[实用新型]印刷电路板式回热器及布雷顿循环系统

说明书

本实用新型涉及一种印刷电路板式回热器，包括换热核心以及外接管路，外接管路至少包括冷流体进口、冷流体出口、热流体进口和热流体出口；换热核心包括换热板片，以及用于封装的顶板和底板；换热板片为单面刻蚀有多个流动通道，流动通道包括多个弯折单元，并且弯折单元为梯形。采用上述的设计方式能够减小换热板片的尺寸，从而有效地减小印刷电路板式回热器的体积。并且，流动通道弯折成多个梯形使得印刷电路板式回热器的内部流动混乱程度增加，从而具有更大的换热系数，并增大了换热板片的换热面积，从而提高印刷电路板式回热器的回热效率。

技术领域

本实用新型涉及换热设备领域，具体而言涉及一种印刷电路板式回热器以及布雷顿循环系统。

背景技术

21世纪以来，能源危机越来越成为全世界共同关注的问题。开发利用清洁能源和发展可再生能源技术已成为缓解世界能源问题的必要举措。在太阳能、地热能、核能等能源的利用过程中，采用具有优异的热量传输和能量转换特性的工作介质是提高发电效率的关键手段之一。

超临界二氧化碳(S-CO₂)是近年来动力循环系统领域研究的热点，作为一种能量传输和动力转换的工质，超临界二氧化碳具有以下优势：1)临界温度和压力参数低，容易达到超临界状态，便于工程应用；2)密度较常规气体大两个数量级，做功能力强；3)临界点附近密度大、压缩性好，减少外部耗功，系统循环效率高；4)系统设备结构紧凑、体积小，减少设备投资；5)无毒、不可燃、性质稳定、廉价易得。

由于超临界二氧化碳在不同温度范围内的热物理性质差异较大，为提高系统效率，通常需要配合回热设备。传统的管壳式回热器存在比表面积小、换热效率不高、设备体积庞大以及承受高压性能差等问题。为满足超临界二氧化碳系统回热量大、结构紧凑以及温度压力较高等要求，需要开发新型的高效紧凑式回热器。

印刷电路板换热器通过刻蚀技术，在金属板上刻出微小的流动通道，其通道当量直径一般在几十微米至几个毫米范围内。在相同体积下，印刷电路板换热器极大地提高了换热面积，因此具有优异的换热性能。另外，板片之间通过扩散焊接形式结合，焊缝强度高，可以满足超临界二氧化碳系统高温高压的要求。

目前已有的印刷电路板换热器，流动通道多以直线型为主，换热器内流动状态相对简单，换热效果有待进一步提升。而一部分新型的Z字形和S形流动通道结构，虽然改变了流过流动通道的循环工质的流动状态，通过产生旋流和二次流来强化换热，但由于单位流量的换热面积不高，因此回热器的出口参数不够理想，整体回热效果不佳。另一方面，考虑到超临界二氧化碳在较大温度范围内和不同压力条件下特殊的热物理性质变化，还需要在回热器的整体设计上作出针对性设计和优化，这是目前已有的回热器未能实现的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种印刷电路板式回热器以及使用了该回热器的雷顿循环系统，从而解决现有技术中存在的上述问题。

本实用新型提供一种印刷电路板式回热器，适用于超临界二氧化碳环境，包括换热核心以及外接管路，外接管路至少包括冷流体进口管、冷流体出口管、热流体进口管和热流体出口管；换热核心包括换热板片，以及用于封装的顶板和底板；在换热板片的一侧面上设置有流动通道，流动通道包括多个连续的弯折单元；弯折单元包括：第一弯折部、第二弯折部以及直流段，第一弯折部和第二弯折部朝向彼此倾斜，并通过直流段连接在一起；流动通道的弯折单元形成为梯形，第一弯折部与第二弯折部为梯形的两条腰，直流段为梯形的上底。

相较于现有技术而言，本实用新型中的换热板片的设计方法有利于减小换热板片的尺寸，从而有效地减小印刷电路板式回热器的体积。并且，流动通道弯折成多个梯形使得印刷电路板式回热器具有更大的换热系数，增大了换热板片的换热面积，从而提高印刷电路板式回热器的回热效率。

作为优选，冷流体进口管和热流体出口管布置于换热板片的同一侧边，冷流体出口管和热流体进口管布置在换热板片的另一侧边；其中，与冷流体进口管和冷流体管道连通的换热板片为冷板，与热流体进口管和热流体出口管连通的换热板片为热板。