[发明专利]一种PCHE换热器芯体结构设计试验样机

说明书

本发明属于PCHE换热器领域，具体涉及一种PCHE换热器芯体结构设计试验样机，所述试验样机包括自上而下依次布置的上盖板、流道系统和下盖板；所述流道系统包括一个或者多个流道单元，所述流道单元包括两侧的端板区域和中间的流道区域，所述端板区域上设有缺口，所述流道区域两端分别位于缺口内且流道区域与缺口底部之间留有间隙，所述端板区域上、下板面分别与上盖板、下盖板连接在一起，所述间隙与上盖板、下盖板共同形成腔体。本发明的有益效果是：通过结构简单、经济实用的试验样机准确测定PCHE换热器芯体结构的极限载荷，为PCHE换热器芯体结构的设计提供参考。

技术领域

本发明属于PCHE换热器领域，具体涉及一种PCHE换热器芯体结构设计试验样机。

背景技术

PCHE换热器是一种近年来发展起来的新型紧凑式换热器。这种换热器具有结构紧凑、换热效率高、耐高温、耐高压等优点，在LNG浮式储存和再汽化领域，核电、火电等布雷顿循环发电领域，制氢、储氢和充氢等领域将会有广泛的应用。但目前针对这种类型的换热器并没有相应的结构设计标准，尤其是芯体结构部分，目前只能根据简化模型公式或有限元的方法对芯体结构的应力进行计算并参照传统压力容器的设计思路(包括焊接接头系数取值、安全系数的取值以及应力评定方法等)对芯体结构进行设计，但PCHE换热器芯体结构与传统的压力容器设备不管在制造工艺还是结构形式上都有很大的差别。综上所述，PCHE换热器芯体结构应力计算方法和计算模型以及设计思路的合理性都有待进一步确认。

发明内容

为保证PCHE换热器芯体结构的安全性并兼顾其经济性，本发明提供了一种PCHE换热器芯体结构设计试验样机，为PCHE换热器芯体结构的设计提供参考。

本发明提供了如下的技术方案：

一种PCHE换热器芯体结构设计试验样机，所述试验样机包括自上而下依次布置的上盖板、流道系统和下盖板；

所述流道系统包括一个或者多个自上而下依次贴合的流道单元，所述流道单元包括两侧的端板区域和中间的流道区域，所述端板区域上设有缺口，所述流道区域两端分别位于缺口内且流道区域与缺口底部之间留有间隙；顶部流道单元的端板区域的上板面与上盖板、底部流道单元的端板区域的下板面与下盖板分别连接在一起，，所述端板区域、流道区域与上盖板、下盖板共同形成腔体；

所述端板区域中设有连通腔体的通孔，所述流道区域沿长度方向设有多条相互平行的凹槽，相邻凹槽之间具有中间肋，位于流道区域宽度方向两侧的凹槽各有一条边肋，所述中间肋、边肋与相邻的流道区域下表面或者上盖板连接在一起，所述凹槽与相邻流道区域的下表面或者上盖板共同形成流道，所述流道两端分别与腔体连通；

所述试验样机还包括介质入口接管、试验压力测量管一和试验压力测量管二，所述介质入口接管、试验压力测量管一分别与流道系统中的一侧端板区域上的通孔连接，所述试验压力测量管二与流道系统中的另一侧端板区域上的通孔连接。

优选的，所述试验样机还包括用于位移测量的位移测量传感器，所述位移测量传感器固定在上盖板或者下盖板外表面中心处。

优选的，同一流道单元中的两端板区域和流道区域通过在同一张板片上蚀刻成型或机加工成型，相邻的流道单元之间以及流道系统分别与上盖板、下盖板之间通过扩散焊一次性焊接成整体。

优选的，所述介质入口接管、试验压力测量管一和试验压力测量管二均通过全焊透的方式焊接在端板区域通孔处。

优选的，端板上所述缺口两侧的板面宽度S4至少为中间肋宽度的10倍

优选的，所述边肋的宽度为0.5倍中间肋宽度加上1-3倍的流道加工精度。

本发明的有益效果是：通过结构简单、经济实用的试验样机准确测定PCHE换热器芯体结构的极限载荷，为PCHE换热器芯体结构的设计提供参考。

附图说明