[发明专利]一种新型立式钛合金微通道内螺旋管板式换热器

说明书

本发明是一种立式钛合金微通道内螺旋管板式换热器，属于能源技术领域。以超临界氮和氮气为循环换热工质的立式钛合金微通道板式换热器。换热器可任意堆叠换热板，且因换热器是四块对称的部分组成，四块盘管可按结构任意组合在更小的空间内使用。冷热流体流入具有双层盘管束的换热板中由共轴螺旋叶片导流成内旋涡流，上层和底层盘管同向盘旋，两层盘管中间由盘管层间扭转连接弯管连接改变内部管束排列位置。换热器内部所有零件均为公模扩散焊。该立式钛合金微通道板式换热器拥有更高的功率重量比和耐高压性，比常规板式换热器更低的漏液可能性，结构更牢固稳定，换热性能更强，因其独特的对称拼装结构，可以更灵活的适用于小空间内，且成本更低。

技术领域

本发明涉及能源技术领域，涉及一种板式换热器，尤其涉及一种新型立式钛合金微通道内螺旋管板式换热器。

背景技术

随着航天、船舶和能源等行业的发展，传统热交换器已经无法满足上述领域对换热器工作温度、压力和功率重量比等方面要求。相比于传统散热器，微通道散热器在能够满足上述要求的同时，还有结构紧凑、单位体积换热面积大和换热效率高等特点。而相对于其他换热器，板式换热器传热系数更高、成本更低、占地面积更小且整体重量更轻，内部可由不同结构类型板片自由组合。超临界氮为微通道换热器内常用工作介质，有安全、资源丰富和临界压力更低等优点。由于超临界流体在拟临界区内物性参数剧烈变化，使其热流场在管内径向成分层分布，使用内螺旋结构可有效增加其换热强度。目前，能源消耗量急剧增加，对于换热器的强化传热研究已经成为热门领域，在节能环保和降低成本等方面发挥出重要价值。

中国专利公告号CN212778792U，公开了一种带导流区和圆角的微通道板式换热器芯体，它包括若干高温介质板片、低温介质板片以及端板沿板厚方向堆叠布置组合而成，所述高温介质板片的上表面设置有高温介质流道和高温介质导流区，所述高温介质导流区内设置有高温介质导流肋片和高温介质汇集凹槽；所述低温介质板片的上表面设置有低温介质流道和低温介质导流区，所述低温介质导流区内设置有低温介质导流肋片和低温介质汇集凹槽。本实用新型传热能力强、阻力损失较低、流体分布均匀、热效率高。但该微通道板式换热器芯体应用较为受限，只能用于使用工作压力与环境压力相差不大的流体作为内部工质，在使用超临界流体作为换热工质时易漏液，且换热板须两个以上并行使用对于不同空间的适用性不强。

中国专利公告号CN204830955U，公开了一种基于3D打印技术的新型微通道板式换热器，属于一种新型换热装置，其包括冷流体入口通道、热流体入口通道、冷流体出口通道、热流体出口通道、冷流体分流道、冷流体汇流道、热流体分流道、热流体汇流道、上密封板和下密封板。该板式换热器是基于3D打印技术一体成型制备的，具有传热系数高、换热面积大，无焊接界面，密封性好等特点，且有效克服了传统换热器板片对焊接时的变形与拉裂问题，消除了焊接时的变形应力；同时，所成型的微通道换热器的结构性能好，承压能力强，采用镍基合金作为材料，具有很好的耐腐蚀性与耐高温性能。虽然该微通道板式换热器用3D打印技术密封性更好，但是其制作成本高，良品率较低，且整体结构单一，无法适用于多种小空间中。国内镍基合金加工水平整体落后，价格波动较大，相对于钛合金缺少低温韧性和断裂韧性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以超临界氮为内部传热工质的新型钛合金微通道板式换热器，加强换热器换热效率，提高功率重量比，降低成本和使用面积，使换热器整体结构更加稳固，改善传统板式换热器耐高温高压能力不强和换热板间易外漏现象。

为实现上述技术目的，本发明技术方案如下。