一种印刷电路板式换热器

本申请涉及换热器的领域，尤其是涉及一种印刷电路板式换热器。

背景技术：

1、换热器是石油化工、能源动力等领域的重要设备之一。目前，大部分热量都要通过换热器进行转换。因此，换热器性能的优劣直接影响到各领域综合能耗的高低。印刷电路板式换热器具有结构紧凑、换热效率高、能承受高温高压等特点。印刷电路板式换热器常用的加工方法是在换热板片上加工出微小通道，然后将换热板片叠加，并在上下面加上实心盖板，通过真空扩散焊接形成换热芯体，最后焊接封头形成完整换热器。

2、目前，印刷电路板换热器属于间壁式换热器，其换热效率与传热过程的热阻有关，主要包括热侧流体热阻rhot、固体壁面热阻rw、冷侧流体热阻rcold。其中，热侧流体热阻和冷侧流体热阻通过增大流体流速、改变流体通道结构形式等方法来降低，而固体壁面热阻无太好的方法，导致换热器整体热阻较高，传热效率提升难度加大。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种印刷电路板式换热器，解决了现有技术中的问题，提升板式换热器固体壁面部分的热量传递效率，最大限度降低固体壁面热阻。

2、本申请提供的一种印刷电路板式换热器采用如下的技术方案：

3、一种印刷电路板式换热器，包括热流体介质通道、冷流体介质通道以及位于热流体介质通道和冷流体介质通道之间的固体板片，所述固体板片内设有容纳空腔，所述容纳空腔填充有多孔介质，且在所述多孔介质靠近冷流体介质通道的侧面和容纳空腔的内壁之间设有气体介质通道，所述多孔介质和气体介质通道连通，所述多孔介质内填充有液态相变材料；

4、其中，热流体介质通道内的热流体加热所述多孔介质中的液态的相变材料，相变材料气化后的气体流动至气体介质通道，冷流体介质通道的冷流体对气体介质通道中的气态相变材料冷却，气态相变材料冷却液化后在多孔介质的毛细力作用下吸附进入多孔介质中。

5、可选的，所述多孔介质采用金属粉末或金属丝网烧结形成多孔结构，所述多孔介质外表面焊接有金属薄片，所述金属薄片包裹所述多孔介质，所述金属薄片围成的空腔作为容纳空腔，所述金属薄片和所述冷流体介质通道相邻的侧壁和所述多孔介质之间设置所述气体介质通道，所述多孔介质对应冷流体介质通道的侧壁上设有第一凹槽，所述第一凹槽作为气体介质通道。

6、可选的，所述金属薄片的外侧面上设有流体凹槽，若干个所述金属薄片重叠，一个所述金属薄片上的所述流体凹槽和相邻的金属薄片围成热流体介质通道或冷流体介质通道。

7、可选的，所述金属粉末或金属丝网的材质为铜、不锈钢或铝。

8、可选的，所述流体凹槽通过在金属薄片上通过刻蚀或机械加工形成。

9、可选的，所述金属薄片的厚度范围为1-5mm。

10、可选的，印刷电路板式换热器为直型印刷电路板式换热器或之字型印刷电路板式换热器，所述直型印刷电路板式换热器或之字型印刷电路板式换热器的热流体介质通道和冷流体介质通道的水力直径范围为0.5-50mm，相邻的热流体介质通道之间固体材料壁厚或相邻的冷流体介质通道之间的之间固体材料壁厚范围5-10mm。

11、可选的，印刷电路板式换热器为翼型印刷电路板式换热器或s型印刷电路板式换热器，所述翼型印刷电路板式换热器的换热板上设有多个间隔设置的呈翼型的结构块，所述s型印刷电路板式换热器的换热板上设有多个间隔设置的呈s型的结构块，所述结构块中空设置作为所述空腔结构，所述容纳空腔中设有所述多孔介质、所述液态相变材料和所述气体介质通道。

12、可选的，所述结构块的宽度范围为5-10mm、长度范围为5-20mm，所述结构块的流向间距范围为0.4-20mm，所述结构块的横向间距范围为0.4-20mm。

13、综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

14、热流体介质的热量通过固体板片传递到多孔介质内的液态相变材料，液态相变材料吸收热量相变成气态，气态的相变材料流动到靠近冷流体介质通道的气体介质通道处，冷流体介质对固体板片中的气态变材料的进行冷却，使气态的相变材料变成液体，在多孔介质的毛细力作用下流回多孔介质内部。通过以上方式，可以显著降低固体壁面的热阻，强化换热器的传热能力。

技术特征：

1.一种印刷电路板式换热器，其特征在于，包括热流体介质通道(1)、冷流体介质通道(2)以及位于热流体介质通道(1)和冷流体介质通道(2)之间的固体板片，所述固体板片内设有容纳空腔，所述容纳空腔填充有多孔介质(3)，且在所述多孔介质(3)靠近冷流体介质通道(2)的侧面和容纳空腔的内壁之间设有气体介质通道(4)，所述多孔介质(3)和气体介质通道(4)连通，所述多孔介质(3)内填充有液态相变材料；

2.根据权利要求1所述的印刷电路板式换热器，其特征在于，所述多孔介质(3)采用金属粉末或金属丝网烧结形成多孔结构，所述多孔介质(3)外表面焊接有金属薄片(5)，所述金属薄片(5)包裹所述多孔介质(3)，所述金属薄片(5)围成的空腔作为容纳空腔，所述金属薄片(5)和所述冷流体介质通道(2)相邻的侧壁和所述多孔介质(3)之间设置所述气体介质通道(4)，所述多孔介质(3)对应冷流体介质通道(2)的侧壁上设有第一凹槽，所述第一凹槽作为气体介质通道(4)。

3.根据权利要求2所述的印刷电路板式换热器，其特征在于，所述金属薄片(5)的外侧面上设有流体凹槽，若干个所述金属薄片(5)重叠，一个所述金属薄片(5)上的所述流体凹槽和相邻的金属薄片(5)围成热流体介质通道(1)或冷流体介质通道(2)。

4.根据权利要求2所述的印刷电路板式换热器，其特征在于，所述金属粉末或金属丝网的材质为铜、不锈钢或铝。

5.根据权利要求3所述的印刷电路板式换热器，其特征在于，所述流体凹槽通过在金属薄片(5)上通过刻蚀或机械加工形成。

6.根据权利要求3所述的印刷电路板式换热器，其特征在于，所述金属薄片(5)的厚度范围为1-5mm。

7.根据权利要求1所述的印刷电路板式换热器，其特征在于，印刷电路板式换热器为直型印刷电路板式换热器或之字型印刷电路板式换热器，所述直型印刷电路板式换热器或之字型印刷电路板式换热器的热流体介质通道(1)和冷流体介质通道(2)的水力直径范围为0.5-50mm，相邻的热流体介质通道(1)之间固体材料壁厚或相邻的冷流体介质通道(2)之间的之间固体材料壁厚范围5-10mm。

8.根据权利要求1所述的印刷电路板式换热器，其特征在于，印刷电路板式换热器为翼型印刷电路板式换热器或s型印刷电路板式换热器，所述翼型印刷电路板式换热器的换热板上设有多个间隔设置的呈翼型的结构块，所述s型印刷电路板式换热器的换热板上设有多个间隔设置的呈s型的结构块，所述结构块中空设置作为所述空腔结构，所述容纳空腔中设有所述多孔介质(3)、所述液态相变材料和所述气体介质通道(4)。

9.根据权利要求8所述的印刷电路板式换热器，其特征在于，所述结构块的宽度范围为5-10mm、长度范围为5-20mm，所述结构块的流向间距范围为0.4-20mm，所述结构块的横向间距范围为0.4-20mm。

技术总结
本申请提供了一种印刷电路板式换热器，属于换热器的技术领域，具体包括热流体介质通道、冷流体介质通道以及位于热流体介质通道和冷流体介质通道之间的固体板片，固体板片内设有容纳空腔，容纳空腔填充有多孔介质，且在多孔介质靠近冷流体介质通道的侧面和容纳空腔的内壁之间设有气体介质通道，多孔介质和气体介质通道连通，多孔介质内填充有液态相变材料；热流体介质通道内的热流体加热多孔介质中的液态的相变材料，相变材料气化后的气体流动至气体介质通道，冷流体介质通道的冷流体对气体介质通道中的气态相变材料冷却，气态相变材料冷却液化后进入多孔介质中。本申请提升板式换热器固体壁面部分的热量传递效率，最大限度降低固体壁面热阻。

技术研发人员：成克用,李勋锋,周敬之,陈俊霖,淮秀兰
受保护的技术使用者：中国科学院工程热物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/9/12