[实用新型]一种粗糙表面结构印刷电路板式换热器芯体

说明书

本实用新型公开了一种粗糙表面结构印刷电路板式换热器芯体，包括芯体本体，芯体本体内设置有若干高温介质通道及若干低温介质通道，其中，各高温介质通道的底部及低温介质通道的底部均设置有若干粗糙元，该芯体具有阻力损失小、传热能力强的特点。

技术领域

本实用新型属于换热装置领域，涉及一种粗糙表面结构印刷电路板式换热器芯体。

背景技术

印刷电路板式换热器(printed circuit heat exchanger,PCHE)属于微通道板式换热器范畴。PCHE具有结构紧凑、耐高温、耐高压、安全可靠等优点，在制冷空调、石油天然气、核工业、化工工业、电力工业等领域应用广泛。

换热芯体是PCHE的核心部件，从外形结构来看它具有多孔芯体的结构特点。芯体中的微型孔道为传热介质提供了流动通道，而芯体中的基体材料(一般为金属板材)则起到了在高温介质和低温介质之间传递热量的作用。PCHE芯体的主要加工工艺为：首先利用(光)化学蚀刻技术在金属薄板上加工出所需的微型孔道，之后利用扩散焊技术将多层含有微通道的金属板片连接形成整块芯体。

目前技术发展成熟、已投入工程应用的PCHE芯体微通道结构有两种：直通道和Z形通道结构。直通道为沿流动方向的直线形结构，直通道PCHE的优点是结构简单、阻力损失小，但缺点是传热系数较低、传热能力差。Z形通道为沿流动方向的折线形结构，Z形通道PCHE优点是传热系数高、传热能力强，但缺点是阻力损失大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种粗糙表面结构印刷电路板式换热器芯体，该芯体具有阻力损失小、传热能力强的特点。

为达到上述目的，本实用新型所述的粗糙表面结构印刷电路板式换热器芯体包括芯体本体，芯体本体内设置有若干高温介质通道及若干低温介质通道，其中，各高温介质通道的底部及低温介质通道的底部均设置有若干粗糙元。

所有低温介质通道分为若干组，各组低温介质通道内的各低温介质通道在水平方向上平行且等间距分布；所有高温介质通道分为若干组，各组高温介质通道内的各高温介质通道在水平方向上平行且等间距分布。

高温介质通道与低温介质通道之间相互平行或者垂直。

各高温介质通道及各低温介质通道均为直通道结构。

高温介质通道内的各粗糙元沿轴向依次分布；

低温介质通道内的各粗糙元沿轴向依次分布。

各粗糙元为二维粗糙元或三维粗糙元。

所述二维粗糙元为矩形结构、三角形结构、半椭圆形结构或者梯形结构。

所述三维粗糙元为圆柱体结构、圆锥体结构、半椭球体结构或者长方体结构。

粗糙元的节距p_opt＝(6～12)h，其中，h为粗糙元的高度。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型所述的粗糙表面结构印刷电路板式换热器芯体在具体操作时，各高温介质通道的底部及低温介质通道的底部均设置有若干粗糙元，通过粗糙元对流体介质的扰动作用改变介质通道底部的流动结构，以形成漩涡，从而增大介质通道壁面附近区域流体的湍流强度，强化流体介质与通道壁面的传热，经试验，本实用新型与现有光滑直通道PCHE芯体相比，芯体的传热系数能够增大30％～90％。另外，本实用新型中粗糙元的扰动作用影响仅限于近壁处的边界层区域，粗糙元对介质通道内主流区的流动结构影响较小，因此粗糙元引起的流体介质压损增加幅度有限，经试验，本实用新型的压损仅为现有Z形通道PCHE芯体压损的1/4～1/2。同时本实用新型中的粗糙元能够增加介质通道的传热面积，与现有无粗糙元的PCHE芯体相比，本实用新型的传热面积密度更大，在相同传热量情况下，本实用新型的结构更为紧凑。