本发明专利技术公开了一种仿生翅片和板翅式结构相耦合的印刷板式换热器，包括换热芯体；所述换热芯体包括相间排列的热流体通道和冷流体通道；所述热流体通道为具有仿生蝌蚪形翅片的印刷板式换热结构，所述冷流体通道具有板翅式换热结构。本发明专利技术设计的板翅式和印刷板式相耦合的换热结构能够有效实现大比热容差异冷热工质间的高效传热。本发明专利技术设计的仿生蝌蚪形翅片可减小热流体流动死区，降低流动阻力。本发明专利技术设计的凹凸波纹翅片板可实现冷流体边界层连续破坏，从而可强化冷流体的换热性能。可提高换热器整机换热效率。高换热器整机换热效率。高换热器整机换热效率。
【技术实现步骤摘要】
一种仿生翅片和板翅式结构相耦合的印刷板式换热器
[0001]本专利技术涉及换热装置
，具体为一种仿生翅片和板翅式结构相耦合的印刷板式换热器。
技术介绍
[0002]跨临界二氧化碳制冷系统在汽车空调领域得到了快速发展，其中换热器的性能及设计方式影响循环的总体效率。印刷板式换热器因可承受高温高压，且具有优异的紧凑性能与换热性能，故被广泛应用于以二氧化碳为工质的制冷系统中。传统印刷板式换热器结构的冷热侧换热面积相同，常用于比热容相近的工质间换热过程，整机换热效率较高，如作为回热器时。而印刷板式换热器作为跨临界二氧化碳制冷系统的冷却器时，存在以下弊端：
[0003]1)气体冷却器中热侧工质为CO2，冷侧工质为空气，两者比热容相差几十倍或上百倍，从而导致印刷板式换热器换热效率较低，所需换热器体积质量较大。
[0004]2)传统印刷板式换热器通道翅片结构存在流动死区，会导致较大的压力损失。
[0005]公开号为CN114111393A的专利技术专利申请公开了一种基于超临界工质的换热板、芯体及印刷电路板式换热器。该申请在流体低温、高密度、低流速，物性参数变化缓慢且均匀的区域采用换热性能适中的翼型翅片，维持较高的换热能力与较低的压降。但仍未解决上述提到的问题。
技术实现思路
[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于：提供一种仿生翅片和板翅式结构相耦合的印刷板式换热器，以适用于大物性差异工质间的换热问题，且克服现有印刷板式换热器流动死区较大，流动阻力较高的缺点。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种仿生翅片和板翅式结构相耦合的印刷板式换热器，包括换热芯体；所述换热芯体包括相间排列的热流体通道和冷流体通道；所述热流体通道为具有仿生蝌蚪形翅片的印刷板式换热结构，所述冷流体通道具有板翅式换热结构。
[0009]优点：本专利技术的印刷板式换热器通过在热流体通道中设置仿生蝌蚪形翅片的印刷板式换热结构，形成流体流动阻力较小的形态结构。对蝌蚪的形态结构提取特征可得，仿生翅片的头部结构为椭圆形，以减小流体的压力损失。仿生翅片的尾部为狭长三角形，且可随两侧流体压差而发生形变，以减小流体的流动死区，从而起到减小印刷板式换热结构流动阻力的效果。因此克服现有印刷板式换热器流动死区较大，流动阻力较高的缺点。
[0010]优选地，印刷板式换热器还包括冷流体入口箱体、冷流体出口箱体、冷流体入口法兰、冷流体出口法兰、热流体入口箱体、热流体出口箱体、热流体入口管道和热流体出口管道；
[0011]所述冷流体入口箱体和冷流体出口箱体分别安装在换热芯体相对的前后两侧，所述冷流体入口箱体和冷流体出口箱体与换热芯体的冷流体通道连通；所述冷流体入口法兰
安装在冷流体入口箱体的入口，所述冷流体出口法兰安装在冷流体出口箱体的出口；
[0012]所述热流体入口箱体和热流体出口箱体分别安装在换热芯体相对的左右两侧，所述热流体入口箱体和热流体出口箱体与换热芯体的热流体通道连通；所述热流体入口管道安装在热流体入口箱体的入口，所述热流体入口管道安装在热流体出口箱体的出口。
[0013]优选地，所述仿生蝌蚪形翅片具有相连的头部结构和尾部结构，所述头部结构呈椭圆形，所述尾部结构呈尖角结构。
[0014]优选地，所述尾部结构后还设置有采用柔性金属材料的尾部柔性结构，所述尾部柔性结构呈狭长三角形。
[0015]优选地，所述冷流体通道包括翅片，所述翅片包括两片堆叠的凹凸波纹板；所述凹凸波纹板具有凹点P1和凸点P2，两块所述凹凸波纹板在在凹点P1位置处固定，所述凹凸波纹板的凸点P2位置与隔板固定。
[0016]优选地，所述凹凸波纹板的波形线为正余弦函数波形，两块所述凹凸波纹板对应位置相差一个周期。
[0017]优选地，所述仿生蝌蚪形翅片的中心为头部结构的椭圆中心O1，所述仿生蝌蚪形翅片的椭圆中心O1与冷流体通道的凸点P2在同一水平位置。
[0018]优选地，所述冷流体通道的入口截面面积大于热流体通道的入口截面面积。
[0019]优选地，所述热流体通道的入口截面面积与冷流体通道的入口截面面积的相差倍数由热流体与冷流体之间的比热容差值而定。
[0020]优选地，所述热流体通道和冷流体通道之间通过与隔板钎焊焊接而成。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0022](1)减小印刷板式换热结构流动死区，减小流动阻力。本专利技术中所述的热流体通道“仿生蝌蚪状”翅片结构，其是基于蝌蚪在水中长期流动的生活习性，经过长期进化，从而形成流体流动阻力较小的形态结构。对蝌蚪的形态结构提取特征可得，仿生翅片的头部结构为椭圆形，以减小流体的压力损失。仿生翅片的尾部柔性结构为狭长三角形，且可随两侧流体压差而发生形变，以减小流体的流动死区，从而起到减小印刷板式换热结构流动阻力的效果。
[0023](2)增大三维扰流，增强板翅式换热结构的传热性能。本专利技术中所述的冷流体三维凹凸波板状翅片，翅片在凹凸点处进行焊接，流体在冷流体通道中流动时，受到凹凸焊点的阻挡，以及流道截面形状变化的影响，产生二次流，冷流体在流动过程中边界层不断形成与破坏分离，并进行微小压缩与膨胀，在板片的凹凸槽内进行旋转流动，形成二次旋涡涡流。最终可实现强化板翅式换热结构传热性能的效果。
[0024](3)实现大比热容差异工质间的高效换热。本专利技术中所述的一种板翅式换热结构与印刷板式换热结构相耦合的新型印刷板式换热器结构，其中低比热容冷流体的迎风面积大于高比热容热流体的迎风面积，使得冷流体侧的通道体积大于热流体侧的通道体积，且冷流体入口通道直径大于热流体入口通道直径，最终有效增大低比热容流体入口质量流量。从而有效实现大比热容差异流体工质间的高效传热。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的实施例的整体结构示意图；
[0026]图2为本专利技术的实施例的换热芯体的内部局部结构示意图；
[0027]图3为本专利技术的实施例的换热芯体的印刷板式换热结构三维局部剖视图；
[0028]图4为本专利技术的实施例的换热芯体的印刷板式换热结构的俯视图；
[0029]图5为本专利技术的实施例的换热芯体的板翅式换热结构三维局部剖视图；
[0030]图6为本专利技术的实施例的换热芯体的板翅式换热结构的翅片三维结构示意图；
[0031]图中：1、换热芯体；2、冷流体入口箱体；3、冷流体出口箱体；4、冷流体入口法兰；5、冷流体出口法兰；6、热流体入口箱体；7、热流体出口箱体；8、热流体入口管道；9、热流体出口管道；11、热流体通道；110、仿生蝌蚪形翅片；111、头部结构；112、尾部结构；113、尾部柔性结构；12、冷流体通道；120、隔板；121、翅片；122、凹凸波纹板。
具体实施方式
[0032]为便于本领域技术人员理解本专利技术技术方案，现结合说明书附图对本专利技术技术方案做进一步的说明。
[0033]术语“第一”、“第二”仅用于描述目本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种仿生翅片和板翅式结构相耦合的印刷板式换热器，其特征在于：包括换热芯体(1)；所述换热芯体(1)包括相间排列的热流体通道(11)和冷流体通道(12)；所述热流体通道(11)为具有仿生蝌蚪形翅片(110)的印刷板式换热结构，所述冷流体通道(12)具有板翅式换热结构。2.根据权利要求1所述的仿生翅片和板翅式结构相耦合的印刷板式换热器，其特征在于：印刷板式换热器还包括冷流体入口箱体(2)、冷流体出口箱体(3)、冷流体入口法兰(4)、冷流体出口法兰(5)、热流体入口箱体(6)、热流体出口箱体(7)、热流体入口管道(8)和热流体出口管道(9)；所述冷流体入口箱体(2)和冷流体出口箱体(3)分别安装在换热芯体(1)相对的前后两侧，所述冷流体入口箱体(2)和冷流体出口箱体(3)与换热芯体(1)的冷流体通道(12)连通；所述冷流体入口法兰(4)安装在冷流体入口箱体(2)的入口，所述冷流体出口法兰(5)安装在冷流体出口箱体(3)的出口；所述热流体入口箱体(6)和热流体出口箱体(7)分别安装在换热芯体(1)相对的左右两侧，所述热流体入口箱体(6)和热流体出口箱体(7)与换热芯体(1)的热流体通道(11)连通；所述热流体入口管道(8)安装在热流体入口箱体(6)的入口，所述热流体入口管道(8)安装在热流体出口箱体(7)的出口。3.根据权利要求1所述的仿生翅片和板翅式结构相耦合的印刷板式换热器，其特征在于：所述仿生蝌蚪形翅片(110)具有相连的头部结构(111)和尾部结构(112)，所述头部结构(111)呈椭圆形，所述尾部结构(112)呈尖角结构。4.根据权利要求3所述的仿生翅片和板翅式结构相耦合的印刷板式换热器，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：田华，袁苹，谢继勇，舒歌群，张洪飞，
申请(专利权)人：天津大学合肥创新发展研究院，
类型：发明
国别省市：
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