一种具有仿生翼型翅片的印刷电路板换热器芯体制造技术

本发明专利技术公开了一种具有仿生翼型翅片的印刷电路板换热器芯体，包括：多个换热板及多个仿生翼型翅片，所述多个仿生翼型翅片采用仿生鲸鱼鳍设计，分别间隔排列在每个换热板上，所述多个换热板相互堆叠，并预留有流体入口与流体出口，形成完整的流体通道。本发明专利技术通过将传统翼型翅片进行仿生鲸鱼鳍设计，增大了换热面积，提高了换热器芯体紧凑性，同时能够诱导产生强烈的纵向涡流和高速射流，减弱翼型后缘流动分离和尾流涡脱落的相干性，从而降低换热通道的流通阻力和流致噪声，提高了翼型翅片的综合换热性能。合换热性能。合换热性能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有仿生翼型翅片的印刷电路板换热器芯体


[0001]本专利技术涉及一种具有仿生翼型翅片的印刷电路板换热器芯体，属于高效低阻换热装置


技术介绍

[0002]为了实现“碳中和、碳达峰”的目标和承诺，进一步提高能源利用率、降低污染物排放已上升为国家战略。近些年，以超临界CO2为工质的布雷顿循环动力系统因其能量密度更高，设备更紧凑，利于系统模块化、小型化、快速变负荷等诸多优势，在聚光太阳能热发电、新型火力发电、先进压缩储能、先进核反应堆和增强型地热系统等领域中展现出广阔的应用前景。在上述动力系统中，涉及超临界CO2与超临界CO2(或熔盐、高温颗粒、导热油和空气)等诸多换热过程，换热器芯体成本约占整体系统成本的50％以上。印刷电路板式换热器芯体以其高效紧凑、耐高温高压等突出优点，得到业界广泛推荐和采用。
[0003]常规的印刷电路板式换热器芯体中流体通道多采用平直通道，随着研发与优化设计的深入，多种形式的通道翅片结构逐渐被提出，如Z字型、S型、翼型、非对称翼型和菱形等，当前研究认为翼型翅片具有较好的综合换热性能，但由于流体绕流的影响，传统的光滑平直翼型翅片顶点后缘面往往存在流动脱体现象，并在翅片后缘处形成尾部分离涡流区，尾流区流体速度较小，动能耗散较大，同时尾流涡脱落的相干性，导致流动阻力增加和流致噪声产生，使翅片综合换热性能减弱。因此，需要一种新的技术方案来解决上述问题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种具有仿生翼型翅片的印刷电路板换热器芯体，解决了流动分离脱体现象导致翼型翅片后缘流动阻力增加，换热性能减弱的问题。
[0005]本专利技术解决其技术问题采取的技术方案是：
[0006]本专利技术公开了一种具有仿生翼型翅片的印刷电路板换热器芯体，包括：多个换热板及多个仿生翼型翅片，所述多个仿生翼型翅片采用仿生鲸鱼鳍设计，分别间隔排列在每个换热板上，所述多个换热板相互堆叠，并预留有流体入口与流体出口，形成完整的流体通道。
[0007]进一步的，所述仿生翼型翅片为对称结构，翅片宽度为1～5mm，翅片弦长为4～20mm，翅片高度与流体通道高度相同。
[0008]进一步的，所述仿生翼型翅片前缘设置有呈余弦分布的凹凸结构，余弦结构周期数为2～6，所述余弦凹凸结构的顶底间距为翅片弦长的1/10～1/6，余弦凹凸结构断面翼型尺寸与顶部端面翼型尺寸成比例。
[0009]进一步的，所述仿生翼型翅片翼面设置有多个成对的矩形纵向涡发生器，所述矩形纵向涡发生器设置在翅片后缘起始位置。
[0010]进一步的，所述矩形纵向涡发生器前端与翅片前端的距离为翅片弦长的1/4～1/3，所述矩形纵向涡发生器长度为0.5～3.5mm，高度为0.25～1.75mm，厚度为0.1～2mm，与水
平方向夹角为20
°
～40
°
。
[0011]进一步的，所述相邻换热板的仿生翼型翅片朝向及流体通道内的流体流向相反，分别作为冷流体换热板和热流体换热板使用。
[0012]进一步的，所述换热板的流体入口设置在仿生翼型翅片前缘对应方向一侧，流体出口设置在仿生翼型翅片后缘对应方向一侧。
[0013]进一步的，所述换热板之间采用扩散焊工艺密封焊接，换热板高度为1～8mm，流体通道高度为1～12mm，换热板高度与流体通道高度之比范围为1～2。
[0014]进一步的，所述仿生翼型翅片在换热板上呈错排设置，每排所述仿生翼型翅片间距相等。
[0015]进一步的，所述仿生翼型翅片横向间距为翅片宽度的0.8～4倍，翅片错列间距为翅片弦长的0.8～2倍，翅片纵向间距为翅片弦长的1.6～4倍。
[0016]本专利技术实施例的技术方案可以具有的有益效果如下：
[0017](1)翼型翅片前缘采用仿生凹凸结构设计，可以在翼型前缘斜面诱导产生旋转的纵向涡流，强化翅片前缘的对流传热能力，同时纵向涡增强了流体扰动，加强了边界层流体与主流体之间的能质交换，为边界层的持续附着提供能量，减缓了翼型后缘面的边界层流动分离，从而降低流动阻力和强化传热；
[0018](2)翼型后缘面设置成对的矩形纵向涡发生器，可进一步强化二次涡流扰动，增强翅片边界层流体与主流体之间的混合；同时矩形纵向涡发生器在翼面形成渐缩型通道，流体在类似于喷管的通道中被加速，在翼型后缘形成射流冲击，在二次涡流和射流的综合作用下，翼型后缘的流动分离和尾流涡脱落的相干性进一步得到改善，使边界层传热强化和减弱流致噪声，提升了换热器芯体综合换热性能；
[0019](3)翼型翅片前缘的凹凸结构设计和矩形纵向涡发生器扩展表面，增大了换热面积，使换热器芯体紧凑性得到提升。
[0020]本申请提供的一种具有仿生翼型翅片的印刷电路板换热器芯体，通过将传统翼型翅片进行仿生鲸鱼鳍设计，增大了换热面积，提高了换热器芯体紧凑性，同时能够诱导产生强烈的纵向涡流和高速射流，减弱翼型后缘流动分离和尾流涡脱落的相干性，从而降低换热通道的流通阻力和流致噪声，提高了翼型翅片的综合换热性能。
附图说明
[0021]图1是根据一示例性实施例示出的一种具有仿生翼型翅片的印刷电路板换热器芯体的结构示意图；
[0022]图2是根据一示例性实施例示出的仿生翼型翅片结构示意图；
[0023]图3是根据一示例性实施例示出的仿生翼型翅片俯视图；
[0024]图4是根据一示例性实施例示出的仿生翼型翅片侧视图；
[0025]图5是根据一示例性实施例示出的仿生翼型翅片前视图；
[0026]图6是根据一示例性实施例示出的一种具有仿生翼型翅片的印刷电路板换热器芯体前视图；
[0027]图7是根据一示例性实施例示出的一种具有仿生翼型翅片的印刷电路板换热器芯体俯视图。
[0028]图中：1换热板、2冷流体通道、3热流体通道、4仿生翼型翅片、5仿生翼型翅片前缘凹凸结构、6矩形纵向涡发生器；其中，h1为换热板高度，h2为流体通道高度，L
h
为翅片横向间距，L
c
为翅片错列间距，L
z
为翅片纵向间距，L为翅片弦长，A为凹凸结构的顶底间距，h为矩形纵向涡发生器高度，L1为矩形纵向涡发生器前端到翅片前端的距离，L2为矩形纵向涡发生器长度，x为到翅片顶部的距离，L
x
为距离翅片顶部x位置处的翅片弦长，H为翅片高度，α为矩形纵向涡发生器与水平方向夹角，K为翅片宽度，K
x
为距离翅片顶部x位置处的翅片宽度。
具体实施方式
[0029]下面结合附图与实施例对本专利技术做进一步说明：
[0030]为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本专利技术进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本专利技术的不同结构。为了简化本专利技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有仿生翼型翅片的印刷电路板换热器芯体，其特征在于，包括：多个换热板及多个仿生翼型翅片，所述多个仿生翼型翅片采用仿生鲸鱼鳍设计，分别间隔排列在每个换热板上，所述多个换热板相互堆叠，并预留有流体入口与流体出口，形成完整的流体通道。2.根据权利要求1所述的一种具有仿生翼型翅片的印刷电路板换热器芯体，其特征在于，所述仿生翼型翅片为对称结构，翅片宽度为1～5mm，翅片弦长为4～20mm，翅片高度与流体通道高度相同。3.根据权利要求2所述的一种具有仿生翼型翅片的印刷电路板换热器芯体，其特征在于，所述仿生翼型翅片前缘设置有呈余弦分布的凹凸结构，余弦结构周期数为2～6，所述余弦凹凸结构的顶底间距为翅片弦长的1/10～1/6，余弦凹凸结构断面翼型尺寸与顶部端面翼型尺寸成比例。4.根据权利要求2所述的一种具有仿生翼型翅片的印刷电路板换热器芯体，其特征在于，所述仿生翼型翅片翼面设置有多个成对的矩形纵向涡发生器，所述矩形纵向涡发生器设置在翅片后缘起始位置。5.根据权利要求4所述的一种具有仿生翼型的印刷电路板换热器芯体，其特征在于，所述矩形纵向涡发生器前端与翅片前端的距离为翅片弦长的1/4～1/3，所述矩形纵向涡发生器长度为0.5～3.5mm，高度为0.25～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张谦，龚咏华，陈聪，朱相源，马晓旭，周守军，张林华，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：