[實(shí)用新型]一種折彎通道式高效換熱結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202021978901.5
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN212482228U
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳立德
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波錦心節(jié)能環(huán)保科技有限公司
• 主分類號: F28D21/00
• 分類號: F28D21/00;F28F13/06;F28F13/12
• 代理公司: 廣州博士科創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44663
• 代理人: 陳丹丹

本實(shí)用新型公開了一種折彎通道式高效換熱結(jié)構(gòu)，基于卡門渦旋的形成原理，把流體通道設(shè)計(jì)成多道折彎式通道結(jié)構(gòu)，每道折彎形成兩種換熱模式的平面：AB面處于流體流動方向的正面，強(qiáng)制改變了流體的運(yùn)動方向而受到正面沖擊，不斷地以新的流體替換驅(qū)離表面的流體，極好的強(qiáng)化了換熱效果；BC面則形成卡門渦旋，通過卡門渦旋使流體通道中心處的高溫流體有規(guī)律的向換熱壁面運(yùn)動并與其進(jìn)行熱交換，從而進(jìn)一步提高了換熱效率。本實(shí)用新型的換熱結(jié)構(gòu)和紊流不同，紊流強(qiáng)調(diào)的是換熱面表面形成紊流來強(qiáng)化換熱效果，而本實(shí)用新型通過將流體通道設(shè)計(jì)為多道折彎式通道結(jié)構(gòu)，通過加強(qiáng)流體沖擊和卡門渦旋混流的雙重作用來提升換熱效果，可以將換熱效率做95％以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及換熱器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于卡門渦旋形成原理設(shè)計(jì)的折彎通道式高效換熱結(jié)構(gòu)，可以大大提升間壁式換熱器的換熱效率。

背景技術(shù)

換熱器是基于不同溫度的兩種或兩種以上流體間實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞的節(jié)能設(shè)備，被廣泛用于石油、化工、冶金、電力、船舶、集中供暖、制冷空調(diào)、機(jī)械、食品、制藥等領(lǐng)域。

適用于不同介質(zhì)、不同工況、不同溫度、不同壓力的換熱器，其結(jié)構(gòu)型式也有所不同。按傳熱原理的不同，換熱器具體可以分為以下幾類：間壁式換熱器、蓄熱式換熱器、流體連接間接式換熱器、直接接觸式換熱器和復(fù)式換熱器等。其中，間壁式換熱器是應(yīng)用最為廣泛的換熱器。間壁式換熱器是溫度不同的兩種流體在被壁面分開的空間里流動，通過壁面的導(dǎo)熱和流體在壁表面對流，兩種流體之間進(jìn)行換熱。具體又有管殼式、套管式和其他型式的換熱器。現(xiàn)有技術(shù)中，常規(guī)的間壁式換熱器，高溫流體是平行流經(jīng)壁面時與壁面的換熱效率非常低，尤其是遠(yuǎn)離壁面位置的流體基本不參與換熱，請參閱附圖1，流體快速通過平行的流體通道時，形成層流結(jié)構(gòu)，中心處的高溫流體H或低溫流體C與緊貼換熱側(cè)壁W處的流體形成有溫度梯度，通道中心處的流體f、i只能通過與靠近換熱側(cè)壁W處的流體d、g對流來進(jìn)行傳熱，而眾所周知，流體的導(dǎo)熱系數(shù)很差，對流換熱的效率很低，從而導(dǎo)致，中心處的流體f、i對換熱效率的貢獻(xiàn)很低。為了加強(qiáng)換熱，人們嘗試把換熱壁面制造成粗糙的表面(如設(shè)計(jì)翅片結(jié)構(gòu)等)以增加紊流效果來加強(qiáng)高溫流體與壁面的換熱效果，這導(dǎo)致?lián)Q熱器的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，加工成本增加，同時由于對中心處的流體參與換熱的程度提升有限，因此對整體換熱效率的提升也非常有限。

實(shí)用新型內(nèi)容

基于上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種折彎通道式高效換熱結(jié)構(gòu)，將流體通道設(shè)計(jì)為多道折彎式結(jié)構(gòu)，使流體在前行過程中沖擊折彎壁面并形成規(guī)律的卡門渦旋，通過加強(qiáng)流體沖擊和卡門渦旋的形式來強(qiáng)化換熱，大大提高了熱交換效率。

針對上述問題，本實(shí)用新型采用的一個技術(shù)方案是：提供一種折彎通道式高效換熱結(jié)構(gòu)，所述換熱結(jié)構(gòu)具有：流體通道，所述流體通道包括通過換熱壁面間隔的冷態(tài)流體的流體通道和熱態(tài)流體的流體通道，冷態(tài)流體和熱態(tài)流體在相應(yīng)的流體通道內(nèi)逆向流動、并通過所述換熱壁面進(jìn)行熱量交換，其特征在于：所述流體通道沿流體的流動方向設(shè)置有多道折彎障礙，每道所述的折彎障礙均形成有：第一換熱平面和第二換熱平面：所述第一換熱平面處于流體流動方向的正面，強(qiáng)制改變了流體的運(yùn)動方向而受到正面沖擊；所述第二換熱平面沿流體的前行方向設(shè)于所述第一換熱平面的背向，流體在所述第二換熱平面的表面形成卡門渦旋，通過所述卡門渦旋使所述流體通道中心處的高溫流體有規(guī)律的向所述換熱壁面運(yùn)動并和所述換熱壁面進(jìn)行熱交換。

進(jìn)一步的，所述流體通道由平行設(shè)置的第一折彎板、第二折彎板以及第三折彎板組成，所述第二折彎板的表面形成所述換熱壁面；所述第一折彎板和所述第二折彎板之間形成所述冷態(tài)流體的流體通道，所述第三折彎板和所述第二折彎板之間形成所述熱態(tài)流體的流體通道，所述第一折彎板、第二折彎板和第三折彎板均沿流體的流動方向均勻設(shè)置多道折彎結(jié)構(gòu)，所述折彎結(jié)構(gòu)包括：流體正向沖擊的第一平面和設(shè)于所述第一平面對向的第二平面，所述第一平面形成所述的第一換熱平面，所述第二平面形成所述的第二換熱平面。

進(jìn)一步的，所述第一換熱平面和所述第二換熱平面之間的折彎角度α設(shè)置為：45°≤α≤135°。