[发明专利]一种高温紧凑型微通道换热器

说明书

本发明提供了一种高温紧凑型微通道换热器，属于高温换热领域。所述微通道换热器包括换热工质进口管、初级流量分配管、二级流量分配管、微通道扁管、初级流量汇管、二级流量汇管和换热工质出口管。本发明通过内部换热流动结构设计，实现了高换热效率、紧凑空间结构的设计。相对于传统换热器结构，本发明所述的换热器换热效率高、耐受温度高、换热均匀、等效换热面积大，换热器结构设计紧凑，能耐受的最高温度范围为1000℃～2500℃，能耐受的最高压力范围为20MPa～40Mpa，适用于高压、高温、紧凑空间换热等应用场景。

技术领域

本发明属于高温换热领域，具体涉及一种采用液态金属作为换热工质的微通道环形换热器。

背景技术

现有的换热器种类繁多，各具特点，按传热原理可分为：间壁式换热器、蓄热式换热器、流体连接间接式换热器、直接接触式换热器以及复式换热器等；按照结构可分为：浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器以及板式换热器等。管壳式换热器结构坚固、可靠、适应性强、易于制造、能承受较高压力和温度，但是换热效率、结构紧凑型不如其他新型换热器。蛇管式换热器结构简单、造价低廉、操作敏感性较小，但是管外流体流速很小，因而传热系数小、传热效率低、需要的传热面积大。套管式换热器结构简单、传热系数高，但是金属消耗大、检修清洗麻烦。管板式换热器传热面积大、传热效率高、易于制造，但是流动阻力大、流道易堵塞、耐压性能比管式换热器差。现有常见换热器的工作温度差异较大，浮头式换热器最高耐温约400℃，耐压约6.4MPa；板式换热器工作温度在-30℃～180℃，压力最高约1.6MPa；板翅式换热器选用适当的材料，可用于1000K温度的热交换。现有的换热器通常针对不同的适用场合进行设计，难以兼顾工作温度、换热介质、结构紧凑性、流动压降等多种参数的需求。此外，在高温情况下，由于使用空间和材料物性的限制，常见换热器换热面积难以满足换热需求，需要进行特殊性结构设计以增大结构紧凑性。

针对上述问题，本发明提出了一种高温微通道换热器，通过内部换热流动结构设计，实现了高换热效率、紧凑空间结构的设计。

相对于传统换热器结构，本发明所述换热器换热效率高、耐受温度高、换热均匀、等效换热面积大，换热器结构设计紧凑，适用于高压、高温、紧凑空间换热等应用场景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高换热效率、结构紧凑、适用于管型或环型通道内的换热器。该换热器是一种利用液态金属作为传热工质、利用微通道进行传热的复合式换热器。

本发明的技术方案为：

一种高温紧凑型微通道换热器，包括换热工质进口管、初级流量分配管、二级流量分配管、微通道扁管、初级流量汇管、二级流量汇管和换热工质出口管。

所述的微通道扁管为两端开口的扁管，多个微通道扁管的开口端沿周向等间隔分布，周向分布角为0°～180°，形成一个圆筒状结构。

所述的初级流量分配管和二级流量汇管分别位于圆筒状结构的两端；初级流量分配管和二级流量汇管均为圆环形管，二者面向圆筒结构的面上沿周向等间距均匀设有数量相等的通孔。通孔、微通道扁管、二级流量分配管和初级流量汇管数量相同。所述二级流量分配管和初级流量汇管均为一端开口、另一端封闭且长度均与微通道扁管开口端的长度一致；二者在长度方向上均开有槽道缝，用于换热工质引流。所述二级流量分配管和初级流量汇管的开口端分别与初级流量分配管和二级流量汇管上的通孔连接；且二级流量分配管和初级流量汇管的槽道缝分别与微通道扁管位于圆筒结构外侧的开口端和位于圆筒结构内侧的开口端连接。

所述微通道扁管沿二级流量分配管长度方向均匀设有多个隔道，相邻隔道之间形成换热工质流道，换热工质在流道内进行流动，并进行换热。所述微通道扁管流道截面的水力直径不超过12mm。

相邻微通道扁管间的通道形成待加热流体的加热流道，加热流道两端分别为加热入口和加热出口，其中加热入口位于二级流量汇管侧，加热出口位于初级流量分配管侧。