一种高温高压碳化硅印刷电路板换热器

1.本发明涉及一种高温高压印刷电路板换热器，尤其涉及一种高温高压碳化硅印刷电路板换热器。


背景技术：

2.随着化石燃料的逐渐减少，以及其燃烧带来了严重的环境污染问题，太阳能、核能等可再生的绿色能源备受关注。
3.其中，超临界co2(s-co2)储能发电技术作为近年来快速发展的一项前沿技术，得到了国内外学者的广泛研究。相较于传统的蒸汽朗肯循环发电系统，在同样的透平入口工质温度条件下，s-co2储能发电系统具有更高的循环效率；采用s-co2作为闭式循环工质，由于s-co2密度大、传热性能优异，可在保证循环效率的同时大幅提高发电系统的能量密度；闭式循环可减小对环境的影响、水源的需求；可采用化石燃料、核能、光热、余热等多种热源形式，因此s-co2储能发电技术具有十分重要的战略意义，但普通的换热器难以满足其高温高压的工作需求。
4.微通道尺寸能够增加单位体积内的换热面积，提高换热器的紧凑度。印刷电路板换热器(pche)是一种高效紧凑的微通道换热器。与传统管壳式换热器相比，体积约为前者1/6。另外，pche通过扩散焊技术，将多个薄板形成一个换热芯体，整体性好，具备耐高温高压的优点。因此，pche非常适用于作为s-co2储能发电技术回热器和冷凝器。
5.新型超临界二氧化碳储能发电中，由于金属材料难以彻底去除杂质，超临界态二氧化碳工质与系统关键高温部件直接接触而造成腐蚀，但其对耐热材料腐蚀规律尚未清晰。同时，结合现役发电机组水蒸气工质的腐蚀安全问题频发，为保证新型储能发电系统的长周期安全运行，系统关键高温部件结构材料的腐蚀行为及机理成为关键制约因素之一。
6.碳化硅材料制作的印刷电路板换热器，能够有效解决其在超临界二氧化碳条件下的腐蚀问题，将碳化硅材料运用到超临界二氧化碳储能发电中，是解决安全隐患问题的一个可行方案。但目前由于碳化硅的低承压、没有现行通用设计标准、以及难以工业化放大的问题，导致其并没有得以广泛的应用。


技术实现要素：

7.本发明提供一种高温高压碳碳化硅印刷电路板换热器，实现了高温高压碳化硅印刷电路板换热器的制备。
8.本发明的技术方案：
9.一种高温高压碳化硅印刷电路板换热器，其特征在于，由冷流体进口法兰i(1)、热流体出口法兰i(2)、热流体进口法兰i(3)、冷流体出口法兰i(4)、冷流体印刷电路板(5)、热流体印刷电路板(6)、冷流体进口法兰ii(7)、热流体出口法兰ii(8)、热流体进口法兰ii(9)、冷流体出口法兰ii(10)、封盖(11)与石墨自密封环(12)，其中，冷流体印刷电路板(5)与热流体印刷电路板(6)交替排列组成换热芯，最顶端由封盖(11)覆盖，四个接口按照顺时
针排序依次是冷流体进口法兰i(1)、热流体出口法兰i(2)、冷流体进口法兰i(4)、热流体出口法兰i(4)，冷流体进口法兰i(1)在换热器另一侧对应的接口为冷流体出口法兰ii(10)，热流体出口法兰i(2)在换热器另一侧对应的接口为热流体进口法兰ii(9)，热流体进口法兰i(3)在换热器另一侧对应的接口为热流体出口法兰ii(8)，冷流体出口法兰i(4)在换热器另一侧对应的接口为冷流体进口法兰ii(7)。
10.进一步的，石墨自密封环(12)在法兰连接受压后膨胀挤压，形成自密封，使碳化硅印刷电路板换热器与其他管道的连接处得以承受600℃高温与30mpa高压。
11.进一步的，冷流体印刷电路板(5)与热流体印刷电路板(6)的微通道的截面可为半圆形与正方形，其中半圆形直径为1～1.8mm，正方形边长为0.8～1.6mm。
12.本发明的优点是：
13.本发明优点在于，制备出的碳化硅印刷电路板换热器解决了金属印刷电路板换热器不耐腐蚀的问题，并通过加工工艺使碳化硅印刷电路板换热器得以耐高压、通过改善连接方式使碳化硅印刷电路板换热器得以承受高温。
附图说明
14.图1为碳化硅印刷电路板换热器图；
15.图2为冷流体印刷电路板；
16.图3为热流体印刷电路板；
17.图4为流体进(出)口集成法兰；
18.图5为换热芯。
19.图中，1、冷流体进口法兰i 2、热流体出口法兰i 3、热流体进口法兰i 4、冷流体出口法兰i 5、冷流体印刷电路板 6、热流体印刷电路板 7、冷流体进口法兰ii 8、热流体出口法兰ii 9、热流体进口法兰ii 10、冷流体出口法兰ii 11、封盖 12、石墨石墨自密封环
20.下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
21.实施案例一
22.将冷流体出口法兰ii(10)与下一个模块印刷电路板换热器的冷流体进口法兰i(1)通过螺栓连接，热流体进口法兰ii(9)与下一个模块印刷电路板换热器的热流体出口法兰i(2)通过螺栓连接，将热流体出口法兰ii(8)与下一个模块印刷电路板换热器的热流体进口法兰i(3)通过螺栓连接，将冷冷流体进口法兰ii(7)与下一个模块印刷电路板换热器的冷流体出口法兰i(4)通过螺栓连接，并在连接处都放有石墨石墨自密封环(12)。
23.向冷流体进口法兰i(1)通入10mpa、100℃的超临界二氧化碳，向热流体进口法兰i(3)持续通入10mpa、600℃的超临界二氧化碳，并同时监测热流体出口法兰i(2)与冷流体出口法兰i(4)的温度与压力。
24.实施案例二
25.将冷流体出口法兰ii(10)与下一个模块印刷电路板换热器的冷流体进口法兰i(1)通过螺栓连接，热流体进口法兰ii(9)与下一个模块印刷电路板换热器的热流体出口法兰i(2)通过螺栓连接，将热流体出口法兰ii(8)与下一个模块印刷电路板换热器的热流体进口法兰i(3)通过螺栓连接，将冷冷流体进口法兰ii(7)与下一个模块印刷电路板换热器
的冷流体出口法兰i(4)通过螺栓连接，并在连接处都放有石墨石墨自密封环(12)。
26.向冷流体进口法兰i(1)通入8mpa、100℃的超临界二氧化碳，向热流体进口法兰i(3)持续通入10mpa、500℃的超临界二氧化碳，并同时监测热流体出口法兰i(2)与冷流体出口法兰i(4)的温度与压力。
27.实施案例三
28.将冷流体出口法兰ii(10)与下一个模块印刷电路板换热器的冷流体进口法兰i(1)通过螺栓连接，热流体进口法兰ii(9)与下一个模块印刷电路板换热器的热流体出口法兰i(2)通过螺栓连接，将热流体出口法兰ii(8)与下一个模块印刷电路板换热器的热流体进口法兰i(3)通过螺栓连接，将冷冷流体进口法兰ii(7)与下一个模块印刷电路板换热器的冷流体出口法兰i(4)通过螺栓连接，并在连接处都放有石墨石墨自密封环(12)。
29.向冷流体进口法兰i(1)通入10mpa、80℃的超临界二氧化碳，向热流体进口法兰i(3)持续通入8mpa、600℃的超临界二氧化碳，并同时监测热流体出口法兰i(2)与冷流体出口法兰i(4)的温度与压力。
30.实施案例四
31.将冷流体出口法兰ii(10)与下一个模块印刷电路板换热器的冷流体进口法兰i(1)通过螺栓连接，热流体进口法兰ii(9)与下一个模块印刷电路板换热器的热流体出口法兰i(2)通过螺栓连接，将热流体出口法兰ii(8)与下一个模块印刷电路板换热器的热流体进口法兰i(3)通过螺栓连接，将冷冷流体进口法兰ii(7)与下一个模块印刷电路板换热器的冷流体出口法兰i(4)通过螺栓连接，并在连接处都放有石墨石墨自密封环(12)。
32.向冷流体进口法兰i(1)通入10mpa、100℃的超临界二氧化碳，向热流体进口法兰i(3)持续通入10mpa、600℃的超临界二氧化碳，并同时监测热流体出口法兰i(2)与冷流体出口法兰i(4)的温度与压力。
33.实施案例五
34.将冷流体出口法兰ii(10)与下一个模块印刷电路板换热器的冷流体进口法兰i(1)通过螺栓连接，热流体进口法兰ii(9)与下一个模块印刷电路板换热器的热流体出口法兰i(2)通过螺栓连接，将热流体出口法兰ii(8)与下一个模块印刷电路板换热器的热流体进口法兰i(3)通过螺栓连接，将冷冷流体进口法兰ii(7)与下一个模块印刷电路板换热器的冷流体出口法兰i(4)通过螺栓连接，并在连接处都放有石墨石墨自密封环(12)。
35.向冷流体进口法兰i(1)通入8mpa、100℃的超临界二氧化碳，向热流体进口法兰i(3)持续通入8mpa、600℃的超临界二氧化碳，并同时监测热流体出口法兰i(2)与冷流体出口法兰i(4)的温度与压力。
36.实施案例六
37.将冷流体出口法兰ii(10)与下一个模块印刷电路板换热器的冷流体进口法兰i(1)通过螺栓连接，热流体进口法兰ii(9)与下一个模块印刷电路板换热器的热流体出口法兰i(2)通过螺栓连接，将热流体出口法兰ii(8)与下一个模块印刷电路板换热器的热流体进口法兰i(3)通过螺栓连接，将冷冷流体进口法兰ii(7)与下一个模块印刷电路板换热器的冷流体出口法兰i(4)通过螺栓连接，并在连接处都放有石墨石墨自密封环(12)。
38.向冷流体进口法兰i(1)通入10mpa、80℃的超临界二氧化碳，向热流体进口法兰i(3)持续通入10mpa、500℃的超临界二氧化碳，并同时监测热流体出口法兰i(2)与冷流体出
口法兰i(4)的温度与压力。