[发明专利]一种紧凑式换热装置

说明书

技术领域

本发明属于传热领域，涉及一种紧凑式换热装置。

背景技术

换热器应用广泛，种类繁多，在诸多行业都发挥着重要的作用。随着科学技术的发展，一些新兴领域或应用场合要求换热器具有更高的传热效率，更小的体积或重量，以及在高温高压的条件下能够长期稳定运行。传统的管壳式换热器换热效率低且体积庞大，应用范围因而受到限制。板式换热器的换热效率高，结构紧凑，重量轻，适应性强，形式越来越多，应用也越来越广。但是传统的板式换热器由于制造工艺的缺陷，使其在高温高压条件下容易因变形、腐蚀、堵塞等原因而失效。

英国Heatric公司提出的印刷电路板换热器是一种板式换热器，能够承受较高的流体温度和压力。印刷电路板换热器由多片换热板组成，每片换热板上有多个用化学蚀刻方法刻出的流体槽道。将多片换热板叠加起来，用扩散焊的方式一体化成型，相邻的两块换热板互相渗透1mm～2mm。由于一体化成型的换热器材料相同，换热器各部分的热膨胀系数随温度的变化规律也相同，因此可以承受较高的温度和压力。

印刷电路板换热器中，每片换热板的所有槽道内一般只有一种热流体或者冷流体通过，相邻两块换热板的槽道内分别流动着热流体和冷流体。在换热过程中，热流体的热量先传递到金属板，金属板温度升高后再将热量传递给冷流体。与此同时，金属板还会将热量向四周边界散去。当换热板的层数较多时，由金属板向外界散出的热量与总传热量相比较小，散热对传热效率的影响不大。但当换热板层数较少时，由金属板向外界散出的热量与总传热量相比就不可忽略，这时散热就会显著降低换热器的传热效率。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种紧凑式换热装置，该换热装置的冷流体槽道布置于热流体槽道的外围，实现冷流体对热流体的包围之势，减少热流体通过金属板向外界传递热量的传热面积，在散热面积相对较大的条件下实现印刷电路板换热器较高的传热效率。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种紧凑式换热装置，包括换热器壳体和设置在换热器壳体内的热流体出口通道、热流体入口通道、冷流体入口通道、冷流体出口通道和换热板组；

换热板组包括若干换热单元，每个换热单元包括冷流体槽道、设置在冷流体槽道内的热流体槽道，冷流体槽道与热流体槽道之间设置有导热金属基板，换热板组一端设置有与冷流体槽道相连通的冷流体入口通道以及与热流体槽道相连通的热流体出口通道，换热板组另一端设置有与冷流体槽道相连通的冷流体出口通道以及与热流体槽道相连通的热流体入口通道。

本发明进一步的改进在于，所述换热板组的两侧设置有隔板。

本发明进一步的改进在于，所述冷流体槽道与热流体槽道相互平行设置。

本发明进一步的改进在于，所述冷流体槽道为直通道、之字形通道或S形通道。

本发明进一步的改进在于，所述换热单元还包括上内换热板、下内换热板、上外换热板和下外换热板；上内换热板和下内换热板形状相同并对称设置，上外换热板和下外换热板形状相同并对称设置；换热单元通过以下方法制得：在上外换热板和下外换热板上开设相同大小的孔，在孔内设置上内换热板和下内换热板，上内换热板和下内换热板之间形成的空腔为热流体槽道，上内换热板与上外换热板之间、下内换热板与下外换热板之间形成的空腔为冷流体槽道。

本发明进一步的改进在于，若干冷流体槽道的一端均与冷流体流动空间相连，并且在冷流体流动空间的一侧，布置一个入口或出口集箱。

本发明进一步的改进在于，每个换热单元由上外换热板、下外换热板、上内换热板和下内换热板叠加起来采用扩散焊的方式一体化成型。

本发明进一步的改进在于，所述上内换热板和下内换热板在流体流动方向的长度要大于上外换热板和下外换热板长度。

本发明进一步的改进在于，所述上外换热板、下外换热板、上内换热板和下内换热板形状由压制或浇灌的方式制作。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明中热流体槽道设置在冷流体槽道内，通过将冷流体槽道布置于热流体槽道的外围，并且冷流体槽道与热流体槽道之间设置有导热金属基板，实现冷流体对热流体的包围之势，减少热流体通过金属板向外界传递热量的传热面积，从而减少热流体通过金属板向外界的散热量，在换热器层数较少或者散热面积相对较大的条件下实现换热装置较高的传热效率，克服了现有技术中换热板的层数较少时，换热器的传热效率低的问题。由于改变本发明中冷流体或热流体通道的横截面积很容易实现，所以本发明能够适应冷侧和热流流体流量相差较大的情况。