1. 概述

扩散焊紧凑式换热器（DCHE）是一种紧凑型、高强度的微通道热交换器，其也被称之为印刷电路板式换热器，相比传统板式、管式换热器，可节省材料重量和安装空间，特别适宜于要求紧凑空间的换热场合。航烨能源一直致力于开发和建立DCHE的制造检测技术。本文通过与传统板翅式换热器、壳管式换热器的比较，对其传热性能进行了评价。

2. 扩散焊紧凑式换热器结构特征

航烨所供DCHE包括用于换热的扩散焊芯体和用于引导芯体流体的封头/喷嘴（图1）。芯体包括多个组件，每个组件包括导流片、翅片和封条，按要求进行尺寸切割。这些组件在真空炉中堆放在一起，构成芯体。为保证良好的扩散焊和减重，常采用316不锈钢、铝合金等作为材料。

图1.扩散焊紧凑式换热器结构

3. 扩散焊紧凑式换热器与板翅式换热器的加工方式及性能对比

DCHE具有类似于板翅式换热器的堆叠结构，并且以几乎相同的方式生产，但在流道制造和连接方面有一些显著的差异。DCHE的流动通道是通过直接在材料板上进行化学蚀刻来制造的，而不是通过翅片冲压形成。因此，每一层只有一个板，便于堆叠组装。连接是通过扩散粘合来完成的，这可以提供比钎焊更强的连接。平板材料取决于应用情况。例如，其强度和耐腐蚀性能都高于铝合金的不锈钢，被用于传统铝制板翅式换热器无法企及的应用场合。图2展示了扩散焊紧凑式换热器与板翅式换热器的翅片结构对比。板翅式换热器的翅片通道的水力直径多在1.6mm以上，翅片结构常采用冲床冲压形成，包含错列锯齿型、平直型、打孔型及波纹型等翅片结构。而扩散焊紧凑式换热器的翅片通道的水力直径灵活度较高，常用的半圆形折形流道多在0.5mm~1.5mm以内，翅片结构采用化学刻蚀形成或采用微机加工形成。航烨能源根据用户工况工质的不同需求，定制化为客户提供圆形、半圆形、梯形、树状分形的Zigzag型、直型、波纹型等连续性通道，及针对强化换热、易堵塞、压降敏感的应用场合，提供翼型、非对称翼型、错列S型、锯齿型、圆柱形等翅片结构及各类扰流子结构,为客户提供强化换热的无限可能。

图2. 扩散焊紧凑式换热器与板翅式换热器的翅片结构对比

DCHE可以一次处理多种流体，根据其材料和流量通道的大小，可以使用到设计压力为100MPa，设计温度为900℃。以下介绍几个经典应用案例：

(1) 需要紧凑的设备，如海上设施：压缩机的中冷器和后冷器

(2) 安装空间紧凑和轻便的设备，如蒸馏塔上使用的蒸发器和冷凝器

(3) 操作条件恶劣的应用，例如高压、大温差传热的流体及变化剧烈的换热工况，如加氢站常用的氢预冷器。

4. 扩散焊紧凑式换热器与管壳式换热器的性能对比

图3显示了传统管壳式换热器与扩散焊紧凑式换热器的对比结果。针对设计压力为9MPaG的压缩机的后冷器。该管壳式换热器被一个扩散焊紧凑式换热器DCHE所取代，其设计基于类似的传热性能和压力损失的条件，以测量DCHE的压力损失和传热性能。每一个热交换器都在不同的条件下运行，以确认其性能。结果表明，DCHE具有所设计的传热和压力损失性能，与具有相同传热性能和压力损失的管壳式换热器相比，扩散焊紧凑式换热器DCHE可以非常紧凑，体积约为1/10，重量约为1/8。需要注意的是，在操作压力更高或需要更高的传热性能的情况下，在紧凑性和减少重量的方面实现了比传统热交换器更大的效果。

图3. 传统管壳式换热器与扩散焊紧凑式换热器对比