[發明專利]一種熱交換設備

在審

• 申請號: 201810225005.2
• 申請日: 2018-03-19
• 公開（公告）號: CN108362162A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 沈國清;張樹曉;張世平;安連鎖
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: F28F13/12
• 分類號: F28F13/12
• 代理公司: 上海晨皓知識產權代理事務所(普通合伙) 31260
• 代理人: 成麗杰

本發明公開了一種熱交換設備，包括：換熱器、超聲陣子及連接件，所述超聲陣子包括超聲換能器及超聲變幅桿，所述超聲變幅桿的一端設置有所述超聲換能器，所述超聲變幅桿的另一端通過所述連接件與所述換熱器連通。實施本發明可提高換熱系數，還可以通過施加的超聲波使流體交替的受到膨脹和壓縮，以增加脈動而強化換熱。

技術領域

本發明涉及換熱器設備技術領域，并且特別涉及一種熱交換設備。

背景技術

熱交換設備在化工、石油、航空航天和能源等工業領域中的應用極為普遍，而如何提高換熱器換熱能力和效率，己經成為整個行業與學術界共同努力的目標。人們采取了一系列技術措施增強傳熱：由于擴展傳熱面積、加大傳熱溫差常常受到一定的條件限制，所以在如何提高對流傳熱系數方面需要進一步的深入研究。對于熱交換設備，改變流體的流動，可以加入插入物，但是會產生流動阻力增加、通道易堵塞與結垢等生產上的問題；增加流速，但又必須注意增加流速也要受到各種因素的限制；加旋轉流動裝置，但是這需要一些專門生產旋轉流動的元件和裝置，費用較高，使得強化換熱的性價比大大降低。

因此亟待提出一種兼顧成本和換熱效率的新型熱交換設備。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提供一種熱交換設備，以解決現有強化熱交換設備換熱技術中的不足，提升換熱效率。

具體而言，本發明的熱交換設備，包括：換熱器，所述熱交換設備還包括超聲陣子及連接件，所述超聲陣子包括超聲換能器及超聲變幅桿，所述超聲變幅桿的一端設置有所述超聲換能器，所述超聲變幅桿的另一端通過所述連接件與所述換熱器連通。

進一步地，所述超聲變幅桿的過渡段節點位置x與該節點位置D的直徑之間的對應關系滿足第一公式約束，所述第一公式為：

其中，N為變幅桿的輸入端與輸出端的面積比，I₂為所述超聲變幅桿的過渡段的長度，D₁為變幅桿的輸入端直徑。

進一步地，所述變幅桿的輸入端直徑比所述換熱器直徑大20％—30％。

進一步地，所述變幅桿的輸入端直徑比所述換熱器的直徑大20％，且所述換熱器的直徑為47mm，所述變幅桿的輸入端直徑為56.4mm。

進一步地，所述過渡段的長度I₂通過第二公式計算獲得，所述第二公式為：

其中，H₁為半波諧振長度系數，λ為變幅桿中的波長，所述變幅桿中的波長為129mm，所述半波諧振長度系數為0.843754。

進一步地，所述變幅桿的形狀因數ψ通過第三公式計算獲得，所述第三公式為：

其中，v為所述變幅桿的均勻桿中的最大質點速度，v_2max為所述變幅桿的質點振動最大速度，所述變幅桿的形狀因數ψ為1.47。

進一步地，所述變幅桿放大倍數M通過第四公式計算獲得，所述第四公式為：

其中，α₂為所述變幅桿的輸出端振幅，α₁為所述變幅桿的輸入端振幅，所述變幅桿的形狀因數ψ為17.5。

進一步地，所述超聲陣子產生的氣泡射流和所述換熱器的冷源流向相同。

進一步地，所述連接件為連接導管，所述換熱器的本體上設置有通孔，所述連接導管設置在所述通孔處，并與所述超聲陣子可拆卸連接；所述通孔的開孔方向滿足所述超聲陣子產生的氣泡射流和所述換熱器的冷源流向相同。