换热单元及换热器的利记博彩app

本公开涉及传热设备、能源动力装备及发电系统技术领域，尤其涉及一种换热单元及换热器。

背景技术：

随着能源动力设备和新型工质循环发电装置日新月异的发展，对于能够同时承受高温、高压、高换热负荷的紧凑式换热器有着日益增长的需求。例如，在闭式he循环、超临界co2闭式循环、超临界水蒸汽循环等发电设备、核反应堆中，为了实现更高的热力学效率和经济效益，工质的热端设计温度和压力不断提高，吸热器、中间换热器、回热器等换热器往往需要承受300～800℃的高温、10～30mpa的高压工质。同时，为了减少设备重量和占地面积，或出于移动式发电设备机动性及投资经济性等方面的考虑，又对换热器的紧凑性提出了很高要求。

现有的印刷电路板式换热器虽然能够解决耐高温、高压和紧凑性的需求，但由于需要化学/光学刻蚀、放电加工等微机械加工等手段来实现板片内部肋片之间的无缝连接，存在工艺难度高、成品率低、成本高的缺点，成为相关新型发电装备实用化和产业化难以逾越的巨大障碍。因此，迫切需要发明一种新型结构和工艺的换热器，在满足耐高温、高压和紧凑性要求的同时，具有较低的工艺难度和较高的成品率，从而提高生产效率，并降低生产成本。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本公开提供了一种换热单元及换热器，能够满足高温、高压和紧凑性的要求，大幅度降低了工艺难度和成本，有利于实现相关设备的实用化和产业化。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种换热单元，包括：

隔板，包括相对的第一表面和第二表面，

高压流体通道板，与所述隔板的第一表面连接，且二者之间形成一个或多个高压流体通道；以及，

低压流体通道板，与所述隔板的第二表面连接，且二者之间形成一个或多个低压流体通道；

其中，所述高压流体通道板、低压流体通道板及隔板为一体化冲压成型。

在本公开的一些实施例中，所述低压流体通道板包括：第一低压流体通道板及第二低压流体通道板，其分别位于高压流体通道板的两侧；所述隔板包括第一隔板及第二隔板；所述第一隔板位于所述第一低压流体通道板与所述高压流体通道板之间；所述第二隔板位于所述第二低压流体通道板与所述高压流体通道板之间。

在本公开的一些实施例中，所述高压流体通道板、低压流体通道板由金属平板冲压形成波纹状或凹凸状，多个高压流体通道的延伸方向相互平行，多个低压流体通道的延伸方向相互平行；所述高压流体通道的延伸方向与所述低压流体通道的延伸方向一致或交叉。

在本公开的一些实施例中，所述高压流体通道及低压流体通道的水力直径在0.3至3mm之间。

在本公开的一些实施例中，所述隔板为金属隔板；所述金属隔板与所述高压流体通道板、及低压流体通道板之间通过激光焊接或超塑性成型扩散焊方式连接。

在本公开的一些实施例中，封条，位于所述高压流体通道板及低压流体通道板的外缘，该外缘为各通道板的沿其流道延伸方向的外缘。

在本公开的一些实施例中，所述封条与其内侧的隔板之间通过焊接方式连接。

本公开还提供了一种换热器，其包括多个所述的换热单元；其中，每相邻的两个换热单元通过相对的两个流体通道板彼此连接及相对的封条彼此连接，形成层叠结构。

在本公开的一些实施例中，所述换热器的所述相邻的两个换热单元的在外缘的封条处通过激光焊接或超塑性成型扩散焊方式连接。

在本公开的一些实施例中，所述换热器的所述相邻的两个换热单元的相连接的流体通道板之间为柔性连接，形成自由滑动面。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开换热单元及换热器至少具有以下有益效果其中之一：

(1)流体通道板及隔板通过一体化冲压成型，流体通道板与隔板之间通过激光焊接工艺或超塑性成型扩散焊连接，能够承受高压，工艺简单，成本较低、避免了复杂工艺加工耗时。

(2)高压流体通道板位于两低压流体通道板之间，从而使得高、低压流体板之间的隔板及相关焊缝结构的承压能力无需达到高压侧流体的实际压力，而只需达到高、低压流体之间的压差即可。

(3)换热器相邻的换热单元之间的流体通道板采用能够自由滑动的柔性连接方式，能够有效地消除温度不均匀分布造成的热应力。

附图说明

通过附图所示，本公开的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的装置。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本公开的主旨。

图1为依据本公开实施例换热器结构示意图。

图2为依据本公开实施例换热器沿一方向剖视图。

图3为依据本公开实施例换热器沿另一方向剖视图。

图4为依据本公开另一实施例换热器沿一方向剖视图。

<符号说明>

1-高压流体通道板；2-低压流体通道板；3-隔板；4-封条；5-焊缝；6-自由滑动面。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

本公开提供了一种基于一体化冲压成型和激光焊接或超塑性成型扩散连接的板式换热单元及换热器。所述换热单元，包括：

隔板，包括相对的第一表面和第二表面；

高压流体通道板，与所述隔板的第一表面连接，且二者之间形成一个或多个高压流体通道；以及，

低压流体通道板，与所述隔板的第二表面连接，且二者之间形成一个或多个低压流体通道；

其中，所述高压流体通道板、低压流体通道板及隔板为一体化冲压成型。

进一步的，所述换热单元，还包括：封条，位于所述高压流体通道板及低压流体通道板的外缘，该外缘为各通道板的沿其流道延伸方向的外缘。

所述低压流体通道板包括：第一低压流体通道板及第二低压流体通道板，其分别位于高压流体通道板的两侧；所述隔板包括第一隔板及第二隔板；该第一隔板位于所述第一低压流体通道板与所述高压流体通道板之间；该第二隔板位于所述第二低压流体通道板与所述高压流体通道板之间。

所述高压流体通道板、低压流体通道板由金属平板冲压形成波纹状或凹凸状，多个高压流体通道的延伸方向相互平行，多个低压流体通道的延伸方向相互平行；所述高压流体通道的延伸方向与所述低压流体通道的延伸方向相一致或交叉。所述高压流体通道及低压流体通道的水力直径在0.3至3mm之间，以兼顾紧凑性和冲压工艺的要求。

所述隔板为金属隔板；所述金属隔板与所述高压流体通道板、及低压流体通道板之间通过激光焊接或超塑性成型扩散焊方式连接，也即所述高压流体通道板及低压流体通道板可通过激光焊接或超塑性成型扩散焊方式连接到位于两者之间的金属隔板上。所述封条与所述隔板之间通过焊接方式连接。

本公开还提供了一种换热器，其包括多个所述的换热单元；其中每相邻的两个换热单元通过相对的两个流体通道板连接及相对的封条连接，形成层叠结构。具体的，相邻换热单元仅在两端封条处通过激光焊接或超塑性成型扩散焊方式彼此连接，而在内部(虚线处)，相邻换热单元的流体通道板之间为柔性连接，能够自由滑动，容许一定的变形，以消除温度分布不均造成的热应力。

其中，若换热单元包括：一高压流体通道板及一低压流体通道板，即高-低组合型；则在换热器中，相邻的换热单元中通过高压流体通道板与高压流体通道板对应连接、低压流体通道板与低压流体通道板对应连接，形成层叠结构的换热器。若换热单元包括：一高压流体通道板及二低压流体通道板，二低压流体通道板分别位于高压流体通道板两侧，即低-高-低组合型；则在换热器中，相邻的换热单元中通过低压流体通道板与低压流体通道板对应连接，形成层叠结构的换热器。

以下结合附图详细介绍本公开实施例的换热单元及换热器。

在一具体实施例中，如图1所示，换热单元包括：

高压流体通道板1，形成多个相互平行的波纹状或凹槽状高压流体通道，其可由金属平板冲压形成。为了兼顾紧凑度和冲压工艺的要求，所述高压流体通道的水力直径一般在0.3～3mm之间；

低压流体通道板2，形成多个相互平行的波纹状或凹槽状流体通道，其也可由金属薄板冲压形成，通道水力直径大约在0.3～3mm之间；其中，低压流体通道板2包括位于所述高压流体通道板1上方的第一低压流体通道板，以及位于所述高压流体通道板1下方的第二低压流体通道板，第一、二低压流体通道板的通道延伸方向与所述高压流体通道板的延伸方向不同。

隔板3、位于所述高压流体通道板1与低压流体通道板2之间，具体的，位于高压流体通道板与第一低压流体通道板之间，以及高压流体通道板与第二低压流体通道板之间。隔板的材质优选为金属，高压流体通道板1和低压流体通道板2均可通过激光焊接或超塑性成型扩散焊方式连接到位于两者之间的金属隔板3上；以及

封条4，位于所述高压流体通道板1、低压流体通道板2各自外缘，可通过焊接方式与所述隔板连接，用于密封内部流体并提供必要的结构强度。

本实施例换热器包括换热单元1及换热单元2，该换热单元1及换热单元2形成层叠结构。请配合参照图1-3所示，相邻换热单元的低压侧仅在两端封条处通过激光焊接或超塑性成型扩散焊方式彼此连接，连接处形成焊缝5，而在内部(虚线处)，相邻换热单元的流体通道板之间为柔性连接，形成自由滑动面6，由此能够自由滑动，容许一定的变形，以消除温度分布不均造成的热应力。

由于每个板片(流体通道板1、2及隔板3)内部为一体化冲压成型，流体通道板1、2与隔板3之间采用能够承受高压的焊接工艺连接，使得高压流体通道板1能够承受与印刷电路板换热器相当的压力(例如30mpa左右)；由于相邻换热单元低压侧外缘的封条之间，如换热单元1与换热单元2的封条之间采用激光焊接或超塑性成型扩散焊方式连接，也能够承受较高的流体压力(例如15mpa左右)；并且由于低压侧流体的压力一般远高于外界环境压力，因而高、低压流体之间的隔板及相关焊缝结构的承压能力无需达到高压侧流体的实际压力，而只需达到高、低压流体之间的压差(例如8～15mpa)即可。

在另一具体实施例中，请参照图4，图4示出了本公开另一具体实施例换热器沿一方向剖视图。与前述具体实施例不同之处在于每个换热单元包括一高压流体通道板1及一低压流体通道板2，即高-低组合型；其中，低压流体通道板2形成的通道的延伸方向与高压流体通道板形成的通道的延伸方向平行，高压侧流体与低压侧流体顺流或逆流布置。相邻的换热单元通过高压流体通道板与高压流体通道板对应连接、低压流体通道板与低压流体通道板对应连接，形成层叠结构的换热器。

此外，由于相邻换热单元之间除两端外，中间的流体通道板之间采用能够自由滑动的柔性连接方式，能够有效地消除温度不均匀分布造成的热应力。

因此，本公开提出的结构设计既能满足核反应堆、超临界co2闭式循环发电系统、he工质闭式循环发电系统等设备对换热器耐受高温、高压和紧凑性的要求，又因为避免了工艺难度高、加工耗时、成本高的化学/激光蚀刻、放电加工等微机械加工等工艺，因而相对于现有印刷电路板换热器技术而言，能够大幅度降低工艺难度和成本，有利于实现相关设备的实用化和产业化。

另外，本公开并不限于实施例中的通道截面形状、换热单元数量、流程布置、通道数量等，本公开还可包括其它任意通道截面形状、任意通道长度、任意流体通道数量、任意换热单元数量、流程布置方式(顺流、逆流、交叉流等)及其各种适合的组合方式。此外，隔板材料、流体通道板材料、焊料牌号、焊接工艺等也是可以根据具体工作条件和要求任意选择的，而并不脱离本公开的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行更改或替换。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。