[實用新型]耦合式脈動熱管換熱器

無效

• 申請號: 201020216885.6
• 申請日: 2010-06-07
• 公開（公告）號: CN201697512U
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 商福民;劉建紅;劉登瀛;武勇;常衛國;孫洪坤
• 申請（專利權）人: 長春工程學院
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 戚歡

技術領域

本實用新型屬于余熱回收，傳熱、傳質技術領域，特別涉及一種耦合式脈動熱管換熱器。

背景技術

余熱回收是指利用換熱器從各種熱源中提取一部分熱量加以利用。它是節能工作的一個重要方面，其節能效果顯著。能源是發展國民經濟的重要物質基礎，是人類賴以生存的必要條件。能源開發與利用程度是反映人類進步、文明的一個重要標志。提高能源的使用效率往往是一個國家或地區經濟發展戰略的重要目標之一。為了人類自身更好地生存和發展，基于當今世界能源存儲與消耗的形勢以及環境保護等方面的迫切要求，余熱回收的意義就更顯突出。

但是我國的很多能源利用領域，包括一些重點行業，存在著熱回收效率不高，回收不夠科學、合理以及在小傳熱溫差條件下的熱回收對于常規換熱器無法實現的情況。因此，如能將脈動熱管技術應用于低溫回收領域，將對上述領域節能工作的進一步開展會起到積極的推動作用。

脈動熱管按其循環系統的不同，可分為首尾連成閉合回路的回路型(Looped)和首尾端不相連的非回路型(Un?looped)兩種，脈動熱管運行的基本原理是：當熱管管徑足夠小時，真空條件下封裝在管內的工作介質，通常液體工質的充裝率小于60％～80％，將在管內形成液、汽相間的柱塞。在蒸發段，汽泡或汽柱與管壁之間的液膜因受熱而不斷蒸發，致汽泡膨脹，并推動汽-液柱塞流向冷凝端冷凝收縮，從而在冷熱端之間形成較大的壓差。由于汽-液柱塞交錯分布，因而在管內產生強烈的往復振蕩運動，若在某些直管段上加裝部分單向閥，亦可形成單向振蕩運動。其振蕩頻率遠遠高于傳統熱管內的汽-液循環頻率。而且，其工作介質與熱管壁面間的對流換熱過程也因受到劇烈脈動流的作用而大大強化。另外，脈動熱管還具有結構簡單，不需要毛細芯，有利于降低成本；加熱位置和加熱方式不受限制；可以隨意彎曲，適用范圍廣；以及管徑小，重量輕，易于實現微型化和啟動迅速等突出優點。但現有技術脈動熱管還未開發應用于余熱回收方面。目前余熱回收裝置的強化換熱措施主要采用翅片和肋板等傳統方法，傳統方式的余熱回收方式具有結構復雜、換熱效果差、成本高等缺點和不足。

發明內容

針對現有技術的不足和缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、強化傳熱的耦合式脈動熱管換熱器。

本實用新型是這樣設計的：一種耦合式脈動熱管換熱器，其特征在于，包括箱體、水箱、主體脈動熱管和耦合脈動熱管組成，其中箱體由前端板，左端板，右端板，上孔板和下孔板成，所述箱體位于水箱之上，所述的主體脈動熱管穿過上孔板和下孔板，貫穿于箱體和水箱，所述的耦合脈動熱管位于箱體里，所述的主體脈動熱管是由至少兩根內徑小于5mm的U型金屬管通過首尾相連成閉合管束，所述的耦合脈動熱管是至少兩排內徑小于5mm蛇形金屬管通過首尾相連成閉合管束，所述的耦合脈動熱管與主體脈動熱管正交布置，點-點接觸，也可面-面接觸，其他部位暴露在換熱介質當中，所述的箱體的下孔板與水箱的頂蓋通過法蘭固定，所述的水箱設有進水口和出水口，所述的箱體的上孔板內側與主體脈動熱管通過上硅膠板密封，箱體的下孔板內側與主體脈動熱管通過下硅膠板密封，所述的箱體和水箱之間要求密封和保溫，水箱主體外加保溫層，所述的耦合脈動熱管可以與冷源內的主體脈動熱管耦合，也可與熱源內的主體脈動熱管耦合，還可與整個主體脈動熱管耦合。主體脈動熱管和耦合脈動熱管內工質，根據換熱需要，可以為同種工質，也可為不同種工質。

本實用新型的換熱器是在主體脈動熱管的基礎上，利用耦合脈動熱管與其有機結合。位于水箱內的主體脈動熱管的管段為蒸發段，位于箱體內的主體脈動熱管的管段為冷凝段。因為主體脈動熱管冷凝段的壁面溫度要高于與之接觸的耦合式脈動熱管的壁面溫度，耦合脈動熱管的管束與主體脈動熱管管束正交接觸的部位和空氣之間正好構成相應的蒸發段和冷凝段，這樣耦合脈動熱管和空氣就建立起了交替的多冷源和多熱源形式，在多熱源和多冷源作用下，耦合脈動熱管振蕩運行，某種程度上耦合脈動熱管內工質所形成的振蕩流更加穩定，同時還會克服脈動熱管在單一冷、熱源下工作時，由于管子過長而導致啟動功率增加，難以啟動的現象。這樣，主體脈動熱管的振蕩特性為耦合脈動熱管提供了變化負荷的外場，并以此來誘導耦合式脈動熱管內的工質，使其流動和傳熱特性產生脈動的效果；而耦合脈動熱管內工質脈動的流動和傳熱特性又以外場作用于主體脈動熱管；整個換熱器的傳熱過程由于兩脈動熱管間的脈動特性相互激勵而得到強化。因此，本實用新型結構簡單、設計合理、換熱效果增強，便于實施。

附圖說明

下面結合附圖說明及具體實施方式對本實用新型作進一步說明。