[发明专利]一种冷热流体同层布置的盘板式扩散焊紧凑换热器

说明书

本发明提供一种冷热流体同层布置的盘板式扩散焊紧凑换热器，包括盘板换热区，安装于盘板换热区两端的第一底板与第二底板，进出口接管，盘板换热区由若干换热盘板平行叠加，并通过扩散焊焊接而成；换热盘板的表面交替缠绕布置有两个螺旋形流道；进出口接管的位置分别与两个螺旋形流道的进口以及出口处相对应。本发明采用沿同一方向回旋布置的螺旋形流道，通过离心力发生纵向涡，增强了传热，流动阻力较低；螺旋形流道内不存在回流区或死区，杂质不容易沉积，减少了维护成本；螺旋形流道由于采用回旋式设计，容易实现长流道设计，且工质进出口布置灵活，便于实现多台换热器串并联协同工作；还具有加工简单、结构牢固、综合效益好的优点。

技术领域

本发明属于核能、航空航天等对紧凑高效换热设备需求旺盛的工程热物理领域，具体涉及一种将同时布置有冷热螺旋流道的换热盘板通过扩散焊工艺焊接而成的紧凑换热器。

背景技术

最近许多先进能源开发方式被相继被提出，例如结合超临界二氧化碳布雷顿循环的太阳能、核能以及传统化石能源的能源开发新方式，以及模块化小型反应堆、先进IV代反应堆等技术概念。这些新技术新概念迫切需要一种承温承压能力高、换热效能高、体积紧凑的换热器。换热器性能很大程度上受换热表面特性决定，包括换热面的流动特性和传热特性。理想的换热表面应该具有较大的对流换热系数，以提高换热器换热效率；同时具有较小的摩擦阻力，从而降低换热器整体动力功耗。

因此，针对以上问题研制出一种承温承压能力高、换热效能高、体积紧凑的换热器是本领域技术人员所急需解决的难题。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种冷热流体同层布置的盘板式扩散焊紧凑换热器。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种冷热流体同层布置的盘板式扩散焊紧凑换热器，包括盘板换热区，安装于盘板换热区两端的第一底板与第二底板，进出口接管，盘板换热区由若干换热盘板平行叠加，并通过扩散焊焊接而成；换热盘板的表面交替缠绕布置有两个螺旋形流道；进出口接管的位置分别与两个螺旋形流道的进口以及出口处相对应。进一步地，两个螺旋形流道分别为第一流道以及第二流道，第一流道与第二流道的距离l为0.2～4.0mm。

进一步地，换热盘板最外侧螺旋形流道的回旋直径为5.0～600mm。

进一步地，螺旋形流道的横截面为化学蚀刻后形成的半圆形或者类半圆形，且螺旋形流道的等效水力直径为0.5～2.5mm。

进一步地，第一流道的进出口处分别设有第一流道进口与第一流道出口；第二流道的进出口处分别设有第二流道进口与第二流道出口。

进一步地，进出口接管包括一次侧入口接管、一次侧出口接管、二次侧入口接管以及二次侧出口接管，分别与第一流道进口、第一流道出口、第二流道进口以及第二流道出口的位置相对应。

进一步地，换热盘板的外侧轮廓为圆形、多边形或者带弧线多边形。

进一步地，换热盘板由金属材料或者非金属材料制成。

本发明提供了一种冷热流体同层布置的盘板式扩散焊紧凑换热器，由盘板换热区，安装于盘板换热区两端的第一底板与第二底板，以及进出口接管组成，其中盘板换热区由若干换热盘板平行叠加，并通过扩散焊焊接而成，通过扩散焊工艺将换热盘板焊接为换热芯体，作为盘板换热区，具有较好的结构强度。换热盘板的表面交替缠绕布置有两个螺旋形流道；两个螺旋形流道供冷热流体两种工质流通，在回旋布置的螺旋形流道作用下，不断产生离心力，冷热流体两种工质形成二次流，促进传热，同时工质旋转方向保持不变，可有效降低流动阻。进出口接管的位置分别与两个螺旋形流道的进口以及出口处相对应，用于冷热流体工质的进出。