一种适合圆筒布置的串联PCHE换热器及换热方法与流程

本发明属于换热装置技术领域，涉及一种适合圆筒布置的串联pche换热器及换热方法。

背景技术：

印刷电路板式换热器(printedcircuitheatexchanger,pche)属于微通道板式换热器范畴。pche具有结构紧凑、耐高温、耐高压、安全可靠等优点，在制冷空调、石油天然气、核工业、化工工业、电力工业等领域应用广泛。

目前常见的pche换热器多为方形，且进出口管口分布在换热器上4个不同侧面，这样换热器进出口管道比较分散，占据空间较大。另外，一般来说一个pche换热器只实现一个回路的换热器功能，几个回路多次换热需要多个独立的pche换热器来实现，这样会出现更多的换热器进出口连接管，占据更多空间。

在某些特殊应用场合，例如舰船、海上平台等，由于空间狭小，且对布置形状有特殊要求时，普通的方形独立pche换热器空间利用率太低，需要特殊设计的换热器来满足特殊需求。

技术实现要素：

为了解决以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种适用于圆筒形布置要求的紧凑式串联pche换热器及换热方法，该换热器以圆筒形布置为空间布置要求，以超临界co2循环发电系统为应用背景，该换热器的特点是将回热器与预冷器合二为一，用一个换热器来实现，并且该换热器的所有对外接口都在该换热器的前端盖上，换热器其他侧面没有进出口。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种适合圆筒布置的串联pche换热器，所述换热器能够实现超临界co2发电系统中回热器与预冷器的功能，整体呈圆柱状，包括从前到后依次通过真空扩散焊连接为整体的前盖板a、若干热介质板片b、若干冷介质板片c和后盖板d，所述热介质板片b和冷介质板片c均为金属板面上蚀刻微通道的板片，所述热介质板片b和冷介质板片c间隔分布；

所述热介质板片b和冷介质板片c的相同位置上均分布有co2热侧入口1、co2冷侧出口2、co2冷侧出口回程口3、冷却水入口4、co2热侧出口回程口6、co2热侧出口7、co2冷侧入口8、冷却水出口回程口9和冷却水出口10；在前盖板a上与热介质板片b和冷介质板片c的相同位置上有co2热侧入口1、co2冷侧出口回程口3、冷却水入口4、co2热侧出口回程口6、co2冷侧入口8和冷却水出口回程口9；在后盖板d上与热介质板片b和冷介质板片c的相同位置上有co2冷侧出口2、co2冷侧出口回程口3、co2热侧出口回程口6、co2热侧出口7、冷却水出口回程口9和冷却水出口10；

所述换热器的对外接口共六个，全部布置在前盖板a一侧，前盖板a上的co2热侧入口1连接换热器外部的co2热侧入口管道，co2冷侧出口回程口3连接外部的co2冷侧出口管道，冷却水入口4连接外部的冷却水入口管道，co2热侧出口回程口6连接外部的co2热侧出口管道，co2冷侧入口8连接外部的co2冷侧入口管道，冷却水出口回程口9连接外部冷却水出口管道。

所述后盖板d上焊接三个折流封头e，三个折流封头e分别连通co2热侧出口7与co2热侧出口回程口6，连通冷却水出口10与冷却水出口回程口9，连通co2冷侧出口2与co2冷侧出口回程口3。

所述前盖板a、若干热介质板片b、若干冷介质板片c和后盖板d上沿轴向同一位置处均设置有隔热减重孔5。

所述一种适合圆筒布置的串联pche换热器的换热方法，高温co2由前盖板a的co2热侧入口1流入换热器，分散于各个热介质板片b，在热介质板片b中沿微通道流动，再从热介质板片b的co2热侧出口7汇集流出，流动至后盖板d的折流封头e，在折流封头e中折向从co2热侧出口回程口6由后向前流动至前盖板a连通的co2热侧出口外部管道；

低温co2由前盖板a的co2冷侧入口8流入换热器，分散于各个冷介质板片c的co2通道，在冷介质板片c中沿微通道流动，再从冷介质板片c的co2冷侧出口2汇集流出，流动至后盖板d的折流封头e，在折流封头e中折向从co2冷侧出口回程口3由后向前流动至前盖板a连通的co2冷侧出口外部管道；

冷却水由前盖板a的冷却水入口4流入换热器，分散于各个冷介质板片c的微通道，在冷介质板片c中沿微通道流动，再从冷介质板片微的冷却水侧出口10汇集流出，流动至后盖板d的折流封头e，在折流封头e中折向从冷却水出口回程口9由后向前流动至前盖板a连通的冷却水出口外部管道；实现换热。

本发明具有以下有益效果：

(1)将回热器和预冷器合二为一：本发明在一个圆柱形换热器中集成了回热器和预冷器两个换热器，回热器co2热侧出口与预冷器co2侧入口即换热器热介质板片通道，不存在单独的进出口。这样的布置最大限度的利用了圆柱形空间，满足圆柱形空间布置的特殊需求。

(2)换热器所有进出口都汇集到换热器前盖板一侧，圆柱形侧面和后盖板一侧没有进出口，因此换热器周围无需管道经过，最大限度的节省了空间。

附图说明

图1为超临界co2发电系统示意图。

其中，1-1为发电机、2-1为压缩机、3-1为透平、4-1为回热器、5-1为预冷器、6-1为冷却水出口管道、7-1为co2冷侧出口管道、8-1为co2热侧入口管道、9-1为co2冷侧入口管道、10-1为co2热侧出口管道、11-1为冷却水入口管道。

图2为换热器板片结构示意图。

其中，a为中空圆筒、b为前盖板、c为热介质板片、d为冷介质板片、e为后盖板。

图3为冷介质板片通道及进出口示意图。

图4为热介质板片通道示意图。图5为后盖板及折流封头示意图。

图6为前盖板管口示意图。

图7为后盖板管口示意图。

其中，1为co2热侧入口、2为co2冷侧出口、3为co2冷侧出口回程口、4为冷却水入口、5为隔热减重孔、6为co2热侧出口回程口、7为co2热侧出口、8为co2冷侧入口、9为冷却水出口回程口、10为冷却水出口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如超临界co2系统示意图1中所示，本发明换热器可以实现超临界co2发电系统中回热器4-1余预冷器5-1的功能。该系统中回热器4-1热侧co2来自透平3-1排气，经回热器4-1、预冷器5-1放热后由预冷器热侧排出，进入压缩机2-1，压缩机2-1出口co2进入回热器4-1冷侧入口，吸热后由冷侧出口排出，预冷器5-1水侧进出口连接系统外冷却水供水和排水。

如图2所示，本发明一种适合圆筒布置的串联pche换热器，整体呈圆柱状，包括从前到后依次通过真空扩散焊连接为整体的前盖板a、若干热介质板片b、若干冷介质板片c和后盖板d，所述热介质板片b和冷介质板片c均为金属板面上蚀刻微通道的板片，所述热介质板片b和冷介质板片c间隔分布。

如图3和图4所示，所述热介质板片b和冷介质板片c的相同位置上均分布有co2热侧入口1、co2冷侧出口2、co2冷侧出口回程口3、冷却水入口4、co2热侧出口回程口6、co2热侧出口7、co2冷侧入口8、冷却水出口回程口9和冷却水出口10。

如图6所示，在前盖板a上与热介质板片b和冷介质板片c的相同位置上有co2热侧入口1、co2冷侧出口回程口3、冷却水入口4、co2热侧出口回程口6、co2冷侧入口8和冷却水出口回程口9。

如图7所示，在后盖板d上与热介质板片b和冷介质板片c的相同位置上有co2冷侧出口2、co2冷侧出口回程口3、co2热侧出口回程口6、co2热侧出口7、冷却水出口回程口9和冷却水出口10。

所述换热器的对外接口共六个，如图2和图6所示，全部布置在前盖板a一侧，前盖板a上的co2热侧入口1连接换热器外部的co2热侧入口管道，co2冷侧出口回程口3连接外部的co2冷侧出口管道，冷却水入口4连接外部的冷却水入口管道，co2热侧出口回程口6连接外部的co2热侧出口管道，co2冷侧入口8连接外部的co2冷侧入口管道，冷却水出口回程口9连接外部冷却水出口管道。

如图5和图7所示，作为本发明的优选实施方式，所述后盖板d上焊接三个折流封头e，三个折流封头e分别连通co2热侧出口7与co2热侧出口回程口6，连通冷却水出口10与冷却水出口回程口9，连通co2冷侧出口2与co2冷侧出口回程口3。

作为本发明的优选实施方式，所述前盖板a、若干热介质板片b、若干冷介质板片c和后盖板d上沿轴向同一位置处均设置有隔热减重孔5。

如图2所示，本发明所述的一种适合圆筒布置的串联pche换热器的换热方法，高温co2由前盖板a的co2热侧入口1流入换热器，分散于各个热介质板片b，在热介质板片b中沿微通道流动，再从热介质板片b的co2热侧出口7汇集流出，流动至后盖板d的折流封头e，在折流封头e中折向从co2热侧出口回程口6由后向前流动至前盖板a连通的co2热侧出口外部管道；低温co2由前盖板a的co2冷侧入口8流入换热器，分散于各个冷介质板片c的co2通道，在冷介质板片c中沿微通道流动，再从冷介质板片c的co2冷侧出口2汇集流出，流动至后盖板d的折流封头e，在折流封头e中折向从co2冷侧出口回程口3由后向前流动至前盖板a连通的co2冷侧出口外部管道；冷却水由前盖板a的冷却水入口4流入换热器，分散于各个冷介质板片c的微通道，在冷介质板片c中沿微通道流动，再从冷介质板片微的冷却水侧出口10汇集流出，流动至后盖板d的折流封头e，在折流封头e中折向从冷却水出口回程口9由后向前流动至前盖板a连通的冷却水出口外部管道；实现换热。

以上详细说明仅为本发明的较佳实施例，如换热器外部管道供给方向有变化，例如冷却水进出口在换热器后方，只需调整调整前后盖板上封头位置，以及连接管位置即可，不能以此限定本发明的范围。即凡是依据本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围之内。