[发明专利]一种高压储氢用风冷混合型印刷线路板式换热器

说明书

本发明涉及一种高压储氢用风冷混合型印刷线路板式换热器，包括高压流体进口管路、高压流体出口管路、空气进口管路、空气出口管路和换热芯体，所述换热芯体包括金属波纹板片、金属翅片组和支撑密封结构，两个金属波纹板片相对叠形成高压流体波形通道后与金属翅片组、支撑密封结构交替压紧叠放焊接。本发明不仅耐高温高压，紧凑度高，换热系数高，使用寿命长，能够模块化生产，同时解决了大流量低压空气与小流量高压氢气换热匹配问题，有效降低了两侧流体流动阻力以及两侧都采用高压微通道结构换热器成本。

技术领域

本发明涉及耐高压换热器技术领域，具体涉及一种高压储氢用风冷混合型印刷线路板式换热器。

背景技术

在高压流体换热领域，管式换热器占据绝对统治地位，然而管式换热器在高压流体换热过程中管壁厚度往往很厚，同时换热系数低，对焊接工艺要求很高，在设备运用过程中存在使用寿命短、体积庞大、造价高昂等缺点。近年来渐渐兴起耐高压印刷线路板式换热器，以其耐高温、高压、紧凑度高、易于模块化、加工简单等优点，国外已有产品应用于浮式海上LNG平台作为压缩机级间冷却器，国内科研机构集中于将印刷线路板式换热器应用于CO2发电领域，然而纯印刷线路板式换热器两侧均为耐高压微通道，并不利于高压流体的取热及放热。

现有技术中，对混合型印刷线路板式换热器鲜有报道。而两侧耐高压微通道结构在高压流体和低压流体换热中，如储氢压缩机级间风冷冷却器、CO2发电系统高温烟气-高压CO2取热器，容易造成运行成本提高，低压流体压降过高等问题。混合型印刷线路板式换热器能够解决小流量高压流体与大流量低压流体传热问题，降低了印刷线路板式换热器的运行成本和制造成本。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供了一种高压储氢用风冷混合型印刷线路板式换热器，独特设计的具有导流区的金属波纹板，既能够保证设备耐高压能力和减少高压流体对芯体入口磨损及流量输配等问题。支撑密封结构能够保证金属翅片组在真空扩散焊接过程中翅片不变形，同时宽通道的多种形式翅片又能够降低低压流体侧流动阻力，确保低压流体侧不易积灰，即使积灰也能够很方便清洗。

本发明的目的是这样实现的：

一种高压储氢用风冷混合型印刷线路板式换热器，包括高压流体进口管路、高压流体出口管路、空气进口管路、空气出口管路和换热芯体，所述换热芯体包括金属波纹板片、金属翅片组和支撑密封结构，两个金属波纹板片相对叠形成高压流体波形通道后与金属翅片组、支撑密封结构交替压紧叠放焊接。

优选的，所述金属波纹板片设有换热区，所述换热区间隔设有多个半波形通道，金属波纹板片的半波形通道相对叠形成高压流体波形通道。

优选的，所述半波形通道的截面为半椭圆形，所述半波形通道的水力直径为1mm以下，同一金属波纹板片的相邻两个半波形通道的间距为1-10mm。

优选的，所述换热区两侧分别设有进口导流区和出口导流区，所述换热区与进、出口导流区之间均设有光滑弧形通道，相对叠的金属波纹板片的光滑弧形通道形成光滑弧形喇叭口。

优选的，所述金属翅片组包括若干金属翅片，所述支撑密封结构设置在金属翅片的两端。

优选的，所述金属翅片通过冲压形成波形，所述支撑密封结构高于金属翅片组的波峰。

优选的，高压气体从高压流体进口管路进入后依次经过进口导流区、高压流体波形通道、出口导流区后从高压流体出口管路流出。

优选的，所述半波形通道通过激光刻蚀或化学刻蚀腐蚀形成。

本发明的有益效果是：

（1）克服了现有印刷线路板式换热器低压气体侧流动阻力过大，运行成本及换热器制造成本增加的缺陷，为加氢站高压储氢提供一种压缩机级间风冷混合型印刷线路板式换热器；