CN108180779A - 一种印刷电路板换热器入口分流处结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种印刷电路板换热器入口分流处结构，当入口导流通道和换热通道存在一定夹角的情况下，采用单个导流通道对应多个换热通道的结构，同时改变换热通道入口端面的倾斜度，使其与导流通道的夹角更为缓和，使得换热通道之间的分流肋可以有效承接来流，防止流体过于集中在单个通道中，从而改善通道流量分布不均的现象。在此基础上，改变肋从换热通道入口端面的缩进量，可以有效改善通道内的流量分布不均现象。

Description

一种印刷电路板换热器入口分流处结构
技术领域
本发明涉及印刷电路板换热器技术领域，特别地，涉及一种印刷电路板换热器入口分流处结构。
背景技术
印刷电路板式换热器是一种耐高温高压、高效紧凑式换热器，通常包括多个层叠布置的换热板片，每层换热板片的主体部分为通过蚀刻或机加工方式加工出的多个微小流体换热通道，换热通道的入口分流处通常蚀刻或机加工有和换热通道一一对应的导流通道，各层换热板片通过扩散焊接方式组合在一起，形成换热芯体。由于其紧凑的结构和高效的换热表现，印刷电路板换热器可被应用在多个领域。印刷电路板换热器板片上的流体换热通道其尺寸较小，在多个换热通道并列排布的情况下，现有入口分流处的结构设计影响换热通道内的流量分配，从而影响换热器的整体表现。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷和不足，本发明提供了一种印刷电路板换热器入口分流处结构，可以有效改善换热通道内的流量分布不均现象。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：
一种印刷电路板换热器入口分流处结构，包括设置在同一换热板片上的若干平行布置的入口导流通道和多个平行布置的换热通道，所述入口导流通道设置在换热板片的入口部，所述换热通道设置在换热板片的主体部，所述入口导流通道和换热通道在靠近所述换热板片的入口处交汇，且二者的中心线之间的夹角θ1大于90度，流体从所述入口导流通道流入换热板片，所述入口导流通道将进入换热板片的流体分流至各所述换热通道中，其特征在于，
所述入口导流通道的数量小于所述换热通道的数量；
所述导流通道和换热通道均通过蚀刻或机加工方式设置在换热板片上。
优选地，对应同一入口导流通道的相邻两换热通道之间的分流肋整体向内缩进一定距离δ。
优选地，对应同一入口导流通道的不同分流肋向内缩进的距离δ不同。
优选地，各所述换热通道的入口端面具有倾斜度，与竖直方向之间均具有夹角θ2，所述竖直方向与各所述换热通道的中心线垂直。
同现有技术相比，本发明的印刷电路板换热器入口分流处结构，当入口导流通道和换热通道存在一定夹角的情况下，采用单个导流通道对应多个换热通道的结构，同时改变换热通道入口端面的倾斜度，使其与导流通道的夹角更为缓和，使得换热通道之间的分流肋可以有效承接来流，防止流体过于集中在单个通道中，从而改善通道流量分布不均的现象。在此基础上，改变肋从换热通道入口端面的缩进量，可以有效改善通道内的流量分布不均现象。
附图说明
图1为本发明的印刷电路板换热器入口分流处结构示意图；
图2(A)中，分流肋1的缩进量δ1为0.25mm，分流肋2的缩进量δ2为0.5mm时的入口分流处结构及出口流速分布示意图；
图2(B)中，分流肋1的缩进量δ1为0.5mm，分流肋2的缩进量δ2为0.25mm时的入口分流处结构及出口流速分布示意图；
图2(C)中，分流肋1的缩进量δ1为2mm，分流肋2的缩进量δ2为2mm时的入口分流处结构及出口流速分布示意图；
图2(D)中，分流肋1的缩进量δ1为0.3mm，分流肋2的缩进量δ2为0.3mm时的入口分流处结构及出口流速分布示意图；
图3为不同结构下通道内流量不均匀度示意图；
图4为增加换热通道入口端面与垂直方向夹角θ2模拟的流量分配示意图；
图5(A)中，分流肋1的缩进量δ1为0mm，分流肋2的缩进量δ2为0mm，分流肋3的缩进量δ3为0mm时的入口分流处结构及出口流速分布示意图；
图5(B)中，分流肋1的缩进量δ1为0mm，分流肋2的缩进量δ2为0mm，分流肋3的缩进量δ3为1.7mm时的入口分流处结构及出口流速分布示意图；
图5(C)中，分流肋1的缩进量δ1为0.21mm，分流肋2的缩进量δ2为0.43mm，分流肋3的缩进量δ3为0.65mm；时的入口分流处结构及出口流速分布示意图；
图5(D)中，分流肋1的缩进量δ1为0.50mm，分流肋2的缩进量δ2为0.72mm，分流肋3的缩进量δ3为0.94mm时的入口分流处结构及出口流速分布示意图；
图6为不同结构下通道内流量不均匀度示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。此外，以下实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
如图1所示，本发明的印刷电路板换热器入口分流处结构，包括设置在同一换热板片上的若干平行布置的入口导流通道10和多个平行布置的换热通道20，入口导流通道10设置在换热板片的入口部，换热通道20设置在换热板片的主体部，入口导流通道10和换热通道20在靠近换热板片的入口处交汇，且二者的中心线之间的夹角θ1大于90度，流体从入口导流通道10流入换热板片，入口导流通道10将进入换热板片的流体分流至各换热通道20中，入口导流通道10的数量小于换热通道20的数量；各换热通道20的入口端面具有倾斜度，与竖直方向之间均具有夹角θ2，竖直方向与各换热通道20的中心线垂直。优选地，入口导流通道10和换热通道20均通过蚀刻或机加工方式设置在换热板片上。优选地，各换热通道20的入口端面与竖直方向之间的夹角θ2为零，对应同一入口导流通道10的相邻两换热通道20之间的分流肋整体向内缩进一定距离δ。
本发明旨在对给定入口导流通道10与换热通道20整体的夹角θ1情况下的入口段分流设计优化，通过流动数值仿真所得结果如下：
在给定入口宽度的条件下，采用一个入口导流通道10对应几个或多个换热通道20的方式，可以降低入口导流段的压降。采用一对多的方式可以对管道中的流体流动进行有效的控制，防止流体涌入下侧流道，从而使流量均匀分配。
在给定入口导流通道10与换热通道20整体的夹角θ1，且换热通道20入口端面与垂直方向夹角θ2为0的情况下，将换热通道20的分流肋整体向内缩进一定距离δ，可以得到较为均匀的流量分配。
针对给定条件，建立不同缩进的结构形式进行流动仿真。图2(A)～图2(D)的结果表明，在两分流肋缩进δ1、δ2均为0.3mm时，表现出了最均匀的流量分配。不同的分流肋缩进量使得分流肋在适当位置对入口导流管道10中的流体分流，避免流体过于集中于某个换热管道20，从而均匀换热管道20中的流量分配。
本发明采用的单个换热通道流量不均匀度的定义如下：
不同换热通道的流量不均匀度绘制如图3所示。从图3中可以看出，通过对分流肋缩进量的改变，不同结构的流量不均匀度是不同的。其中，第5种结构表现出了最小的不均匀度。图2(A)～图2(D)和图3说明，给定条件下，恰当的换热通道肋缩进值可以使流量分配均匀。
给定入口导流通道10与换热通道20整体的夹角θ1时，增加换热通道20入口端面与垂直方向夹角θ2，使得入口导流通道10入口端面与导流通道20连接处的夹角更为缓和，可以有效均匀各换热通道中的流量。由图4针对结构优化后的流速云图可知，在入口导流通道10与换热通道20有一定夹角的情况下，将换热通道20入口端面与垂直方向的夹角θ2适当增加，使得流体的转向较为缓和，肋片可以有效承接来流，从而实现流量的均匀分配。
在给定入口导流通道10与换热通道20整体的夹角θ1和换热通道入口端面与垂直方向夹角θ2的情况下，改变通道分流肋的缩进量δ可以均匀流量分配。表5中是不同缩进量下的模拟结果。可以看出，在换热通道入口端面与导流通道连接处有缓和夹角θ2时，不同的肋缩进量δ同样可以改变流体的流量分配，从而均匀管道中的流量分配。
图6中表示了图5中的三种结构的不均匀度。由图中可以看出，结构4不缩进分流肋，表现出的不均匀最大，而结构7所表现出的不均匀度最小，有较好的流量均匀性。由图5和图6可知，在给定入口导流通道10与换热通道20整体的夹角θ1和换热通道20入口端面与垂直方向夹角θ2的情况下，改变分流肋的缩进量δ可以有效改善流量分配不均的情况。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种印刷电路板换热器入口分流处结构，包括设置在同一换热板片上的若干平行布置的入口导流通道和多个平行布置的换热通道，所述入口导流通道设置在换热板片的入口部，所述换热通道设置在换热板片的主体部，所述入口导流通道和换热通道在靠近所述换热板片的入口处交汇，且二者的中心线之间的夹角θ1大于90度，流体从所述入口导流通道流入换热板片，所述入口导流通道将流体分流至各所述换热通道中，其特征在于，
所述入口导流通道的数量小于所述换热通道的数量；
所述导流通道和换热通道均通过蚀刻或机加工方式设置在换热板片上。
2.根据上述权利要求所述的印刷电路板换热器入口分流处结构，其特征在于，对应同一入口导流通道的相邻两换热通道之间的分流肋向内缩进一定距离δ。
3.根据上述权利要求所述的印刷电路板换热器入口分流处结构，其特征在于，对应同一入口导流通道的不同分流肋向内缩进的距离δ不同。
4.根据上述权利要求所述的印刷电路板换热器入口分流处结构，其特征在于，各所述换热通道的入口端面具有倾斜度，与竖直方向之间均具有夹角θ2，所述竖直方向与各所述换热通道的中心线垂直。
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