CN116697785A - 一种三流体印刷电路板式换热器芯体及汽化装置 - Google Patents
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Abstract
一种三流体印刷电路板式换热器芯体，由多个换热器芯体单元叠加并通过真空扩散焊技术焊接而成，换热器芯体单元从上至下包括隔板、双面刻蚀流道板和沿中心翻转180°的双面刻蚀流道板；隔板的下表面刻蚀有多条平行的Z字形流道；所述双面刻蚀流道板的上表面均刻蚀有多条平行的Z字形流道，与所述隔板叠加后内部形成具有封闭空腔且两端开口的Z字形柱体流道；双面刻蚀流道板的下表面刻蚀有多条平行的单流道，与所述沿中心翻转180°的双面刻蚀流道板叠加后内部形成具有封闭空腔且两端开口的直通形流道。本发明在不增加加工难度和成本的情况下，增大了流道面积，实现三流体同时热交换，提高LNG冷能利用效率。
Description
技术领域
本发明涉及换热装置技术领域，特别涉及液化天然气冷能发电***的三流体印刷电路板式换热器汽化装置。
背景技术
全球能源消费正在向绿色、低碳、清洁的方向转型，液化天然气(LiquefiedNatural Gas,LNG)作为最清洁的化石燃料之一，已成为应对气候变化、推动能源转型的必然选择。在传统再气化工艺中，LNG携带的冷量(830～860kJ/kg)被海水或空气带走，不仅造成极大的能源浪费，而且会对周围海域或站区的环境造成冷污染。根据其发展趋势和巨大的潜在应用价值，合理利用这部分能量对节约能源和保护环境有重要意义。在诸多冷能利用方式中，冷能发电是一种冷能利用效率较高，且具有实用价值的方法。
印刷电路板式换热器(Printed Circuit Heat Exchanger,PCHE)是一种高效紧凑式微通道换热器，其利用化学蚀刻工艺和真空扩散焊技术，具有传热能力强、耐压耐温、紧凑性好以及易于模块化等特点。广泛应用于化学工艺、燃料加工、核能发电、电子冷却等需要高效传热的工业领域。
三流体换热器是指在单体换热器中实现三股流体之间的热量传递，能够满足两股以上的流体换热场合需求，具有结构紧凑、降低***结构复杂性等优点。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于冷能发电的三流体印刷电路板式汽化装置，能够在降低设备制造成本的同时，实现三种流体在不同工况下同时进行高效换热，有效提高LNG冷能利用效率，且实现***效率的提高与***结构复杂性之间的平衡。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种三流体印刷电路板式换热器芯体，其特点在于，由多个换热器芯体单元叠加并通过真空扩散焊技术焊接而成，所述换热器芯体单元从上至下包括隔板、双面刻蚀流道板和沿中心翻转180°的双面刻蚀流道板；
所述隔板的下表面刻蚀有多条平行的流道；
所述双面刻蚀流道板的上表面均刻蚀有多条平行的形流道，与所述隔板叠加后内部形成具有封闭空腔且两端开口的柱体流道；
所述双面刻蚀流道板的下表面刻蚀有多条平行的单流道，与所述沿中心翻转180°的双面刻蚀流道板叠加后内部形成具有封闭空腔且两端开口的直通形流道。
进一步，所述双面蚀刻流道板的单流道为沿该双面蚀刻流道板长度方向上开设的若干平行的直流道。
所述流道为任意周期性曲线结构，包括Z字形、锯齿波浪形、正弦形、余弦形或S形，该流道截面形状包含圆形、椭圆形、梭形、半圆、半椭圆、矩形、椭圆形或梯形。
进一步，所述Z字形流道的流道截面形状为圆形或半圆形。
本发明还提供一种三流体印刷电路板式汽化装置，包括循环泵、蒸发器、膨胀机，其特点在于，还包括上述所述三流体印刷电路板式换热器芯体。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)基于单级有机朗肯循环(ORC)和回热式ORC***，采用三流体印刷电路板式换热器将冷凝器和回热器结合，实现三流体同时进行热交换；
2)在降低设备制造成本的同时，有效提高了LNG冷能利用效率，且实现了***效率的提高与***结构复杂性之间的平衡。
3)在不增加加工难度和成本的情况下，增大了流道面积，且适用于清洁度较低的工质，有效扩展了印刷电路板式换热器的使用范围。
4)在于不增加真空扩散焊的难度的同时，解决了换热器芯体强度不足，结构不够紧凑，换热效率降低等问题。
5)在采用双面蚀刻流道板及隔板的组合流道(直通形+Z字形)，增加了换热面积的同时，增大了流动的扰动性，增强换热效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，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为本发明三流体印刷电路板式换热器芯体的结构示意图；
图2为本发明三流体印刷电路板式换热器芯体的***图；
图3为本发明中双面刻蚀流道板的正面示意图；
图4为本发明中双面刻蚀流道板的反面示意图；
图5为液化天然气冷能发电的工艺流程图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
请参阅图1，图1为本发明三流体印刷电路板式换热器芯体的结构示意图，如图所示，一种三流体印刷电路板式换热器芯体，由多个换热器芯体单元叠加并通过真空扩散焊技术焊接而成。所述换热器芯体单元从上至下包括隔板1、双面刻蚀流道板2和沿中心翻转180°的双面刻蚀流道板2,参见图2。所述隔板1的下表面刻蚀有多条平行的Z字形流道11。
请参阅图3和图4，图3为本发明中双面刻蚀流道板的正面示意图，图4为本发明中双面刻蚀流道板的反面示意图，如图所示，所述双面刻蚀流道板2的上表面均刻蚀有多条平行的Z字形流道21，与所述隔板1叠加后内部形成具有封闭空腔且两端开口的Z字形柱体流道(见图2)。所述双面刻蚀流道板2的下表面刻蚀有多条平行的单流道22，与所述沿中心翻转180°的双面刻蚀流道板2叠加后内部形成具有封闭空腔且两端开口的直通形流道(见图2)。
三流体印刷电路板式换热器芯体中直通形柱体直流道为热流股，双面刻蚀流道板Z字形流股为冷流股，中心翻转180°的双面刻蚀流道板Z字形流股为回热流股(另一股冷流)；冷流股和回热流股均从热流股吸热，继而达到设计温度。
1、在增加换热流股的同时，不增加换热板芯体的制造难度和形式多样化，在满足高效换热的基础上保持换热芯体形式简约，加工方便；
2、直通形流道的热流股保证了两股冷流换热所需的换热面积；
两股半圆形Z字形流道使冷流在换热过程中有利于增强边界层扰动，壁面剪切流中的扰动逐渐增长，使流动失稳继而形成紊流，保证充分换热效果。
图5为液化天然气冷能发电的工艺流程图，如图所示，一种适用于冷能发电的三流体印刷电路板式汽化装置，包含：循环泵11、蒸发器12、膨胀机13和三流体换热器14。
Claims (4)
1.一种三流体印刷电路板式换热器芯体，其特征在于，由多个换热器芯体单元叠加并通过真空扩散焊技术焊接而成，所述换热器芯体单元从上至下包括隔板、双面刻蚀流道板和沿中心翻转180°的双面刻蚀流道板；
所述隔板(1)的下表面刻蚀有多条平行的流道(11)；
所述双面刻蚀流道板(2)的上表面均刻蚀有多条平行的流道(21)，与所述隔板(1)叠加后内部形成具有封闭空腔且两端开口的柱体流道；
所述双面刻蚀流道板(2)的下表面刻蚀有多条平行的单流道(22)，与所述沿中心翻转180°的双面刻蚀流道板(2)叠加后内部形成具有封闭空腔且两端开口的直通形流道。
2.根据权利要求1所述的三流体印刷电路板式换热器芯体，其特征在于，所述双面蚀刻流道板的单流道(22)为沿该双面蚀刻流道板长度方向上开设的若干平行的直流道。
3.根据权利要求1或2所述的三流体印刷电路板式换热器芯体，其特征在于，所述流道(11和21)为任意周期性曲线结构，包括Z字形、锯齿波浪形、正弦形、余弦形或S形，该流道截面形状包含圆形、椭圆形、梭形、半圆、半椭圆、矩形、椭圆形或梯形。
4.一种三流体印刷电路板式汽化装置，包括循环泵(11)、蒸发器(12)、膨胀机(13)，其特征在于，还包括权利要求1-3任一所述三流体印刷电路板式换热器芯体。
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| CN202310794657.9A CN116697785A (zh) | 2023-06-30 | 2023-06-30 | 一种三流体印刷电路板式换热器芯体及汽化装置 |
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| CN202310794657.9A CN116697785A (zh) | 2023-06-30 | 2023-06-30 | 一种三流体印刷电路板式换热器芯体及汽化装置 |
Publications (1)
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| CN116697785A true CN116697785A (zh) | 2023-09-05 |
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| CN (1) | CN116697785A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117968416A (zh) * | 2024-04-01 | 2024-05-03 | 中国核动力研究设计院 | 一种三向流微通道紧凑换热器及其使用方法 |
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2023
- 2023-06-30 CN CN202310794657.9A patent/CN116697785A/zh active Pending
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