全文摘要
本实用新型提供一种集成式双通道印刷电路板式氢气加注机预冷换热器，主要由上盖板、下盖板、出口封头、入口封头及芯体，芯体由用于冷却剂流通的冷却剂板片和用于氢气流通的介质板片交错叠加构成；介质板片的两端分别开有槽孔，其一面上刻有一对独立的对称流道，流道在板片的进出端汇聚于槽孔部位；冷却剂板片对应于介质板片上的槽孔位置开有槽孔，其一面两端刻有进出流道，中部刻有两组相互平行的Z型流道，两端进出流道通过两条汇聚流道连通板片中部Z型流道。本实用新型芯体由用于冷却剂流通的冷却剂板片和用于氢气流通的介质板片交错叠加构成，可以巧妙的利用冷却剂对氢气进行冷却，冷却效果好。
主设计要求
1.一种集成式双通道印刷电路板式氢气加注机预冷换热器，其特征在于，主要由上盖板、下盖板、出口封头、入口封头及芯体，所述芯体由用于冷却剂流通的冷却剂板片和用于氢气流通的介质板片交错叠加构成，上、下盖板分别位于芯体顶部和底部，所述出口封头和入口封口分别位于芯体的两端；所述介质板片的两端分别开有槽孔，其一面上刻有一对独立的对称流道，流道在板片的进出端汇聚于槽孔部位；所述冷却剂板片对应于介质板片上的槽孔位置开有槽孔，其一面两端刻有进出流道，中部刻有两组相互平行的Z型流道，所述两端进出流道通过两条汇聚流道连通板片中部Z型流道；所述冷却剂板片与介质板片上槽孔叠加形成的纵向介质孔道作为氢气的进出通道与盖板上的氢气进入管道相连通；所述冷却剂出、入口封头用于进出口冷却剂的分配和汇聚。
设计方案
1.一种集成式双通道印刷电路板式氢气加注机预冷换热器，其特征在于，主要由上盖板、下盖板、出口封头、入口封头及芯体，所述芯体由用于冷却剂流通的冷却剂板片和用于氢气流通的介质板片交错叠加构成，上、下盖板分别位于芯体顶部和底部，所述出口封头和入口封口分别位于芯体的两端；
所述介质板片的两端分别开有槽孔，其一面上刻有一对独立的对称流道，流道在板片的进出端汇聚于槽孔部位；
所述冷却剂板片对应于介质板片上的槽孔位置开有槽孔，其一面两端刻有进出流道，中部刻有两组相互平行的Z型流道，所述两端进出流道通过两条汇聚流道连通板片中部Z型流道；
所述冷却剂板片与介质板片上槽孔叠加形成的纵向介质孔道作为氢气的进出通道与盖板上的氢气进入管道相连通；所述冷却剂出、入口封头用于进出口冷却剂的分配和汇聚。
2.根据权利要求1所述集成式双通道印刷电路板式氢气加注机预冷换热器，其特征在于，所述流道的截止为半圆形，其半径为1～2mm。
3.根据权利要求1所述集成式双通道印刷电路板式氢气加注机预冷换热器，其特征在于，两种板片交错叠加几十层后采用真空扩散焊的技术焊接进行固连。
4.根据权利要求1所述集成式双通道印刷电路板式氢气加注机预冷换热器，其特征在于，所述板片的材质为316L不锈钢。
5.根据权利要求1所述集成式双通道印刷电路板式氢气加注机预冷换热器，其特征在于，所述出口封头和入口封头为半圆形，封头上焊接有DN20的不锈钢管。
设计说明书
技术领域
本实用新型属于换热装置技术领域，具体涉及一种集成式双通道印刷电路板式氢气加注机预冷换热器芯体。
背景技术
近年来，氢燃料电池技术及燃料电池汽车飞速发展。为实现燃料电池汽车的商业化，一般要求其必须具备与传统燃油车一样的快速充装燃料的能力。由于氢气在加注过程中会对燃料电池汽车储氢瓶组内氢气做功，以及氢气的负焦耳-汤姆逊效应的作用，如果加注速度过快会导致加注结束时，氢气在车载储氢瓶内温度过高，造成安全隐患。为了使加氢机实现安全快速加氢功能，就需要对进入加氢机的氢气进行预冷却，通过冷却后的氢气即使快速充装到车载储氢瓶内也不会造成瓶内氢气温度过高的问题。故需要研发能够满足低温高压换热要求的预冷却换热器。
影响氢气加注机用预冷却换热器的因素主要有压力、温度、流量、体积。
目前车载储氢压力等级较高，一般35MPa等级加注，加氢站上压力需45MPa，要求换热器工作压力达到45MPa，最大工作压力应为50MPa，最大承压应为 57MPa。所以要求换热器能够承受高压氢气环境。
根据GB\/T31138和SAEJ2601的规定，氢气经过预冷却后温度可达到-40℃～0℃，这就对预冷却换热器的低温性能要求较高。
采用低温预冷技术对氢气加注的目的是为了满足快速安全加注的要求，即需要快速的将大量高压氢气加注到车辆的储氢容器中。故此，需要流经换热器的氢气流量较大。
快速氢气加注机体积不可能非常大，虽然可采用外置式换热器，但是受限于场地紧张情况影响，一般也要求换热器体积尽可能小巧。
结合高压、低温、流量、体积等影响因素，可采用的换热器形式要求能够承受高压而不会泄露，具有良好的温度特性，氢气在换热器中气阻要小，具有较大的换热面积，换热器传热面积密度比较大。
印刷电路板式换热器(PCHE)是一种传热性能优良、高效率的紧凑型全焊接板式换热器。PCHE的流体通道是在金属板上采用光电化学刻蚀工艺形成的，创痛的通道截面形状为1-2mm的半圆，不同的板块之间通过扩散粘合叠置在一起组装成该换热器芯体，如图1所示。因此，其能够满足换热过程中高温、高压、泄漏少、结构紧凑、高效等要求，是最合适的换热器形式。
国内目前的PCHE换热器多用于其他高温换热场合，尚没有用于氢气加注的实例。而且，氢气加注机具有两路独立的氢气输送管道，每一路氢气均需要换热处理。从集成化和减小加氢设备体积的角度考虑，最好将两路氢气换热管路系统集成为一台换热器。因此，开发设计一种适用于高压氢气环境的双通路 PCHE换热器具有很大的实用价值。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种集成式双通道印刷电路板式氢气加注机预冷换热器芯体。
实现本实用新型的技术方案如下：
一种集成式双通道印刷电路板式氢气加注机预冷换热器，主要由上盖板、下盖板、出口封头、入口封头及芯体，所述芯体由用于冷却剂流通的冷却剂板片和用于氢气流通的介质板片交错叠加构成，上、下盖板分别位于芯体顶部和底部，所述出口封头和入口封口分别位于芯体的两端；
所述介质板片的两端分别开有槽孔，其一面上刻有一对独立的对称流道，流道在板片的进出端汇聚于槽孔部位；
所述冷却剂板片对应于介质板片上的槽孔位置开有槽孔，其一面两端刻有进出流道，中部刻有两组相互平行的Z型流道，所述两端进出流道通过两条汇聚流道连通板片中部Z型流道；
所述冷却剂板片与介质板片上槽孔叠加形成的纵向介质孔道作为氢气的进出通道与盖板上的氢气进入管道相连通；所述冷却剂出、入口封头用于进出口冷却剂的分配和汇聚。
进一步地，本实用新型所述流道的截止为半圆形，其半径为1～2mm。
进一步地，本实用新型两种板片交错叠加几十层后采用真空扩散焊的技术焊接为整体换热器芯体。
进一步地，本实用新型所述板片的材质为316L不锈钢。
进一步地，本实用新型出口封头和入口封头为半圆形，封头上焊接有DN20 的不锈钢管。
有益效果
本实用新型芯体由用于冷却剂流通的冷却剂板片和用于氢气流通的介质板片交错叠加构成，可以巧妙的利用冷却剂对氢气进行冷却，冷却效果好。
本实用新型氢气加注机的两路流通气路通过集成于换热器内部的两组独立管路来换热，具有较小的体积(约长500mm、宽250mm、高300mm)和换热效率90％以上。此换热器芯体全部由316L不锈钢焊接而成，具有较强的耐压性和氢气适应性。内部氢气两路流道可同时工作，且能长期工作于45MPa 压力下，适用于加氢机预冷的工作要求。
附图说明
图1为印刷电路板式换热器(PCHE)；
图2为双通道印刷电路板式换热器芯体；
图3为双通道印刷电路板式换热器芯体分解图；
图4为冷却剂板片流道面；
图5为介质板片流道面；
1a：氢气管路入口1；2a：氢气管路入口2；3a：氢气管路出口1；4a：氢气管路出口2；5a：冷却剂出口；6a：冷却剂入口；
1b：氢气入口管；2b:上盖板；3b：氢气出口管1；4b：氢气介质板片；5b：冷却剂板片；6b：冷却剂出口封头；7b：冷却剂入口封头；8b：下盖板；
1c：长槽通孔；2c：冷却剂流道；
1d：长槽通孔；2d：介质(氢气)流道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例对本实用新型进行详细说明。
本实用新型一种集成式双通道印刷电路板式氢气加注机预冷换热器，主要由上盖板、下盖板、出口封头、入口封头及芯体，如图2所示，所述芯体由用于冷却剂流通的冷却剂板片和用于氢气流通的介质板片交错叠加构成，上下两端由两块与板片相同大小的盖板2b、8b封堵，冷却剂出口封头6b和冷却剂入口封头7b焊接于芯体前后端；
如图5所示，介质板片的两端分别开有2个长槽孔，其一面上刻有一对独立的对称流道，流道在板片的进出端汇聚于槽孔部位；如图4所示，冷却剂板片对应于介质板片上的槽孔位置开有2个完全相同的长槽孔1c，其一面两端刻有进出流道，中部刻有两组相互平行的Z型流道，所述两端进出流道通过两条汇聚流道连通板片中部Z型流道，冷却剂进出冷却剂板片的位置在板片纵置方向的前后两端。
冷却剂板片与介质板片上长槽孔叠加形成4条纵向介质孔道作为两路氢气的进出通道，上盖板2b上对应于四个长槽孔的位置焊接有四根不锈钢管1b、3b，用于两路氢气的进出换热器；换热器芯体前后两端焊接的半圆形封头，封头上焊接有DN20的不锈钢管，用于进出口冷却剂的分配和汇聚，由于冷却剂工作压力不大(小于1MPa)，所以封头壁厚较薄。
如图3所示。加氢机的两路需要预冷的氢气分别从氢气管路入口1a和2a 进入换热器，从氢气管路出口3a和4a流出。冷却剂由入口6a进入，出口为5a。
如图5所示，氢气在介质板片上分为两侧独立的对称流道2d内流通，其流道在板片的进出端汇聚于两个长槽通孔部位1d。
如图4所述，冷却剂进出冷却剂板片的位置在板片纵置方向的前后两端。冷却剂流经板片两端进出流道再通过两条汇聚流道分散于板片中部的若干条相互平行的Z型流道。
若干片不锈钢板片叠成，上面刻蚀有约1～2mm的半圆形截面流道。
本实用新型具有较小的体积(约长500mm、宽250mm、高300mm)和换热效率90％以上。此换热器芯体全部由316L不锈钢焊接而成，具有较强的耐压性和氢气适应性。内部氢气两路流道可同时工作，且能长期工作于45MPa压力下，适用于加氢机预冷的工作要求。
综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201822251325.3
申请日:2018-12-29
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:13(河北)
授权编号:CN209623442U
授权时间:20191112
主分类号:F28D 9/00
专利分类号:F28D9/00;H01M8/22
范畴分类:35F;
申请人:中国船舶重工集团公司第七一八研究所
第一申请人:中国船舶重工集团公司第七一八研究所
申请人地址:056027河北省邯郸市展览路17号
发明人:张明俊;郑铭路;郭帅帅;张爱国;孟庆云
第一发明人:张明俊
当前权利人:中国船舶重工集团公司第七一八研究所
代理人:刘芳;仇蕾安
代理机构:11120
代理机构编号:北京理工大学专利中心
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计