[发明专利]换热单元及换热器

说明书

技术领域

本公开涉及传热设备、能源动力装备及发电系统技术领域，尤其涉及一种换热单元及换热器。

背景技术

随着能源动力设备和新型工质循环发电装置日新月异的发展，对于能够同时承受高温、高压、高换热负荷的紧凑式换热器有着日益增长的需求。例如，在闭式He循环、超临界CO₂闭式循环、超临界水蒸汽循环等发电设备、核反应堆中，为了实现更高的热力学效率和经济效益，工质的热端设计温度和压力不断提高，吸热器、中间换热器、回热器等换热器往往需要承受300～800℃的高温、10～30MPa的高压工质。同时，为了减少设备重量和占地面积，或出于移动式发电设备机动性及投资经济性等方面的考虑，又对换热器的紧凑性提出了很高要求。

现有的印刷电路板式换热器虽然能够解决耐高温、高压和紧凑性的需求，但由于需要化学/光学刻蚀、放电加工等微机械加工等手段来实现板片内部肋片之间的无缝连接，存在工艺难度高、成品率低、成本高的缺点，成为相关新型发电装备实用化和产业化难以逾越的巨大障碍。因此，迫切需要发明一种新型结构和工艺的换热器，在满足耐高温、高压和紧凑性要求的同时，具有较低的工艺难度和较高的成品率，从而提高生产效率，并降低生产成本。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本公开提供了一种换热单元及换热器，能够满足高温、高压和紧凑性的要求，大幅度降低了工艺难度和成本，有利于实现相关设备的实用化和产业化。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种换热单元，包括：

隔板，包括相对的第一表面和第二表面，

高压流体通道板，与所述隔板的第一表面连接，且二者之间形成一个或多个高压流体通道；以及，

低压流体通道板，与所述隔板的第二表面连接，且二者之间形成一个或多个低压流体通道；

其中，所述高压流体通道板、低压流体通道板及隔板为一体化冲压成型。

在本公开的一些实施例中，所述低压流体通道板包括：第一低压流体通道板及第二低压流体通道板，其分别位于高压流体通道板的两侧；所述隔板包括第一隔板及第二隔板；所述第一隔板位于所述第一低压流体通道板与所述高压流体通道板之间；所述第二隔板位于所述第二低压流体通道板与所述高压流体通道板之间。

在本公开的一些实施例中，所述高压流体通道板、低压流体通道板由金属平板冲压形成波纹状或凹凸状，多个高压流体通道的延伸方向相互平行，多个低压流体通道的延伸方向相互平行；所述高压流体通道的延伸方向与所述低压流体通道的延伸方向一致或交叉。

在本公开的一些实施例中，所述高压流体通道及低压流体通道的水力直径在0.3至3mm之间。

在本公开的一些实施例中，所述隔板为金属隔板；所述金属隔板与所述高压流体通道板、及低压流体通道板之间通过激光焊接或超塑性成型扩散焊方式连接。

在本公开的一些实施例中，封条，位于所述高压流体通道板及低压流体通道板的外缘，该外缘为各通道板的沿其流道延伸方向的外缘。

在本公开的一些实施例中，所述封条与其内侧的隔板之间通过焊接方式连接。

本公开还提供了一种换热器，其包括多个所述的换热单元；其中，每相邻的两个换热单元通过相对的两个流体通道板彼此连接及相对的封条彼此连接，形成层叠结构。

在本公开的一些实施例中，所述换热器的所述相邻的两个换热单元的在外缘的封条处通过激光焊接或超塑性成型扩散焊方式连接。

在本公开的一些实施例中，所述换热器的所述相邻的两个换热单元的相连接的流体通道板之间为柔性连接，形成自由滑动面。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开换热单元及换热器至少具有以下有益效果其中之一：

(1)流体通道板及隔板通过一体化冲压成型，流体通道板与隔板之间通过激光焊接工艺或超塑性成型扩散焊连接，能够承受高压，工艺简单，成本较低、避免了复杂工艺加工耗时。

(2)高压流体通道板位于两低压流体通道板之间，从而使得高、低压流体板之间的隔板及相关焊缝结构的承压能力无需达到高压侧流体的实际压力，而只需达到高、低压流体之间的压差即可。

(3)换热器相邻的换热单元之间的流体通道板采用能够自由滑动的柔性连接方式，能够有效地消除温度不均匀分布造成的热应力。

附图说明