热交换器及其制作方法技术

揭示一种用于在第1流体与第2流体之间进行热交换的混合板片式热交换器。该混合板片式热交换器包含多个板，每一板包含用于输送该第1流体的通道。将散热片铜焊在每一板上，其中该散热片限定用于该第2流体的多个流通道。以操作时使铜焊区该第1流体流体地隔离的方式，经由摩擦搅动焊接将该板相互连接。结果，该热交换器适合用于使用对铜焊区腐蚀的第1流体(诸如海水或地热流体)的应用中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
总的来说，本专利技术涉及热交换器；具体而言，本专利技术涉及用于海洋热能转换系统的热交换器。
技术介绍
海洋热能转换系统(“0TEC”)是一种在大水域(如海洋)的深水与浅水之间的温差的基础上发电的方法。OTEC系统利用在较温浅水与较冷深水之间作热耦合的热机(即在温差的基础上发电的热力装置或系统)。一种适合用于OTEC基于使用低压涡轮的兰肯(Rankine)循环，其采用低压涡轮机。将容纳以低沸点为特征的“工作流体”(例如氨)的闭环管道在使工作流体汽化的第I热交换器处与温海水热耦合。强迫膨胀的蒸汽通过驱动涡轮发电机的涡轮。流出涡轮后，汽化的工作流体在将闭环管道与冷海水热耦合的第2热交换器被冷凝，返回液态。然后，使冷凝的工作流体通过该系统再次循环。已表明OTEC系统技术上可行，但这些系统的高资本成本使商业化受阻。热交换器是OTEC厂资本成本的第2大户(第I大户是离岸系泊载体或离岸系泊平台的成本)。因此，OTEC厂需要的大量热交换器的优化非常重要，能较大影响OTEC技术的经济可行性。最有效且有成本效益型工业热交换器中的一种是板片式(plate-fin)热交换器。与诸如普通的管壳式、板框式等其它类型热交换器相比，板片式热交换器由于有可能高密度堆积散热片，能具有较大的表面积。结果，板片式热交换器能具有较高的热转换效率，使其成为用于需要流体流速高但以温差小为特征的应用(如0TEC)的引人候选者。一种最高效板片式热交换器是铜焊铝板片式热交换器，它包含多层铝散热片和热传导性良好的材料制成的板。堆叠(stacking)并利用铜焊连接该散热片和板，形成输送流体用的交错通路。操作时，将不同温度的流体传过该交替通路，在通过散热片和板材料的流体之间转换热能。铜焊是众所周知的低成本机械组件连接工序。铜焊与软钎焊相似，可是铜焊使用熔融温度(一般彡4500C )高于传统焊接( 250°C -300°C )的铜焊填充物材料。许多应用中，由于铜焊填充物具有较大的结构强度，铜焊优于软钎焊。实际上，即使在蒸发温度，铜焊连接也常接近如其连接的部件那样坚固。此外，通过安排在各所需铜焊接头处适当具有铜焊填充物材料的组件，能一次铜焊全部含许多铜焊接头的组件(通过安置这些组件)。然后，对整个装置同时加热，导致铜焊填充物材料熔融并与其相邻组件结合。结果，铜焊的使用提供比诸如熔焊等其它连接工艺显著的成本利益。不幸的是，铜焊接头面临高导电媒体(如海水、地热流体、矿泉水、污水和盐液喷雾)时，对电蚀高度敏感。典型的铜焊工序利用熔融温度低于进行连接的母体(基体)金属的铝合金填充物。这样，填充物金属就具有与母体金属不同的化学组成和电位。因此，不同的金属在接头形成伽伐尼电池。接头处的电流作用导致金属迁移(即腐蚀)。存在传导媒体(如海水)时，该接头处的电流作用得到强化，加速接头的退化。而且，通常不能可靠且有成本效益地修整因电蚀所涉及的退化而失效的铜焊接头
技术实现思路
本专利技术提供一种免除现有技术的一些成本和缺点的板片式热交换器。本专利技术的实施例尤其适合用于OTEC系统，可是根据本专利技术的实施例也适合用于其它热交换器应用，诸如核反应堆、化学工厂等。本专利技术的解说性实施例包含热交换器芯部，该芯部包括多个板，每一板具有用于输送海水通过热交换器的多个流通道。散热片层插入板，这些散热片共同形成输送工作流体通过热交换器的流通道。像现有技术那样，用铜焊工序将散热片连接到板。与现有技术截然不同，本专利技术提供的密封使铜焊接头与海水流体地隔离。通过用抗电蚀接头连接板和配置在芯部各端的面板，在芯部的各端形成这些密封。由于铜焊区不遭遇海水，铜焊接头的腐蚀得以缓解。一些实施例中，将抗电蚀接头与相同材料组成的板和面板加以摩擦搅动焊接。因此，由于抗电蚀接头不包括不同的金属，这些接头得以强化。一些实施例中，在芯部的每一端，将芯部的各板个体地连接到面板，共同限定密封。一些这种实施例中，板在面板处伸出超过散热片层，使面板与各散热片层隔开足以阻止流体在它们之间聚积的间隙。因此，该实施例中，裂缝腐蚀得以缓解。一些实施例中，将部分用铜焊填充物材料包覆的条插入在板之间，并安排得使包覆部分位于朝向芯部内侧。使条位于芯部的每一端。首先通过将各条的包覆部分铜焊到其相邻的各板，使条和板连接。铜焊后，将条的无包覆部分摩擦搅动焊接到板。结果，芯部的整个外表面无铜焊接头。在芯部的每一端，板和条共同限定无铜焊接头的端面。然后，将芯部的端面摩擦搅动焊接到一个面板，以限定密封。一些实施例中，热交换器包含分别具有第I端和第2端的多个芯部。将各第I端连接到第I面板，将各第2端连接到第2面板。结果，本专利技术使大容量的热交换器成为可能。一本专利技术实施例包含一种热交换器，该热交换器包含以下各部分第I芯部，该第I芯部包括含输送第I流体用的第I通道的第I层，和含限定第I多个流通道的多个散热片的第2层，其中将第2层铜焊到第I层；第I板，配置在该芯部的第I端，其中经作为抗电蚀的第I接头连接第I板和第I芯部的第I端；第2板，配置在该第I芯部的第2端，其中经作为抗电蚀接头的第2接头连接第2板和第I芯部的第2端。附图说明图I描绘根据现有技术的板片式热交换器的示意图。图2描绘根据现有技术的热交换器芯部的一部分。图3描绘根据本专利技术解说性实施例的热交换器。图4描绘根据本专利技术解说性实施例的热交换器适用制作方法的操作。图5描绘根据本专利技术解说性实施例的热交换器芯部立体示意图。图6A描绘根据本专利技术解说性实施例的层504的俯视图。·图6B描绘根据本专利技术第I替换实施例的热交换器芯部的俯视图。图7A描绘根据本专利技术解说性实施例的面板示意图。图7B描绘与芯部302连接后的面板306的示意图。图7C描绘通过图7B的线a-a剖视的面板306与芯部302连接后的截面示意图。图8描绘根据本专利技术解说性实施例的适合连接面板和热交换器芯部的子方法的操作。图9A和图9B分别描绘根据本专利技术解说性实施例的全装热交换器的海水入口端和出口端的横截面示意图。图10描绘根据本专利技术第2替换实施例的热交换器芯部的立体示意图。图11描绘条1002的立体示意图。图12描绘根据本专利技术第2替换实施例的热交换器芯部的适用的制作方法的操作。具体实施例方式图I描绘根据现有技术的板片式热交换器的示意图。热交换器100包含芯部102、第I流体入口 104、歧管106、108、114和116、第I流体出口 110、第2流体入口 112以及第2流体出口 118。操作时，热交换器100在流体地与歧管106连接的第I流体入口 104接收第I流体。歧管106对芯部102中限定的与X方向对准的多个流通道分配第I流体。第I流体穿过芯部102后，在歧管108汇集，并将其供给第I流体出口 110。以同样的方式，热交换器100在流体地与歧管112连接的第2流体入口 112接收第2流体。歧管112对芯部102中限定的与y方向对准的多个流通道分配第2流体。第2流体穿过芯部102后，在歧管116汇集，并将其供给第2流体出口 118。图2描绘根据现有技术的热交换器芯部的一部分。芯部102包含隔板202、散热片204和分隔条208。隔板202是连接散热片204和206的薄导热材料层。经铜焊接头210将散热片204和206连接到隔板202。考虑多种材料用于隔板202以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：纳塔利·B·莱文斯，尼古拉斯·J·纳格尼，迈克尔·R·埃勒，
申请(专利权)人：洛克希德马丁公司，
类型：发明
国别省市：