道单元；所述流道单元由沿流体流向布置的波峰组成，包括两个布置在换热板宽度方向中轴线两侧且对称的v形波峰(1)、两个布置在换热板宽度方向中轴线两侧且对称的直波峰A(2)、一个以换热板宽度方向中轴线为对称轴的大人字波峰(3)、一个以换热板宽度方向中轴线为对称轴的小人字波峰(4)，所述流道单元整体关于换热板宽度方向中轴线对称。2.根据权利要求1所述的一种鱼鳃仿生的板式反应器换热面结构,其特征在于，v形波峰(1)、直波峰A(2)、大人字波峰(3)和小人字波峰(4)的横截面形状为矩形、等腰梯形或正弦波形。3.根据权利要求1所述的一种鱼鳃仿生的板式反应器换热面结构,其特征在于，所述v形波峰(1)由短边波峰、连接波峰、长边波峰依次连接组成，v形波峰(1)的v形开口朝向与其邻近的侧边。4.根据权利要求3所述的一种鱼鳃仿生的板式反应器换热面结构,其特征在于，所述短边波峰与板长度方向的夹角α为70
°‑
90
°
，所述短边波峰高度与短边波峰的横截面宽度之比h/w为0.5
‑
1.5，所述连接波峰与换热板宽度方向的夹角δ为45
°‑
135
°
，所述连接波峰高度与连接波峰的横截面宽度之比h/w为0.5
‑
1.5，所述长边波峰与换热板长度方向的夹角β为50
°‑
90
°
，所述长边...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈东，张仕凯，伍青林，翟小威，石盼，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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