【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及印刷电路板式换热器，尤其涉及一种三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器。
技术介绍
1、在光热发电典型的sco2(超临界二氧化碳)布雷顿循环系统中，换热器作为循环中体积与数量占优的部件，其效率的高低及性能的优劣直接影响到整个循环。co2在临界点附近物性剧烈变化，因此，印刷电路板换热器(printedcircuitheatexchanger,pche)被认为是超临界二氧化碳循环中回热器和预冷器的最佳选择方案之一。pche是一种以光化学蚀刻和扩散焊接为主要制造工艺特征的高度紧凑式换热器，适用于高温高压流体的热量传递。pche的流道经历了从连续型通道(直通道、z型通道、正弦波纹型)到非连续型通道(s型通道、翼型通道)的过程，流道截面形状有圆形、半圆形、矩形和梯形等。目前关于pche流道截面的特性研究表明，相同当量直径的圆形、半圆形、矩形截面的流道中，圆形截面的综合性能因子pec最大，努塞尔数nu最大，摩擦因子f最小；半圆形截面换热面积最大，故其换热量最大，温度场相对比较均匀，但传热性能最差；矩形截面流道流动性能最差，火积耗散数gdis*最大，有效度最大。考虑到生产制造难度和经济性，目前pche广泛采用的是半圆形流道截面。pche可以实现一台换热器中两种不同温度的介质同时进行换热，从结构上来说，尽管pche的换热性能优异，但由于内部流动通道尺寸微小，流动阻力较大，造成设备的压降损失也比较高。
2、螺旋管式换热器的流道结构使得流体工质在流道中充分流动发展，加强扰动形成强烈湍流，流体螺旋流动从而产生二次环流
3、现有技术中pche的研究，关于流道结构内夹点、换热不均与流动死区的问题解决存在一定差异与缺点，并且在换热器两种及以上工质同时换热的问题上缺乏相关研究结论。在能源回收和余热利用、液化天然气行业、化学工业、生物技术和制药行业，pche可以用于多种工质的同时冷却或加热，实现多阶段连续处理，从多个不同来源收集并转移热量，从而提高能源利用率，因此设计三种工质换热的pche具有很大的研究意义。
技术实现思路
1、鉴于上述现有三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术目的是提供一种三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器，其目的在于：将螺旋管式换热器的流道结构与印刷电路板式换热器相结合。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：包括多个相互叠加设置的板体部件以及换热部件，其中，所述换热部件为若干个立体螺管通道盘旋缠绕中心管结构，所述板体部件上开设有容纳所述换热部件的凹槽。
4、作为本专利技术所述三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器的一种优选方案，其中：所述换热部件包括一个直管以及并列盘旋缠绕在其外壁的多个缠绕螺管，且在每个所述缠绕螺管的两端均设置有引导段。
5、作为本专利技术所述三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器的一种优选方案，其中：所述缠绕螺管的截面分为圆形和半圆形两种，且当所述缠绕螺管的截面为半圆形时，其所述缠绕螺管的直边贴合所述直管管壁。
6、作为本专利技术所述三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器的一种优选方案，其中：所述板体部件包括位于最外层的两个外侧板体以及若干的中间板体，所述外侧板体的内侧壁以及所述中间板体相对的两个侧壁均化学蚀刻有所述凹槽，所述凹槽截面为多螺旋状或者半圆状用于贴合多个所述缠绕螺管外壁。
7、作为本专利技术所述三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器的一种优选方案，其中：在所述板体部件内相邻的两个板体之间沿其宽度方向等间距并列设置有多个所述换热部件。
8、作为本专利技术所述三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器的一种优选方案，其中：每个所述缠绕螺管均包括螺管段以及引导段，且每个所述缠绕螺管的所述螺管段直径、螺距、圈数、管径以及壁厚都相同。
9、作为本专利技术所述三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器的一种优选方案，其中：所述直管内通入热流体，每个所述缠绕螺管内均通入逆向流动的冷流体，且不同所述缠绕螺管内的冷流体可不同。
10、作为本专利技术所述三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器的一种优选方案，其中：当所述缠绕螺管数为二时，相邻的两个螺管段的螺旋线起始角度相位差为180度；当所述缠绕螺管数为三时，相邻的三个螺管段的螺旋线起始角度相位差为120度。
11、作为本专利技术所述三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器的一种优选方案，其中：在所述缠绕螺管与所述凹槽之间扩散焊工艺相连接，并对所述板体部件之间的各个板体之间也采用扩散焊工艺进行层叠设置。
12、作为本专利技术所述三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器的一种优选方案，其中：所述外侧板体和所述中间板体均为奥氏体不锈钢、合金617或合金230材质制成，所述直管和所述缠绕螺管采用直径为1-3mm的奥氏体不锈钢管；进一步的为了适应高温耐腐蚀的环境，所述直管和所述缠绕螺管还可以采用碳化硅或氮化硅陶瓷材质。
13、本专利技术的有益效果：印刷电路板式换热器的换热核心换热部件设置为若干个立体螺管通道盘旋缠绕中心管结构，可用于两种以上流体的同时换热，多条螺旋管通道排布在中心管上，多股流体可同时流入换热，应用于多种工质的同时冷却或加热，实现多阶段连续处理，从多个不同来源收集并转移热量，从而提高能源利用率。解决了传统的印刷电路板式换热器难以用于两种以上多流体工质换热的问题提高了，紧凑性和换热效率。
14、进一步的，换热部件相较于传统换热器在相同体积下，螺旋缠绕结构使得流体在内部通道内的路径长度变长，能够高效利用换热部件内有限的空间，因此增加了传热面积，以达到很大的换热量，且进一步能够提高换热器的紧凑性，反过来相当于缩减了换热器的体积和制造成本。
15、进一步的，将传统的二维平面流动转变为三维立体螺旋流动，由于螺旋通道内浮升力和离心力的共同作用在通道内引起的二次流，和co2拟临界温度附近的大比热容起到强化换热作用。此外，螺旋通道中离心力引起的二次流可以有效抑制传热恶化的出现。
16、进一步的，流体沿着狭窄弯曲的通道流动其速度的大小方向不断的改变，致使流体在不大的流速下，激起了强烈湍动，因而加快了流体边界层的破坏，提高传热系数强化了传热过程，降低通道产生的夹点或传热不均现象的概率。三维立体螺旋缠绕中心管结构中的缠绕螺管的通道可以在流道的非转折处抑制流动旋涡的产生，螺旋结构减缓由旋涡导致的流体间碰撞，从而减小流动损失；能够减小由于通道转角引起的阻力损失，从而提升换热器流动性能，减小功耗；缠绕螺管进出口设置的引导段其圆滑过渡能够有效避免应力集中而产生的塑性变形，从而提高使用寿命。
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【技术保护点】
1.一种三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器，其特征在于：包括多个相互叠加设置的板体部件(100)以及换热部件(200)，其中，所述换热部件(200)为若干个立体螺管通道盘旋缠绕中心管结构，所述板体部件(100)上开设有容纳所述换热部件(200)的凹槽(103)。
2.根据权利要求1所述的三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器，其特征在于：所述换热部件(200)包括一个直管(201)以及并列盘旋缠绕在其外壁的多个缠绕螺管(202)，且在每个所述缠绕螺管(202)的两端均设置有引导段(202b)。
3.根据权利要求2所述的三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器，其特征在于：所述缠绕螺管(202)的截面分为圆形和半圆形两种，且当所述缠绕螺管(202)的截面为半圆形时，其所述缠绕螺管(202)的直边贴合所述直管(201)管壁。
4.根据权利要求3所述的三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器，其特征在于：所述板体部件(100)包括位于最外层的两个外侧板体(101)以及若干的中间板体(102)，所述外侧板体(101)的内
5.根据权利要求1所述的三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器，其特征在于：在所述板体部件(100)内相邻的两个板体之间沿其宽度方向等间距并列设置有多个所述换热部件(200)。
6.根据权利要求2所述的三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器，其特征在于：每个所述缠绕螺管(202)均包括螺管段(202a)以及引导段(202b)，且每个所述缠绕螺管(202)的所述螺管段(202a)直径、螺距、圈数、管径以及壁厚都相同。
7.根据权利要求6所述的三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器，其特征在于：所述直管(201)内通入热流体，每个所述缠绕螺管(202)内均通入逆向流动的冷流体，且不同所述缠绕螺管(202)内的冷流体可不同。
8.根据权利要求6所述的三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器，其特征在于：当所述缠绕螺管(202)数为二时，相邻的两个螺管段(202a)的螺旋线起始角度相位差为180度；当所述缠绕螺管(202)数为三时，相邻的三个螺管段(202a)的螺旋线起始角度相位差为120度。
9.根据权利要求2所述的三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器，其特征在于：在所述缠绕螺管(202)与所述凹槽(103)之间扩散焊工艺相连接，并对所述板体部件(100)之间的各个板体之间也采用扩散焊工艺进行层叠设置。
10.根据权利要求4所述的三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器，其特征在于：所述外侧板体(101)和所述中间板体(102)均为奥氏体不锈钢、合金617或合金230材质制成，所述直管(201)和所述缠绕螺管(202)采用直径为1-3mm的奥氏体不锈钢管；
...【技术特征摘要】
1.一种三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器，其特征在于：包括多个相互叠加设置的板体部件(100)以及换热部件(200)，其中，所述换热部件(200)为若干个立体螺管通道盘旋缠绕中心管结构，所述板体部件(100)上开设有容纳所述换热部件(200)的凹槽(103)。
2.根据权利要求1所述的三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器，其特征在于：所述换热部件(200)包括一个直管(201)以及并列盘旋缠绕在其外壁的多个缠绕螺管(202)，且在每个所述缠绕螺管(202)的两端均设置有引导段(202b)。
3.根据权利要求2所述的三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器，其特征在于：所述缠绕螺管(202)的截面分为圆形和半圆形两种，且当所述缠绕螺管(202)的截面为半圆形时，其所述缠绕螺管(202)的直边贴合所述直管(201)管壁。
4.根据权利要求3所述的三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器，其特征在于：所述板体部件(100)包括位于最外层的两个外侧板体(101)以及若干的中间板体(102)，所述外侧板体(101)的内侧壁以及所述中间板体(102)相对的两个侧壁均化学蚀刻有所述凹槽(103)，所述凹槽(103)截面为多螺旋状或者半圆状用于贴合多个所述缠绕螺管(202)外壁。
5.根据权利要求1所述的三维立体螺旋缠绕中心管结构的印刷电路板式换热器，其特征在于：在所述板体部件(100)内相邻的两个板体之间沿其宽度方向等间距并列设置有...
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