[发明专利]一种用于减小应力的印刷电路板换热器芯体

说明书

一种用于减小应力的印刷电路板换热器芯体，包括若干带有热流体通道的热板片和冷流体通道的冷板片；所述热板片和冷板片的上下两面分别为具有带有半圆弧的面A和平面B，带有半圆弧的面A和带有半圆弧的面A对称连接，形成圆截面通道；所述平面B与平面B连接，构成冷热流体通道间的壁面。本发明能大幅度减小芯体所受的应力，也能减小芯体体积，使得换热器结构更加紧凑，能承受更大压力和更高温度。

技术领域

本发明涉及换热装置技术领域，特别涉及一种用于减小应力的印刷电路板换热器芯体。

背景技术

印刷电路板换热器(printed circuit heat exchanger,PCHE)因结构紧凑，耐高温高压，单位体积换热量大等特点被广泛应用在化工、航空航天、石油、电力、制冷等诸多领域。作为印刷电路板换热器的核心部件，芯体提供了冷热(低温、高温)流体流动换热的场所，承受着换热流体的高温与高压。工业中通常采用光化学蚀刻的方法在金属板片上蚀刻出当量直径1mm左右的半圆形微通道，构成冷热板片，再通过扩散焊接技术将冷热板片依次连接形成芯体。

由于长时间工作在高温或高压环境，芯体长期承受高压工质带来的机械应力和温度场中金属材料不能自由热胀冷缩引起的热应力。尤其是在下一层板片半圆通道和上一层板片底部的连接处，半圆的圆弧和直径构成了两个导致应力集中的尖角，如图1所示，尽管扩散焊接时尖角会有微小的圆弧过渡，但尖角处的机械应力和热应力还是远大于其余位置，极易引起局部的过度塑性变形，导致材料失效芯体报废。通常情况下温度越高，金属材料的许用应力越低，对于一些高温条件下(如高温气冷堆，高温工质的温度在1100K以上)工作的印刷电路板换热器，如何降低芯体所受应力，保证芯体材料不失效，构成了一项新的技术挑战。

发明内容

为了克服以上技术问题，本发明的目的在于提供一种用于减小应力的印刷电路板换热器芯体，能大幅度减小芯体所受的应力，也能减小芯体体积，使得换热器结构更加紧凑，能承受更大压力和更高温度。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于减小应力的印刷电路板换热器芯体，包括若干带有热流体(高温流体)通道1′的热板片3′和冷流体(低温流体)通道2′的冷板片4′；

所述热板片3′和冷板片4′的上下两面分别为具有带有半圆弧的面A和平面B，带有半圆弧的面A和带有半圆弧的面A对称连接，形成圆截面通道；

所述平面B与平面B连接，构成冷热流体通道间的壁面。

进一步地，所述热板片3′和冷板片4′为金属板片。

进一步地，所述热流体(高温流体)通道1′和冷流体(低温流体)通道2′采用光化学蚀刻方法在金属板片上蚀刻出半圆截面的微通道，沿流动方向通道的形状可以是直线、正(余)弦、Z(之)字形或其他组合形式，蚀刻完的金属板片构成热板片3′和冷板片4′。

进一步地，所述热板片3′和冷板片4′在扩散焊接时两片热板片3′或冷板片4′的A面和A面对称连接。

进一步地，所述热板片3′和冷板片4′在扩散焊接时热板片3′的B面和冷板片4′的B面连接。

进一步地，所述热板片3′和冷板片4′依次周期性连接形成完整芯体且去除了盖板5。

本发明的有益效果：

本发明所述的一种用于减小应力的印刷电路板换热器芯体，在传统半圆截面通道板片蚀刻工艺的基础上，将扩散焊接的表面进行调整，从而使原有的半圆截面通道变为新的圆形截面通道，消除了半圆截面圆弧与平面连接处的尖角，大幅度减小了冷热流体通道的热应力与机械应力，使芯体在材料不变的基础上能承受更高的温度和压力，工艺简单。