单流程微孔换热器.pdf

本发明提供一种单流程微孔换热器，它的换热芯体包括底板、顶板和夹在底板、顶板之间的至少一层冷介质板片、至少一层热介质板片，冷介质板片、热介质板片交替重叠，冷介质板片上刻蚀有多条相互平行的冷介质流道，热介质板片上刻蚀有多条相互平行的热介质流道，热介质流道的流向与冷介质流道的流向相互垂直。该单流程微孔换热器，传热面积密度高，采用光电化学刻蚀和原子扩散粘合技术，能够形成各种形状的通道结构，有效的减少泄露和振动损失，结构稳定，安全性好，尺寸小，重量轻，安装方便，无需维护。

权利要求书
1.  一种单流程微孔换热器，其特征在于：它包括主体部分(1)，所述主体部分(1)上固定有至少一个换热芯体(2)，所述换热芯体(2)包括底板(21)、顶板(22)和夹在所述底板(21)、顶板(22)之间的至少一层冷介质板片(23)、至少一层热介质板片(24)，所述冷介质板片(23)、热介质板片(24)交替重叠，所述冷介质板片(23)上刻蚀有多条相互平行的冷介质流道(25)，所述热介质板片(24)上刻蚀有多条相互平行的热介质流道(26)，所述热介质流道(26)的流向与所述冷介质流道(25)的流向相互垂直；所述主体部分(1)上还设有热介质入口集合器(3)、热介质出口集合器(4)、冷介质入口集合器(5)和冷介质出口集合器(6)，所述热介质入口集合器(3)、热介质出口集合器(4)分别与所述热介质流道(26)的两端连通，所述冷介质入口集合器(5)、冷介质出口集合器(6)分别与所述冷介质流道(25)的两端连通。

2.  根据权利要求1所述的单流程微孔换热器，其特征在于：所述热介质流道(26)沿流向设有多个弯道，沿流向曲折向前。

3.  根据权利要求1所述的单流程微孔换热器，其特征在于：所述热介质流道(26)的截面为半圆形。

4.  根据权利要求1所述的单流程微孔换热器，其特征在于：所述热介质流道(26)通过光电化学刻蚀工艺刻蚀而成。

5.  根据权利要求1所述的单流程微孔换热器，其特征在于：所述冷介质流道(25)沿流向设有多个弯道，沿流向曲折向前。

6.  根据权利要求1所述的单流程微孔换热器，其特征在于：所述冷介质流道(25)的截面为半圆形。

7.  根据权利要求1所述的单流程微孔换热器，其特征在于：所述冷介质流道(25)通过光电化学刻蚀工艺刻蚀而成。

8.  根据权利要求1所述的单流程微孔换热器，其特征在于：所述冷介质板片(23)、热介质板片(24)通过原子扩散方式互熔形成一体式结构。

9.  根据权利要求1所述的单流程微孔换热器，其特征在于：所述热介质入口集合器(3)、热介质出口集合器(4)、冷介质入口集合器(5)和冷介质出口集合器(6)通过焊接方式与主体部分(1)连为一体。

10.  根据权利要求1所述的单流程微孔换热器，其特征在于：所述冷介质入口集合器(5)、冷介质出口集合器(6)分别位于所述主体部分(1)的左右两侧，所述热介质入口集合器(3)、热介质出口集合器(4)分别位于所述主体部分(1)的上下两侧。

说明书单流程微孔换热器
技术领域
本发明涉及一种单流程微孔换热器。
背景技术
换热器具有多种形式，如翅片式换热器、板式换热器、套管式换热器、管壳式换热器等，不同的换热器针对不同的使用场合。
随着航空航天、石油化工等产业的发展，对于换热器的需求也越来越广泛，同时对换热器的要求也越来越高。如航空航天工程设备因空间有限，往往需要采用尺寸小、重量轻、传热效率高的紧凑式换热器；石油化工行业由于传统换热器体积庞大，安装复杂，换热效率低下等缺点，也需要采用轻量化、紧凑型、易安装的新型换热器。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种单流程微孔换热器，用于解决现有技术中缺乏尺寸小、重量轻、传热效率高的换热器的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种单流程微孔换热器，它包括主体部分，主体部分上固定有至少一个换热芯体，换热芯体包括底板、顶板和夹在底板、顶板之间的至少一层冷介质板片、至少一层热介质板片，冷介质板片、热介质板片交替重叠，冷介质板片上刻蚀有多条相互平行的冷介质流道，热介质板片上刻蚀有多条相互平行的热介质流道，热介质流道的流向与冷介质流道的流向相互垂直；主体部分上还设有热介质入口集合器、热介质出口集合器、冷介质入口集合器和冷介质出口集合器，热介质入口集合器、热介质出口集合器分别与热介质流道的两端连通，冷介质入口集合器、冷介质出口集合器分别与冷介质流道的两端连通。
优选的，热介质流道沿流向设有多个弯道，沿流向曲折向前。
优选的，热介质流道的截面为半圆形。
优选的，热介质流道通过光电化学刻蚀工艺刻蚀而成。
优选的，冷介质流道沿流向设有多个弯道，沿流向曲折向前。
优选的，冷介质流道的截面为半圆形。
优选的，冷介质流道通过光电化学刻蚀工艺刻蚀而成。
优选的，多层冷介质板片、热介质板片通过原子扩散方式互熔形成一体式结构。
优选的，热介质入口集合器、热介质出口集合器、冷介质入口集合器和冷介质出口集合器通过焊接方式与主体部分连为一体。
优选的，冷介质入口集合器、冷介质出口集合器分别位于主体部分的左右两侧，热介质入口集合器、热介质出口集合器分别位于主体部分的上下两侧。
如上所述，本发明单流程微孔换热器，具有以下有益效果：
1、传热面积密度高，传热面积密度是指换热器一侧的总传热面积与热交换器总体积之比，一般传热面积密度大于700m2/m3可看做紧凑型换热器，而此种微孔换热器的传热面积密度高达2500m2/m3；
2、在制造工艺上，采用光电化学刻蚀和原子扩散粘合技术，能够形成各种形状的通道结构，其换热单元由唯一的母体材料构成，无需垫片和焊接，能有效的减少泄露和振动损失，提高使用寿命；
3、从结构上来说，此种微孔换热器流道能有效减少压降，降低堵塞带来的影响；
4、采用一体式结构，此种微孔换热器能够抗高低温，以及高压要求；同时减少管道及阀门的应用，结构稳定，安全性好，尺寸小，重量轻，安装方便，无需维护。
附图说明
图1显示为本发明单流程微孔换热器的结构示意图。
图2显示为图1所示的单流程微孔换热器的左视图。
图3显示为图1所示的单流程微孔换热器的换热芯体的剖视图。
图4显示为图3所示的单流程微孔换热器的换热芯体的局部放大图。
图5显示为图1所示的单流程微孔换热器的热介质板片的结构示意图。
图6显示为图1所示的单流程微孔换热器的冷介质板片的结构示意图。
图7a显示为图1所示的单流程微孔换热器的热介质入口集合器、热介质出口集合器、冷介质入口集合器、冷介质出口集合器的结构示意图。
图7b显示为图7a所示的单流程微孔换热器的热介质入口集合器、热介质出口集合器、冷介质入口集合器、冷介质出口集合器的A-A向示意图。
图7c显示为图7a所示的单流程微孔换热器的热介质入口集合器、热介质出口集合器、冷介质入口集合器、冷介质出口集合器的B-B向示意图。
元件标号说明
1  主体部分
2  换热芯体
21 底板
22 顶板
23 冷介质板片
24 热介质板片
25 冷介质流道
26 热介质流道
3  热介质入口集合器
4  热介质出口集合器
5  冷介质入口集合器
6  冷介质出口集合器
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图7c。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1至图7c所示，本发明提供一种单流程微孔换热器，它包括主体部分1，主体部分1上固定有至少一个换热芯体2，换热芯体2包括底板21、顶板22和夹在底板21、顶板22之间的至少一层冷介质板片23、至少一层热介质板片24，冷介质板片23、热介质板片24交替重叠，冷介质板片23上刻蚀有多条相互平行的冷介质流道25，热介质板片24上刻蚀有多条相互平行的热介质流道26，热介质流道26的流向与冷介质流道25的流向相互垂直；主体部分1上还设有热介质入口集合器3、热介质出口集合器4、冷介质入口集合器5和冷介质出口集合器6，热介质入口集合器3、热介质出口集合器4分别与热介质流道26的两端连通， 冷介质入口集合器5、冷介质出口集合器6分别与冷介质流道25的两端连通。
热介质入口集合器3的作用是使热介质进入并分流到各个热介质流道26，热介质出口集合器4的作用是对热介质集流并排出；冷介质入口集合器5的作用是使冷介质进入并分流到各个冷介质流道25，冷介质出口集合器6的作用是对冷介质集流并排出。
冷介质板片23、热介质板片24交替重叠，使热介质、冷介质在通过热介质流道26、冷介质流道25中的过程中进行热交换。冷介质由冷介质入口集合器5进入，并分流进入各个冷介质流道25，在经过热交换加热之后，汇聚到冷介质出口集合器6并排出；热介质由热介质入口集合器3进入，并分流进入各个热介质流道26，在经过热交换冷却之后，汇聚到热介质出口集合器4并排出。
热介质流道26的流向与冷介质流道25的流向相互垂直，可提高该换热器的换热效率；每层冷介质板片23上密排多条冷介质流道25并保持平行，每层热介质板片24上密排多条热介质流道26并保持平行，增加了冷介质板片23、热介质板片24的空间利用率。
如图5至图6所示，冷介质流道25、热介质流道26沿流向设有多个弯道，呈Z字形或S形沿流向曲折向前。这种设计增加了冷介质流道25、热介质流道26的整体长度，增加了冷介质板片23、热介质板片24的换热面积。
如图4所示，冷介质流道25、热介质流道26的截面为半圆形，通过光电化学刻蚀工艺刻蚀而成。
如图3所示，上述多层冷介质板片23、热介质板片24通过原子扩散方式互熔形成一体式结构，并在两侧面焊接上底板21、顶板22，保证了每条冷介质流道25、热介质流道26的独立性与封闭性。
热介质入口集合器3、热介质出口集合器4、冷介质入口集合器5和冷介质出口集合器6通过焊接方式与主体部分1连为一体，组成一个完整的换热器，整个换热器是一体式结构，无法拆卸，不可分割。
如图1所示，冷介质入口集合器5、冷介质出口集合器6分别位于主体部分1的左右两侧，其中位于右侧的为冷介质入口集合器5，位于左侧的为冷介质出口集合器6；热介质入口集合器3、热介质出口集合器4分别位于主体部分1的上下两侧，其中位于下方的为热介质入口集合器3，位于上方的为热介质出口集合器4。
本发明单流程微孔换热器具有以下优点：
1、传热面积密度高，传热面积密度是指换热器一侧的总传热面积与热交换器总体积之比，一般传热面积密度大于700m2/m3可看做紧凑型换热器，而此种微孔换热器的传热面积密度高 达2500m2/m3；
2、在制造工艺上，采用光电化学刻蚀和原子扩散粘合技术，能够形成各种形状的通道结构，其换热单元由唯一的母体材料构成，无需垫片和焊接，能有效的减少泄露和振动损失，提高使用寿命；
3、从结构上来说，此种微孔换热器流道能有效减少压降，降低堵塞带来的影响；
4、采用一体式结构，此种微孔换热器能够抗高低温，以及高压要求；同时减少管道及阀门的应用，结构稳定，安全性好，尺寸小，重量轻，安装方便，无需维护。
综上所述，本发明单流程微孔换热器，传热面积密度高，采用光电化学刻蚀和原子扩散粘合技术，能够形成各种形状的通道结构，有效的减少泄露和振动损失，结构稳定，安全性好，尺寸小，重量轻，安装方便，无需维护。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。