Page 133 - 现代电子技术及应用研究
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第四章 印刷电路板技术
局部换热系数越小，而出口附近湍流动能越大，SCO 2 入口附近的局部换热系数
越高。PCHE 的性能主要取决于熔盐通道和 SCO 2 通道的热阻。当熔盐通道宽度
增大时，熔盐压降明显降低，且整体换热系数变化不大，因此提高了 PCHE 的综
合性能。因此，当 PCHE 单元具有三个半圆形通道和一个半椭圆通道时具有最好
的综合性能。
张海燕等通过改变印刷电路板式换热器（PCHE）通道壁厚、直径以及冷热
侧 CO 2 进口温度差，数值分析了层流条件下，轴向导热对 PCHE 内超临界压力
CO 2 流动换热的影响。结果表明，考虑轴向导热时，局部热通量沿程变化更加平
缓，冷侧对流传热系数在小于拟临界温度区域变小，而热侧对流传热系数在小于
拟临界温度区域增大；轴向导热仅对热效率峰值附近区域有所影响，其使得峰值
略有增大且向低温侧移动；传热熵产主要发生在高温区域，轴向导热可有效降低
局部传热熵产。增大壁厚和直径可增大轴向导热的影响，而增大进口温差，轴向
导热的影响变化不大。
二、印刷电路板式换热器焊接质量影响因素
印刷电路板式换热器（printed circuit heat exchanger，PCHE）区别于传统换
热器，具有换热高效、结构紧凑等特点，在海洋平台天然气处理系统、浮式储存
与气化装置（FSRU）、浮式液化天然气设备（FLNG）与反应堆用换热器等领
域中被广泛应用。PCHE 的制造工艺是：首先采用蚀刻或机加工的方式制备换热
板上的换热流道，而后将加工好的换热板层层叠组，采用真空扩散焊进行焊接，
获得换热芯体。扩散焊接技术是 PCHE 生产制造的关键技术之一。换热流道的存
在使得焊接压力沿换热板传递出现间断，造成焊接轴向应力在流道肋板处出现集
中，在流道中心处出现轴向应力大幅度减弱与零应力区的现象，导致焊接变形，
焊合失效。因此，研究 PCHE 板间界面轴向应力分布，明晰换热板焊合条件十分
重要。
目前，国内外专家针对印刷电路板式换热器的研究主要集中在热力学性能、
机械特性以及加工工艺等方面。Dong 等人利用仿真软件 Fluent，建立了 PCHE
三维分析模型，提出了一种新的流道结构，与锯齿形流道相比较，流道优化后的
PCHE 在相同的传热性能下压降减少 20%。Kim 等人采用试验与仿真结合的方法
研究了流道的几何参数对 PCHE 热力学特性的影响，并考虑压降、芯体尺寸、成
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