本发明涉及换热装置,具体涉及一种印刷电路板式高效换热器及芯体。
背景技术:
1、在火电厂动力循环中,存在大量换热设备,大部分属于双侧汽水换热。但还有一类换热器在冷、热侧属于不同介质的流体换热,比如一侧是天然气、氢气、二氧化碳等工质,而另一侧是汽水介质,该换热器两侧冷、热侧流体不允许交融或者相互泄漏,否则会发生较大的安全隐患。以联合循环电厂的性能加热器为例,冷侧为天然气,热侧为低压热水。该换热器若出现内部泄漏,则会发生天然气带水,危及燃气轮机的安全运行,或者发生汽水系统内混入天然气,危及余热锅炉和蒸汽轮机的安全运行。类似的还有燃煤发电机组中氢气与闭式水换热的板式换热器等也存在泄漏的风险。
2、以联合循环的天然气性能加热器为例,在运机组中,该类换热器通常采用单管管壳式换热器、双管管壳式换热器、印刷电路板式换热器(pche),以上换热器都存在优缺点。其中,单管管壳式换热器,结构简单、管壁较厚、体积较大、热阻较高、造价低廉、技术成熟,但容易发生泄漏,泄漏后无法继续投入运行,必须停机后才能开展维修工作。一般采用现场检查、堵漏的维修方式,较大范围的泄漏损伤必须返厂维修,工期长、费用高。双管管壳式换热器,结构复杂、双层换热管、热阻高、体积大、热阻高、造价昂贵、技术相对成熟,但同样易发生泄漏,泄漏后可持续投入运行,待机组到达检修期后,再开展维修工作。因为结构复杂,维修必须整体返厂,且维修工期长、费用高。印刷电路板式换热器,其结构类似于板换,但采用蚀刻工艺加工微通道,并采用高温渗透工艺对板片进行整体渗透焊接,结构简单、体积较小、热阻低、造价较高、加工制造周期较长,不易发生泄漏。但是其一旦泄漏,无法继续投入运行,必须停机后才能开展维修工作。一般采用整体返厂,且维修工期长、费用高。
3、基于以上各类换热器的特性,印刷电路板式换热器因体积较小、热阻低、换热系数高、端差小等优点,获得了联合循环电厂的广泛认可,多应用于天然气性能加热器。但是,现有的印刷电路板式换热器仍然存在泄漏的情况,使得换热器无法继续投入运行,必须停机后返厂维修,给发电企业造成了经济损失。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种印刷电路板式高效换热器芯体,以解决现有技术中印刷电路板式换热器出现泄漏后无法继续保持高效换热的问题。
2、为了解决上述问题,本发明提出了一种印刷电路板式高效换热器芯体,所采用的技术方案是:
3、一种印刷电路板式高效换热器芯体,包括平行设置的第一端板和第二端板,所述第一端板和第二端板之间周期性的排布有换热芯板组,所述换热芯板组包括顺次排布的第一板体、中间板体和第二板体,相邻两个换热芯板组之间设置有中间板体,所述第一板体设有用于第一工质沿第一方向流动的第一流道,所述第二板体设有用于第二工质沿第二方向流动的第二流道,所述中间板体设有用于容纳导热介质的容纳通道。
4、进一步地,所述容纳通道由中间板体表面上多条容纳微通道组成,所述容纳微通道的进口和出口设置在中间板体上的同一侧位置处,且贯穿该侧位置,所述容纳微通道用于容纳导热介质。
5、进一步地,所述容纳微通道为第一u型微通道,所述第一u型微通沿着中间板体表面的中心位置向边缘位置等间距扩散排列。
6、进一步地,所述第一流道中具有第一压力,第二流道中具有第二压力,容纳通道设有第三压力,所述第三压力与第一压力和第二压力均不相同。
7、进一步地,所述第一流道由第一板体表面上多条第一微通道等间距并列组成,所述第一微通道的进口和出口分别设置在第一板体上垂直于容纳微通道的进口和出口所在侧边的两侧位置处,且贯穿该两侧位置,所述第一微通道用于输送第一工质。
8、进一步地,所述第二流道由第二板体表面上多条第二微通道组成,所述第二微通道的进口和出口设置在第二板体上与容纳微通道的进口和出口位置相对的同一侧位置处,且贯穿该侧位置,所述第二微通道用于输送第二工质。
9、进一步地,所述第二微通道为第二u型微通道,所述第二u型微通沿着第二板体表面的中心位置向边缘位置等间距扩散排列。
10、进一步地,所述相邻的第一板体和第二板体之间的中间板体数量为单个,且第一板体、第二板体和中间板体等厚度设置。
11、进一步地,所述第一微通道形线为直线形、正弦波形、三角波形、方波形、锯齿波形、机翼翅片形、s翅片形中的任意一种;所述第一流道的微通道横截面形状为半圆形、圆形、半椭圆形、椭圆形、u形、矩形、梯形中的任意一种。
12、有益效果:本发明为改进型发明,本发明通过在印刷电路板式高效换热器芯体中第一端板和第二端板之间周期性的排布有换热芯板组,换热芯板组包括顺次排布的第一板体、中间板体和第二板体,相邻两个换热芯板组之间设置有中间板体,使得相邻的第一板体和第二板体之间均设有中间板体,此时,任意两个第一板体和第二板体之间都是不直接接触的。在换热器工作状态下,中间板体上的容纳通道中装有导热介质,该导热介质处于不流动状态,仅作导热使用。若装有第一工质的第一板体或装有第二工质的第二板体出现泄漏,由于相邻的第一板体和第二板体之间均设有中间板体,则泄露的第一工质或第二工质不会交融至另一种工质中,而是泄漏的第一工质或第二工质与中间板体上的导热介质发生交融,同时,没有泄漏的一侧情况良好,换热器可持续工作至机组下一个检修周期。上述印刷电路板式高效换热器芯体既有夹层泄漏保护,其出现泄漏后仍可继续投入运行,且保持换热系数高、体积小等优点,即便泄漏后仍可持续运行到火电厂机组检修周期后再进行维修。
13、所述容纳通道由中间板体表面上多条容纳微通道组成,所述容纳微通道的进口和出口设置在中间板体上的同一侧位置处,且贯穿该侧位置,便于导热介质进入和流出以及容纳导热介质,同时实现导热和交融泄漏的工作,结构简单。
14、所述容纳微通道为第一u型微通道,所述第一u型微通沿着中间板体表面的中心位置向边缘位置等间距扩散排列,便于最大面积的实现导热介质的导热,同时避免由于容纳微通道复杂多变导致的通道内压力过大。
15、所述第一流道中具有第一压力,第二流道中具有第二压力,容纳通道设有第三压力,所述第三压力与第一压力和第二压力均不相同,以便及时发现泄漏的存在。当第一板体或第二板体出现泄漏,则泄漏的第一工质或第二工质与该导热介质发生交融,那么容纳通道及相应腔体侧压力将无法保持,且变化至与泄漏一侧的压力相同,如此,便知晓换热器中的第一板体或第二板体的哪一侧发生泄漏。
16、所述第一流道由第一板体表面上多条第一微通道等间距并列组成,所述第一微通道的进口和出口分别设置在第一板体上垂直于容纳微通道的进口和出口所在侧边的两侧位置处,且贯穿该两侧位置,便于流过冷、热流体中的一种,具体根据换热要求设置,且支持直接流过换热器的两个端部,换热板片堆叠渗透焊接后,便于在该两端安装封头结构。
17、所述第二流道由第二板体表面上多条第二微通道组成,所述第二微通道的进口和出口设置在第二板体上与容纳微通道的进口和出口位置相对的一侧位置处,且贯穿该侧位置,所述第二微通道用于输送第二工质,便于流过冷、热流体中的另一种,有效实现导热,具体根据换热要求设置。
18、所述相邻的第一板体和第二板体之间的中间板体数量为单个,且第一板体、第二板体和中间板体等厚度设置,防止由于相邻的第一板体和第二板体之间的中间板体数量过多导致的阻碍传热的问题;同时第一板体、第二板体和中间板体等厚度设置,使得传热效果更好。
19、本发明还提出了一种印刷电路板式高效换热器,所采用的技术方案是:一种印刷电路板式高效换热器,包括所述的印刷电路板式高效换热器芯体。
20、有益效果:该印刷电路板式高效换热器既有印刷电路板式换热器的优点,也具备双管管壳式换热器的安全优点,是一种带夹层泄漏保护结构的印刷电路板式高效换热器,其出现泄漏后仍可继续投入运行,且保持换热系数高、体积小等优点,即便泄漏后仍可持续运行到火电厂机组检修周期后再进行维修,从物理结构上解决泄漏所带来的风险,为火电企业减少泄漏造成的经济损失。
1.一种印刷电路板式高效换热器芯体,其特征在于,包括平行设置的第一端板和第二端板,所述第一端板和第二端板之间周期性的排布有换热芯板组,所述换热芯板组包括顺次排布的第一板体、中间板体和第二板体,相邻两个换热芯板组之间设置有中间板体,所述第一板体设有用于第一工质沿第一方向流动的第一流道,所述第二板体设有用于第二工质沿第二方向流动的第二流道,所述中间板体设有用于容纳导热介质的容纳通道。
2.根据权利要求1所述的印刷电路板式高效换热器芯体,其特征在于,所述容纳通道由中间板体表面上多条容纳微通道组成,所述容纳微通道的进口和出口设置在中间板体上的同一侧位置处,且贯穿该侧位置,所述容纳微通道用于容纳导热介质。
3.根据权利要求2所述的印刷电路板式高效换热器芯体,其特征在于,所述容纳微通道为第一u型微通道,所述第一u型微通沿着中间板体表面的中心位置向边缘位置等间距扩散排列。
4.根据权利要求1-3任一项所述的印刷电路板式高效换热器芯体,其特征在于,所述第一流道中具有第一压力,第二流道中具有第二压力,容纳通道设有第三压力,所述第三压力与第一压力和第二压力均不相同。
5.根据权利要求2所述的印刷电路板式高效换热器芯体,其特征在于,所述第一流道由第一板体表面上多条第一微通道等间距并列组成,所述第一微通道的进口和出口分别设置在第一板体上垂直于容纳微通道的进口和出口所在侧边的两侧位置处,且贯穿该两侧位置,所述第一微通道用于输送第一工质。
6.根据权利要求2所述的印刷电路板式高效换热器芯体,其特征在于,所述第二流道由第二板体表面上多条第二微通道组成,所述第二微通道的进口和出口设置在第二板体上与容纳微通道的进口和出口位置相对的同一侧位置处,且贯穿该侧位置,所述第二微通道用于输送第二工质。
7.根据权利要求6所述的印刷电路板式高效换热器芯体,其特征在于,所述第二微通道为第二u型微通道,所述第二u型微通沿着第二板体表面的中心位置向边缘位置等间距扩散排列。
8.根据权利要求1所述的印刷电路板式高效换热器芯体,其特征在于,所述相邻的第一板体和第二板体之间的中间板体数量为单个,且第一板体、第二板体和中间板体等厚度设置。
9.根据权利要求5所述的印刷电路板式高效换热器芯体,其特征在于,所述第一微通道形线为直线形、正弦波形、三角波形、方波形、锯齿波形、机翼翅片形、s翅片形中的任意一种;所述第一微通道横截面形状为半圆形、圆形、半椭圆形、椭圆形、u形、矩形、梯形中的任意一种。
10.一种印刷电路板式高效换热器,其特征在于,包括如权利要求1-9任一项所述的印刷电路板式高效换热器芯体。