一種帶導流區和圓角的微通道板式換熱器芯體及其制造方法，由若干高溫介質板片、若干低溫介質板片以及若干端板沿板厚方向堆疊布置組合而成；所述高溫介質板片的上表面設置有高溫介質流道和高溫介質導流區，所述高溫介質導流區內設置有高溫介質導流肋片和高溫介質匯集凹槽；所述低溫介質板片的上表面設置有低溫介質流道和低溫介質導流區，所述低溫介質導流區內設置有低溫介質導流肋片和低溫介質匯集凹槽。本發明傳熱能力強、阻力損失較低、流體分布均勻、熱效率高。

技術領域

本發明涉及換熱裝置技術領域，特別涉及一種帶導流區和圓角的微通道板式換熱器芯體及其制造方法。

背景技術

印刷電路板式換熱器(printed circuit heat exchanger,PCHE)屬于微通道板式換熱器范疇，PCHE具有結構緊湊、耐高溫、耐高壓、安全可靠等優點，在制冷空調、石油天然氣、核工業、化工工業、電力工業等領域應用廣泛。

換熱芯體是PCHE的核心部件，它由金屬板片層疊組合裝配后焊接而成。PCHE芯體的主要的加工工藝包括(光)化學蝕刻和擴散焊：首先根據所設計的微通道結構，采用(光)化學蝕刻方法在金屬板片表面蝕刻出若干微小(毫米級)流體通道，之后將蝕刻合格的若干金屬板片緊密堆疊裝配并通過擴散焊接形成換熱器芯體。

目前最常用的PCHE芯體結構有四種：Z形微通道結構、直線微通道結構、機翼形肋片結構和S形肋片結構。其中Z形微通道為沿流動方向曲折向前的微通道結構，傳熱介質在Z形微通道內周期性地改變流動方向并沖刷通道壁面，使得介質流動邊界層發生周期性中斷和再附著，抑制了層流底層的發展，強化傳熱性能優越。在水力直徑相等、傳熱介質參數相同的條件下，Z形微通道是上述四種常見PCHE芯體結構中傳熱系數最高、傳熱能力最強的結構，因此應用最為廣泛。

然而，由于沿流向設置了數量眾多的尖銳折彎，使得介質在Z形微通道內流動時在折彎處離心力的作用下發生流動分離，流動分離導致在通道近壁區域內彎下游處以及外彎處出現回流，進而引起了較大的局部阻力損失。此外，由于缺乏合理的導流區結構、龐大的微通道數量以及非對稱的通道結構，使得Z形微通道內流體的不均勻分布現象較為嚴重，進而造成了Z形微通道換熱器效率降低和阻力的升高。

綜上可見，雖然Z形微通道傳熱能力強的優點十分突出，但其阻力損失大、流體分布不均的問題也較為顯著，這些問題制約了Z形微通道結構的進一步推廣和發展。

發明內容

為了克服現有技術的上述問題，本發明的目的在于提供一種帶導流區和圓角的微通道板式換熱器芯體及其制造方法，該換熱芯體傳熱能力強、阻力損失較低、流體分布均勻、熱效率高。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種帶導流區和圓角的微通道板式換熱器芯體，由若干高溫介質板片1、若干低溫介質板片2以及若干端板11沿板厚方向堆疊布置組合而成，所述高溫介質板片1、低溫介質板片2和端板11為長、寬相等的金屬板；所述高溫介質板片1的上表面設置有高溫介質流道3和高溫介質導流區4，所述高溫介質導流區4內設置有高溫介質導流肋片5和高溫介質匯集凹槽6；所述低溫介質板片2的上表面設置有低溫介質流道7和低溫介質導流區8，所述低溫介質導流區8內設置有低溫介質導流肋片9和低溫介質匯集凹槽10。

所述高溫介質流道3位于高溫介質板片1上表面的中部位置(沿板長方向)，高溫介質流道3由若干條相互平行的Z形微通道等間距并列組成，所述Z形微通道的轉彎處均為平滑圓角折彎結構，Z形微通道寬度大小為0.2≤d≤10mm，Z形微通道轉折角大小為Z形微通道折彎處圓角的曲率半徑大小為0r≤10d，Z形微通道直線段長度大小為2d≤l≤50d，Z形微通道總長度、數量、深度由熱力計算確定，Z形微通道間距由強度計算確定。