CN111928689A - 一种具有消声功能的印刷电路板式换热器 - Google Patents

一种具有消声功能的印刷电路板式换热器 Download PDF

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CN111928689A CN202010718953.7A CN202010718953A CN111928689A CN 111928689 A CN111928689 A CN 111928689A CN 202010718953 A CN202010718953 A CN 202010718953A CN 111928689 A CN111928689 A CN 111928689A
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Abstract

本发明实施例提供一种具有消声功能的印刷电路板式换热器，包括多个换热板；换热板中设有换热通道，换热通道中设有进口弯头和/或出口弯头，至少一换热板的进口弯头或出口弯头处安装有弯头吸声结构；弯头吸声结构包括多个相互平行安装的导流弧以及包裹在导流弧外具有吸声性能的导流弧覆层；弯曲方向外侧安装的导流弧之间的间距大于弯曲方向内侧安装的导流弧之间的间距。本发明提供的印刷电路板式换热器，通过在换热板的进口弯头或出口弯头处安装弯头吸声结构，借助圆弧导流原理设置多个相互平行安装的导流弧以及导流弧覆层，并按照冷却工质阻力最小原则调整内外侧的导流弧间距，有效降低冷却工质的流动阻力和驱动设备振动噪声。

Description

一种具有消声功能的印刷电路板式换热器
技术领域
本发明涉及紧凑换热器设计技术领域，尤其涉及一种具有消声功能的印刷电路板式换热器。
背景技术
印刷电路板式换热器(Printed Circuit Heat Exchanger，简称PCHE)是采用光电化学刻蚀工艺在金属换热板上形成流体通道，换热板之间通过叠置扩散焊接黏合组装成整体换热器芯体新型换热器，一般而言，PCHE通道内径为0.1-4.0mm，单位体积换热面积可高达2500m2/m3，换热效率高达95％，相同换热功率下，PCHE的重量、体积仅为传统管壳式换热器的1/5和1/8左右，具有换热板通道布置灵活、结构紧凑、体积小、换热效率高和高温高压适应性强等优点，在蒸汽动力***、核电、太阳能光热发电和燃料电池等领域具有潜在的应用前景。
通常情况下，印刷电路板式换热器的冷流体侧上游安装有风机、压缩机和泵等动态设备，以驱动冷流体工质。这些动态设备在运行过程中会由于旋转部件与流动工质之间的耦合作用产生流噪声，并以冷流体为载体传递到排放口，产生噪音污染。另一方面，由于印刷电路板式换热器的通流阻力较传统冷却器更大，因此要求各种动态设备需要提供更高的驱动压头，导致上述动态设备本身功率较大、振动噪声较强。
发明内容
本发明实施例提供一种具有消声功能的印刷电路板式换热器，用以解决现有具有消声功能的印刷电路板式换热器振动噪声较大的问题。
本发明实施例提供一种具有消声功能的印刷电路板式换热器，包括：
多个换热板；所述换热板中设有换热通道，所述换热通道中设有进口弯头和/或出口弯头，至少一所述换热板的所述进口弯头或所述出口弯头处安装有弯头吸声结构；
其中，所述弯头吸声结构包括：多个相互平行安装的导流弧以及包裹在所述导流弧外具有吸声性能的导流弧覆层；弯曲方向外侧安装的所述导流弧之间的间距大于弯曲方向内侧安装的所述导流弧之间的间距。
根据本发明一个实施例的具有消声功能的印刷电路板式换热器，换热通道中还设有流体进口、进口分配腔、出口分配腔、进口分流结构、出口分流结构和流体出口；
所述流体进口依次通过所述进口弯头、所述进口分配腔、所述进口分流结构、所述出口分流结构、所述出口分配腔、所述出口弯头与所述流体出口连通。
根据本发明一个实施例的具有消声功能的印刷电路板式换热器，所述进口分流结构和出口分流结构的结构相同，均包括：多个T形板；
多个所述T形板依次正反交替间隔安装，正反交替间隔安装的所述T形板之间设有与所述进口分配腔或所述出口分配腔连通的分流通道。
根据本发明一个实施例的具有消声功能的印刷电路板式换热器，所述换热通道中还设有进口折弯通道结构和出口折弯通道结构；
所述流体进口依次通过所述进口弯头、所述进口分配腔、所述进口分流结构、所述进口折弯通道结构、所述出口折弯通道结构、所述出口分流结构、所述出口分配腔、所述出口弯头与所述流体出口连通。
根据本发明一个实施例的具有消声功能的印刷电路板式换热器，所述进口折弯通道结构和出口折弯通道结构的结构相同，均包括：多个Z形板；
各所述Z形板相互间隔安装，间隔安装的所述Z形板之间设有与所述进口分流结构或所述出口分流结构连通的弯折通道。
根据本发明一个实施例的具有消声功能的印刷电路板式换热器，所述换热通道中还设有波纹通道结构；
所述流体进口通过所述进口弯头、所述进口分配腔、所述进口分流结构、所述进口折弯通道结构、所述波纹通道结构、所述出口折弯通道结构、所述出口分流结构、所述出口分配腔、所述出口弯头与所述流体出口连通。
根据本发明一个实施例的具有消声功能的印刷电路板式换热器，所述波纹通道结构包括：
多个通道微肋、多个波纹板和包裹在所述波纹板外具有吸声性能的波纹板覆层；各所述波纹板相互间隔设置，间隔安装的所述波纹板之间设有与所述进口折弯通道结构和所述出口折弯通道结构连通的波纹通道；所述波纹通道内安装有沿流动方向设置的多个所述通道微肋。
根据本发明一个实施例的具有消声功能的印刷电路板式换热器，所述换热板包括：相互重叠连接的冷流体换热板和热流体换热板；
所述冷流体换热板中设有所述换热通道，所述冷流体换热板对应的所述进口弯头和所述出口弯头处安装有所述弯头吸声结构。
根据本发明一个实施例的具有消声功能的印刷电路板式换热器，所述热流体换热板中设有热流体换热通道，所述热流体换热通道中设有设有热流体流体进口、热流体出口、热流体进口弯头、热流体出口弯头和热流体波纹通道结构；所述热流体流体进口依次通过所述热流体进口弯头、所述热流体波纹通道结构和所述热流体出口弯头与所述热流体出口连通。
根据本发明一个实施例的具有消声功能的印刷电路板式换热器，所述冷流体换热板和所述热流体换热板的数量均为多个，各所述冷流体换热板和所述热流体换热板依次交替重叠连接。
本发明提供的具有消声功能的印刷电路板式换热器，通过在换热板的进口弯头或出口弯头处安装弯头吸声结构，借助圆弧导流原理设置多个相互平行安装的导流弧以及导流弧覆层，并按照冷却工质阻力最小原则调整内外侧的导流弧间距，有效降低冷却工质的流动阻力和驱动设备振动噪声。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的换热板的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的弯头吸声结构的俯视图；
图3是本发明实施例提供的弯头吸声结构的侧视图；
图4是本发明实施例提供的进口分流结构和出口分流结构的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的进口折弯通道结构和出口折弯通道结构的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的波纹通道结构的俯视图；
图7是本发明实施例提供的波纹通道结构的侧视图；
图8是本发明实施例提供的具有消声功能的印刷电路板式换热器的正视图；
图9是本发明实施例提供的具有消声功能的印刷电路板式换热器的侧视图；
图10是本发明实施例提供的热流体换热板的结构示意图；
附图标记：
1、流体进口；2、流体出口；3、热流体进口；4、热流体出口；5、进口弯头；6、进口分配腔；7、进口分流结构；8、进口折弯通道结构；9、波纹通道结构；10、出口折弯通道结构；11、出口分流结构；12、出口分配腔；13、出口弯头；14、热流体出口弯头；15、热流体波纹通道结构；16、热流体进口弯头；100、冷流体进口法兰；200、冷流体出口法兰；300、热流体进口法兰；400、热流体出口法兰；501、导流弧；502、弧间流道；503、导流弧覆层；701、T形板；702、分流通道进口；703、分流通道；704、分流通道出口；801、Z形板；802、弯折通道；901、波纹板；902、波纹通道；903、波纹板覆层；904、通道微肋。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1描述本发明实施例提供的具有消声功能的印刷电路板式换热器，该具有消声功能的印刷电路板式换热器包括：多个换热板；换热板中设有换热通道，换热通道中设有进口弯头5或出口弯头13，或同时设有进口弯头5和出口弯头13。其中，至少一换热板的进口弯头5或出口弯头13处安装有弯头吸声结构。
如图2和图3所示，弯头吸声结构包括：多个相互平行安装的导流弧501以及包裹在导流弧501外具有吸声性能的导流弧覆层503。导流弧覆层503能够强化进口弯头5的消声效果。弯曲方向外侧安装的导流弧501之间的间距大于弯曲方向内侧安装的导流弧501之间的间距，即弧间流道502宽度按照冷却工质阻力最小原则布置，液体流过进口弯头5或出口弯头13处时，通过弯头吸声结构，能够借助圆弧导流原理降低冷却工质的流动阻力和驱动设备振动噪声，实现冷却工质在冷流体换热板的第一次消声。
本发明提供的具有消声功能的印刷电路板式换热器，通过在换热板的进口弯头或出口弯头处安装弯头吸声结构，借助圆弧导流原理设置多个相互平行安装的导流弧以及导流弧覆层，并按照冷却工质阻力最小原则调整内外侧的导流弧间距，有效降低冷却工质的流动阻力和驱动设备振动噪声。
基于上述实施例，如图1所示，本发明还提供一种具有消声功能的印刷电路板式换热器，换热通道中还设有流体进口1、进口分配腔6、出口分配腔12、进口分流结构7、出口分流结构11和流体出口2。流体进口1依次通过进口弯头5、进口分配腔6、进口分流结构7、出口分流结构11、出口分配腔12、出口弯头13与流体出口2连通。流体可从流体进口1进入，依次通过进口弯头5、进口分配腔6、进口分流结构7、出口分流结构11、出口分配腔12和出口弯头13，在流体出口2流出。借助扩张消声原理实现第二次消声。
其中，如图4所示，进口分流结构7和出口分流结构11的结构相同，均包括：多个T形板701。多个T形板701依次正反交替间隔安装，正反交替间隔安装的T形板701之间设有与进口分配腔6或出口分配腔12连通的分流通道703。分流通道703设有分流通道进口702和分流通道出口704，分流通道进口702与进口分配腔6连接，分流通道出口704与出口分配腔12连接。分流通道703用于将冷却工质均匀引入各换热通道，多个T形板701构成的T形迷宫对工质流噪声进行有效吸收。在将冷却工质引入到其后各个换热通道的同时，借助T形板701形成的T形迷宫通道能够实现第三次消声。
换热通道中还设有进口折弯通道结构8和出口折弯通道结构10。流体进口1依次通过进口弯头5、进口分配腔6、进口分流结构7、进口折弯通道结构8、出口折弯通道结构10、出口分流结构11、出口分配腔12、出口弯头13与流体出口2连通。
如图5所示，进口折弯通道结构8和出口折弯通道结构10的结构相同，均包括：多个Z形板801。各Z形板801相互间隔安装，间隔安装的Z形板801之间设有与进口分流结构7或出口分流结构11连通的弯折通道802。每个弯折通道802与对应的分流通道703连通，将冷却工质引入弯折通道802，借助Z形板801形成的Z形迷宫对工质流噪声进行有效吸收，实现第四次消声。
换热通道中还设有波纹通道结构9。流体进口1通过进口弯头5、进口分配腔6、进口分流结构7、进口折弯通道结构8、波纹通道结构9、出口折弯通道结构10、出口分流结构11、出口分配腔12、出口弯头13与流体出口2连通。
其中，如图6和图7所示，波纹通道结构9包括：多个通道微肋904、多个波纹板901和包裹在波纹板901外具有吸声性能的波纹板覆层903。波纹板覆层903有效强化波纹通道结构9的消声效果。各波纹板901相互间隔设置，间隔安装的波纹板901之间设有与进口折弯通道结构8和出口折弯通道结构10连通的波纹通道902。波纹通道902内安装有沿流动方向设置的多个通道微肋904，借助通道微肋904减阻原理减小冷却工质的流动阻力，能够降低动态驱动设备的扬程和振动噪声，实现第五次消声。
本实施例中，具有消声功能的印刷电路板式换热器由一系列含微细沟槽的换热板堆叠压焊连接形成，其中换热板包括相互重叠连接的冷流体换热板和热流体换热板。
如图8和图9所示，具有消声功能的印刷电路板式换热器包括冷流体进口法兰100、冷流体出口法兰200、热流体进口法兰300、热流体出口法兰400和冷却器本体。其中，冷流体进口法兰100和冷流体出口法兰200分别布置在右上侧和左下侧，热流体进口法兰300和热流体出口法兰400分别布置在右下侧和左上侧，使冷热流体形成相互逆流流动，增强换热效果。首先采用激光、化学蚀刻等方法在金属薄板上制造含微细沟槽的换热板，进而将换热板堆叠压焊形成。
由于驱动设备常设置在冷流体换热板上，本实施例以冷端安装驱动设备为例，利用冷流体换热板中的弯头吸声结构来实现降低冷却工质排放噪声的目的。
如图1所示，冷流体换热板中设有换热通道，冷流体换热板对应的进口弯头5和出口弯头13处安装有弯头吸声结构。流体进口1通过进口弯头5、进口分配腔6、进口分流结构7、进口折弯通道结构8、波纹通道结构9、出口折弯通道结构10、出口分流结构11、出口分配腔12、出口弯头13与流体出口2连通。流体进口1与冷流体进口法兰100连接，流体出口2与冷流体出口法兰200连接。
而热端的热流体换热板，如图10所示，热流体换热板中设有热流体换热通道，热流体换热通道中设有设有热流体进口3、热流体出口4、热流体进口弯头16、热流体出口弯头14和热流体波纹通道结构15。热流体进口3依次通过热流体进口弯头16、热流体波纹通道结构15和热流体出口弯头14与热流体出口4连通。热流体换热板与冷流体的换热板区别在于，热流体进口3与热流体进口法兰300连接，热流体出口连接热流体出口法兰400，仅需要设置热流体波纹通道结构15，由于驱动设备全在冷端，无需设置其它消声结构。
工作过程中，冷流体通过流体进口1进入进口弯头5，通过弯头吸声结构实现冷却工质在冷流体换热板的第一次消声。通过弯头吸声结构的冷却水进入进口分配腔6在实现冷却工质分配功能的同时，借助扩张消声原理实现二次消声。再进入进口分流结构7，将冷流体引入到其后各个换热通道，同时借助T形板701形成的T形迷宫通道能够实现第三次消声。然后冷流体在借助Z形板801形成的Z形迷宫对工质流噪声进行有效吸收，实现第四次消声。然后冷流体在借助波纹板901的消声原理能够实现第五次消声。再依次通过出口折弯通道结构10、出口分流结构11、出口分配腔12、出口弯头13进行相对应的消声作用，可以大幅抑制动态设备产生的流噪声沿具有消声功能的印刷电路板式换热器的传递。于此同时，热流体通过热流体进口3进入热流体进口弯头16，然后热流体依次通过热流体波纹通道结构15和热流体出口弯头14进入热流体出口4。冷流体和热流体的流动过程中，相互逆流流动，使得冷热流体可以快速进行换热。
在其它实施例中，冷流体换热板和热流体换热板的数量也可为多个，各冷流体换热板和热流体换热板依次交替重叠连接。
综上所述，本发明提供的具有消声功能的印刷电路板式换热器，通过在换热板的进口弯头或出口弯头处安装弯头吸声结构，借助圆弧导流原理设置多个相互平行安装的导流弧以及导流弧覆层，并按照冷却工质阻力最小原则调整内外侧的导流弧间距，有效降低冷却工质的流动阻力和驱动设备振动噪声。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种具有消声功能的印刷电路板式换热器，其特征在于，包括：
多个换热板；所述换热板中设有换热通道，所述换热通道中设有进口弯头和/或出口弯头，至少一所述换热板的所述进口弯头或所述出口弯头处安装有弯头吸声结构；
其中，所述弯头吸声结构包括：多个相互平行安装的导流弧以及包裹在所述导流弧外具有吸声性能的导流弧覆层；弯曲方向外侧安装的所述导流弧之间的间距大于弯曲方向内侧安装的所述导流弧之间的间距。
2.根据权利要求1所述的具有消声功能的印刷电路板式换热器，其特征在于，所述换热通道中还设有流体进口、进口分配腔、出口分配腔、进口分流结构、出口分流结构和流体出口；
所述流体进口依次通过所述进口弯头、所述进口分配腔、所述进口分流结构、所述出口分流结构、所述出口分配腔、所述出口弯头与所述流体出口连通。
3.根据权利要求2所述的具有消声功能的印刷电路板式换热器，其特征在于，所述进口分流结构和出口分流结构的结构相同，均包括：多个T形板；
多个所述T形板依次正反交替间隔安装，正反交替间隔安装的所述T形板之间设有与所述进口分配腔或所述出口分配腔连通的分流通道。
4.根据权利要求2所述的具有消声功能的印刷电路板式换热器，其特征在于，所述换热通道中还设有进口折弯通道结构和出口折弯通道结构；
所述流体进口依次通过所述进口弯头、所述进口分配腔、所述进口分流结构、所述进口折弯通道结构、所述出口折弯通道结构、所述出口分流结构、所述出口分配腔、所述出口弯头与所述流体出口连通。
5.根据权利要求4所述的具有消声功能的印刷电路板式换热器，其特征在于，所述进口折弯通道结构和所述出口折弯通道结构的结构相同，均包括：多个Z形板；
各所述Z形板相互间隔安装，间隔安装的所述Z形板之间设有与所述进口分流结构或所述出口分流结构连通的弯折通道。
6.根据权利要求4所述的具有消声功能的印刷电路板式换热器，其特征在于，所述换热通道中还设有波纹通道结构；
所述流体进口通过所述进口弯头、所述进口分配腔、所述进口分流结构、所述进口折弯通道结构、所述波纹通道结构、所述出口折弯通道结构、所述出口分流结构、所述出口分配腔、所述出口弯头与所述流体出口连通。
7.根据权利要求6所述的具有消声功能的印刷电路板式换热器，其特征在于，所述波纹通道结构包括：
多个通道微肋、多个波纹板和包裹在所述波纹板外具有吸声性能的波纹板覆层；各所述波纹板相互间隔设置，间隔安装的所述波纹板之间设有与所述进口折弯通道结构和所述出口折弯通道结构连通的波纹通道；所述波纹通道内安装有沿流动方向设置的多个所述通道微肋。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的具有消声功能的印刷电路板式换热器，其特征在于，所述换热板包括：相互重叠连接的冷流体换热板和热流体换热板；
所述冷流体换热板中设有所述换热通道，所述冷流体换热板对应的所述进口弯头和所述出口弯头处安装有所述弯头吸声结构。
9.根据权利要求8所述的具有消声功能的印刷电路板式换热器，其特征在于，所述热流体换热板中设有热流体换热通道，所述热流体换热通道中设有设有热流体流体进口、热流体出口、热流体进口弯头、热流体出口弯头和热流体波纹通道结构；所述热流体流体进口依次通过所述热流体进口弯头、所述热流体波纹通道结构和所述热流体出口弯头与所述热流体出口连通。
10.根据权利要求9所述的具有消声功能的印刷电路板式换热器，其特征在于，所述冷流体换热板和所述热流体换热板的数量均为多个，各所述冷流体换热板和所述热流体换热板依次交替重叠连接。
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