[发明专利]一种蜂窝型超紧凑板式热交换器

说明书

本发明公开了一种蜂窝型超紧凑板式热交换器，第一换热板片上各第一凹槽与其上侧相邻第二换热板片上的第四凹槽一一对应，各第一凹槽正对与其对应的第四凹槽且与与其对应的第四凹槽组成冷侧流道；各第一换热板片上的各第二凹槽与其上侧相邻第二换热板片上的第三凹槽一一对应，各第二凹槽正对与其对应的第三凹槽且与与其对应的第三凹槽组成热侧流道；热侧进口与各热侧流道的入口相连通，热侧出口与各热侧流道的出口相连通，冷侧进口与各冷侧流道的入口相连通，冷侧出口与各冷侧流道的出口相连通，该换热器紧凑度较高，且具有强化传热及耐高温高压能力。

技术领域

本发明涉及一种热交换器，具体涉及一种蜂窝型超紧凑板式热交换器。

背景技术

板式热交换器在核能、热泵、制冷、萃取等领域中应用广泛，是一种十分重要的换热设备。与传统管壳式热交换器相比，板式热交换器通常具有紧凑度高、有效传热面积大、换热性能优良等优势。目前核发电、太阳能发电等能源动力系统向高紧凑度、微型化、高效传热发展，传统热交换器逐渐无法满足对紧凑型系统的需求。

工业上常用的钎焊板翅式热交换器，其结构主要由基板和肋片两部分组成，通过在基板与肋片间添加钎料焊接形成换热芯体。这种热交换器波纹板深度在2mm以上，紧凑度较低，仅为800～1000m²/m³。此外，由于高温条件下热应力的影响，此类热交换器内部易发生变形甚至失效，且钎料容易被腐蚀和发生高温蠕变。此类型热交换器一般主要应用于换热温度600℃以下，压力低于4MPa的工况，无法在高温高压环境下长期安全运行。

目前在核工业等领域普遍应用的是国外的一种印刷电路板板式热交换器(PCHE)，该热交换器通过蚀刻方式在金属换热板片上形成流道，并利用扩散焊方法将多块换热板片组成换热芯体。扩散焊使材料融化结晶，换热芯体具有非常强的承压能力。现有的印刷电路板热交换器依据芯体核心换热区的流道形式主要采用直通道或Z字形的连续通道结构(US20060090887)。然而，化学刻蚀通过减材制造方式形成的通道壁厚较厚，紧凑度并没有大幅提升，且刻蚀过程产生废液污染环境，不符合环境友好的要求。

国内超紧凑板式热交换器的研发相对滞后，目前仍然主要以钎焊板式热交换器为主。类似蜂窝型结构的热交换器在国内也有研究，如中国专利CN200910067681，CN20110279465等。这些发明提出了具有类似蜂窝芯体的陶瓷热交换器，通道截面主要为长方形，换热芯体为两平行板片之间加一层具有隔板的中间层，形成冷热通道。然而，这种发明所述热交换器本质上为板翅式热交换器，冷热通道之间的板片虽具有二次传热肋片强化传热的作用，但同时增加了材料的使用，且并未提高热交换器的紧凑度。另外，这种发明所述的热交换器耐高温高压能力差，且热交换器内工质在壁面附近容易泄漏，进出口处难以实现均流，使热交换器的换热量和换热性能下降，不可长期高效稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种蜂窝型超紧凑板式热交换器，该换热器紧凑度较高，且具有强化传热及耐高温高压能力。

为达到上述目的，本发明所述的蜂窝型超紧凑板式热交换器包括热侧进口、热侧出口、冷侧进口、冷侧出口及若干层第一换热板片及若干层第二换热板片，其中，各第一换热板片与各第二换热板片自上到下依次交错分布，各第一换热板片的上表面均设置有若干第一凹槽，各第一换热板片的下表面均设置有若干第二凹槽，各第二换热板片的上表面设置均设置若干第三凹槽，各第二换热板片的下表面均设置有若干第四凹槽；

第一换热板片上各第一凹槽与其上侧相邻第二换热板片上的第四凹槽一一对应，其中，各第一凹槽正对与其对应的第四凹槽且与与其对应的第四凹槽组成冷侧流道；

各第一换热板片上的各第二凹槽与其上侧相邻第二换热板片上的第三凹槽一一对应，其中，各第二凹槽正对与其对应的第三凹槽且与与其对应的第三凹槽组成热侧流道；

热侧进口与各热侧流道的入口相连通，热侧出口与各热侧流道的出口相连通，冷侧进口与各冷侧流道的入口相连通，冷侧出口与各冷侧流道的出口相连通。