一种微通道板式换热器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种微通道板式换热器，在盖板和底板之间交替堆叠有多片液体流场板和气体流场板，液体流场板和气体流场板的数量相同，液体流场板的流道侧与气体流场板的平板侧依次叠放、气体流场板的流道侧与液体流场板的平板侧依次叠放，分别构成液体微通道流道和气体微通道流道，盖板上开设有气体总入口通孔、气体总出口通孔、液体总入口通孔、液体总出口通孔、气体泄漏总导流孔，气体总入口通孔、液体总入口通孔、液体总出口通孔和气体泄漏总导流孔分别与安全附件相连接。与现有技术相比，本实用新型专利技术能够很好地适用于加氢机高压、大流量、高流速氢气的预冷应用，具有耐高压、大流量、结构紧凑、换热效率高、加工简便、安全性好的优点。的优点。的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种微通道板式换热器


[0001]本技术涉及冷热流体的热交换
，尤其是涉及一种微通道板式换热器。

技术介绍

[0002]换热器是实现热量交换的设备，也是工业制造过程中必不可少的单元设备。按照传热面形状和结构区分，目前的换热器主要分为管壳式换热器和板式换热器，其中，管壳式换热器通过管壳壁面进行传热，板式换热器则通过板面进行传热。
[0003]但传统工业上采用的换热器的耐压能力都不高，无法满足高压流体的换热需求。比如加氢站加注高压氢气时，为避免加注时车载气瓶内的温度超出气瓶的许可使用温度(
‑
40∽85℃)，通常采用预冷高压氢气的措施，为此需要配置耐压高达90MPa以上的预冷换热器。
[0004]为解决高压氢气的预冷换热问题，中国专利CN104101245A公开了一种管壳式热交换系统及换热器。该换热器主体由筒体和一组耐高压异型W状不锈钢换热管束构成，不同异型W状换热管之间经管接件相互串接，兼顾了紧凑性和安全性。
[0005]中国专利CN110260687A公开了一种片状串联的管壳式换热器。换热器壳体内部设有管程组件和折流板组件，其中管程组件由多个平行并列设置的片状同心圆形盘管通过焊接或高压专用卡套弯头和转接管串联而成，有效解决高压氢气管程耐压的前提下，使得换热器结构更灵活紧凑、换热性能更高效、维修更便捷。
[0006]中国专利CN110118495A则公开了一种耐高压紧凑型换热器，包括壳体、设置于壳体内部的换热管、爆破装置、保温装置、铸造芯体及连接于换热管两端的穿壳转接头，其中换热管是由整根高压管折弯而成，多个不同弯管半径的螺旋套设结构，该换热管通过穿壳转接头密封贯穿壳体后分别与高压氢气进出管道连接，壳体两端的进出液法兰分别与冷却液进出管道连接。其优点在于有效解决高压氢气管程耐压的基础上，实现了同等空间下最大的换热面积和换热能力。
[0007]上述几种管壳式换热器尽管解决了换热介质耐高压问题，但受限于管壳式的结构特点，换热器的体积较为庞大，当加氢机与换热器集成为一体机后，难以满足对换热器体积小型化的要求，其结构较为复杂，存在换热效率低的问题，此外，一旦发生氢气泄漏，容易引发安全事故。

技术实现思路

[0008]本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用于高压氢气预冷的微通道板式换热器，既能解决换热介质耐高压问题，同时实现结构紧凑、换热效率高以及安全可靠的目的。
[0009]本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种微通道板式换热器，包括盖板和底板，所述盖板和底板之间交替堆叠有多片液体流场板和气体流场板，所述液体流
场板和气体流场板的数量相同，所述液体流场板的流道侧与气体流场板的平板侧依次叠放、所述气体流场板的流道侧与液体流场板的平板侧依次叠放，分别构成液体微通道流道和气体微通道流道，所述盖板上开设有气体总入口通孔、气体总出口通孔、液体总入口通孔、液体总出口通孔、气体泄漏总导流孔，所述气体总入口通孔、液体总入口通孔、液体总出口通孔和气体泄漏总导流孔分别与安全附件相连接。
[0010]进一步地，所述液体流场板的一面为光滑平板，所述液体流场板的另一面刻有平行分布的液体流道组，所述液体流场板的一侧开设对称分布的液体第一入口通孔和液体第一出口通孔，所述液体第一入口通孔与液体第一出口通孔之间通过液体流道组相连接，所述液体流场板的另一侧开设有对称分布的气体第一入口通孔和气体第一出口通孔，所述液体流场板的顶角位置开设有对称分布的气体泄漏第一导流通孔；
[0011]所述液体流道组优选为平行蛇形分布流道组，由不同的液体流道区串接而成，以此能够在液体流场板内实现液体流道换热面积最大化和液体分配均匀化。
[0012]进一步地，所述液体第一入口通孔通过液体导流区与液体流道组的入口相连，所述液体第一出口通孔通过液体汇流区与液体流道组的出口相连。
[0013]进一步地，所述液体导流区由多个自液体第一入口通孔向液体流道组入口扇形分布的直流道或柱状流道构成，用于引导液体第一入口通孔的液体均匀分配于各液体流道；
[0014]所述液体汇流区由多个自液体流道组出口向液体第一出口通孔逆扇形分布的直流道或柱状流道构成，用于引导各液体流道内液体均匀汇入液体第一出口通孔。
[0015]进一步地，所述气体流场板的外形尺寸与液体流场板的外形尺寸相同，所述气体流场板的一面为光滑平板，所述气体流场板的另一面刻有平行分布的气体流道组，所述气体流场板的一侧开设对称分布的液体第二入口通孔和液体第二出口通孔，所述液体第二入口通孔、液体第二出口通孔的位置和尺寸分别对应与液体流场板上液体第一入口通孔、液体第一出口通孔的位置和尺寸相同；
[0016]所述气体流场板的另一侧开设有对称分布的气体第二入口通孔和气体第二出口通孔，所述气体第二入口通孔、气体第二出口通孔的位置和尺寸分别对应与液体流场板上气体第一入口通孔、气体第一出口通孔的位置和尺寸相同；
[0017]所述气体流场板的顶角位置开设有对称分布的气体泄漏第二导流通孔，所述气体泄漏第二导流通孔的位置和尺寸与液体流场板上气体泄漏第一导流通孔的位置和尺寸相同，所述气体泄漏导流通孔之间刻有气体泄漏导流槽；
[0018]所述气体第二入口通孔与气体第二出口通孔之间通过气体流道组相连接，所述气体流道组优选为平行蛇形分布流道组，由不同的气体流道区串接而成，以此能够在气体流场板内实现气体流道换热面积最大化和气体分配均匀化。
[0019]进一步地，所述气体第二入口通孔通过气体导流区与气体流道组的入口相连，所述气体第二出口通孔通过气体汇流区与气体流道组的出口相连。
[0020]进一步地，所述气体导流区由多个自气体第二入口通孔向气体流道组入口扇形分布的直流道或柱状流道构成，用于引导气体第二入口通孔的气体均匀分配于各气体流道；
[0021]所述气体汇流区由多个自气体流道组出口向气体第二出口通孔逆扇形分布的直流道或柱状流道构成，用于引导各气体流道内气体均匀汇入气体第二出口通孔。
[0022]进一步地，所述安全附件包括压力传感器、爆破片、氢气传感器、气动阀、电磁阀和
PLC，所述气体总入口通孔连接有压力传感器、爆破片和气动阀；
[0023]所述液体总入口通孔连接有爆破片，所述液体总出口通孔连接有压力传感器；
[0024]所述气体泄漏总导流通孔连接有氢气传感器。
[0025]进一步地，所述压力传感器、氢气传感器分别通信连接至PLC，所述PLC通信连接有电磁阀，所述电磁阀通过开通或切断低压驱动气体来控制气动阀的开启或关闭。
[0026]与现有技术相比，本技术具有以下优点：
[0027](1)本技术提出的板式换热器结构，通过设置交替叠放的液体流场板和气体流场板，采用微通道及蛇形流道设计，能够使各种形状和尺寸的流场板换热面积都得到最大程度的利用，充分提高换热效率，不仅能够简化结构，同时显著减少流场板的使用量。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微通道板式换热器，其特征在于，包括盖板(8
‑
1)和底板(8
‑
4)，所述盖板(8
‑
1)和底板(8
‑
4)之间交替堆叠有多片液体流场板(8
‑
2)和气体流场板(8
‑
3)，所述液体流场板(8
‑
2)和气体流场板(8
‑
3)的数量相同，所述液体流场板(8
‑
2)的流道侧与气体流场板(8
‑
3)的平板侧依次叠放、所述气体流场板(8
‑
3)的流道侧与液体流场板(8
‑
2)的平板侧依次叠放，分别构成液体微通道流道和气体微通道流道，所述盖板(8
‑
1)上开设有气体总入口通孔(8
‑
6)、气体总出口通孔(8
‑
5)、液体总入口通孔(8
‑
9)、液体总出口通孔(8
‑
7)、气体泄漏总导流孔(8
‑
8、8
‑
10)，所述气体总入口通孔(8
‑
6)、液体总入口通孔(8
‑
9)、液体总出口通孔(8
‑
7)和气体泄漏总导流孔(8
‑
8、8
‑
10)分别与安全附件相连接。2.根据权利要求1所述的一种微通道板式换热器，其特征在于，所述液体流场板(8
‑
2)的一面为光滑平板，所述液体流场板(8
‑
2)的另一面刻有平行分布的液体流道组，所述液体流场板(8
‑
2)的一侧开设对称分布的液体第一入口通孔和液体第一出口通孔，所述液体第一入口通孔与液体第一出口通孔之间通过液体流道组相连接，所述液体流场板(8
‑
2)的另一侧开设有对称分布的气体第一入口通孔和气体第一出口通孔，所述液体流场板(8
‑
2)的顶角位置开设有对称分布的气体泄漏第一导流通孔；所述液体流道组为平行蛇形分布流道组，由不同的液体流道区串接而成，以此能够在液体流场板(8
‑
2)内实现液体流道换热面积最大化和液体分配均匀化。3.根据权利要求2所述的一种微通道板式换热器，其特征在于，所述液体第一入口通孔通过液体导流区与液体流道组的入口相连，所述液体第一出口通孔通过液体汇流区与液体流道组的出口相连。4.根据权利要求3所述的一种微通道板式换热器，其特征在于，所述液体导流区由多个自液体第一入口通孔向液体流道组入口扇形分布的直流道或柱状流道构成，用于引导液体第一入口通孔的液体均匀分配于各液体流道；所述液体汇流区由多个自液体流道组出口向液体第一出口通孔逆扇形分布的直流道或柱状流道构成，用于引导各液体流道内液体均匀汇入液体第一出口通孔。5.根据权利要求2所述的一种微通道板式换热器，其特征在于，所述气体流场板(8

【专利技术属性】
技术研发人员：周伟，吕洪，张存满，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：新型
国别省市：