[發明專利]用作燃燒室和熱交換器的管道式反應器

在審

• 申請號: 202080037420.0
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN113853504A
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: P·霍夫鮑爾;S·加迪拉朱;A·賈達夫;T·阿姆布里科
• 申請（專利權）人: 能升公司
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02;F25B9/14;F02G1/055
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 李健

本發明公開了一種用作燃燒器和熱交換器的管道式反應器。這種反應器取代了具有燃燒器的系統，該燃燒器具有設置在燃燒器周圍的熱交換器。該組合系統包括擴散器和多個管道，該擴散器具有用于燃料?空氣混合物的入口和限定在燃燒器表面上的多個孔，燃料?空氣混合物能夠通過該多個孔離開擴散器。沿著每個管道的長度的第一直線部分相互平行，其中管道的第一部分的中心線從擴散器偏移預定距離。相鄰管道的直線部分的中心線彼此偏移預定間隙。燃料和空氣在管道的第一部分附近燃燒，從而有效地將熱量傳遞給穿過管道的氣體。這種管道式反應器可以用在熱壓熱泵中。

技術領域

本發明涉及一種管道式反應器，該管道式反應器可用于熱泵，熱機或其他熱力裝置。

背景技術

圖1示出了熱力裝置的一個例子，即壓縮-膨脹熱泵200。熱泵200具有高溫熱交換器202，氣缸204和氣缸208，高溫置換器206在氣缸204中往復運動，低溫置換器210在氣缸208中往復運動。機電部分220中的機電致動器聯接至高溫置換器206和低溫置換器210，并在行程的末端之間驅動置換器。氣缸204和氣缸208中以及高溫熱交換器202的管道中包含有諸如氦的低分子量氣體。具有通過圓頂278、氣缸壁280以及置換器206的頂面限定的高溫腔室276。還具有中溫-高溫腔室，由于置換器206在圖1中被顯示為處于其下部位置，因此該中溫-高溫腔室在圖1中不可見。該中溫-高溫腔室位于機電部分與置換器206之間。在圖1中可以看到位于低溫置換器210下方的低溫腔室280；盡管由于置換器210被顯示為處于其上部位置因而看不到低溫-中溫腔室。當置換器206和置換器210被驅動以往復運動時，工作氣體在低溫腔室280、高溫腔室276、中溫-高溫腔室和中溫-低溫腔室之間運動。工作氣體通過穿過位于氣缸204和氣缸208外部的環形空間中的再生器和/或熱交換器而進入各個腔室。當高溫置換器206朝向高溫熱交換器202向上運動時，工作氣體的流動為：從高溫熱交換器202的管道進入再生器230；從再生器230流入中溫-高溫熱交換器240；并且從中溫-高溫熱交換器進入中溫-高溫腔室。當高溫置換器206向另一方向運動時，所述流動與上述的方向相反。

關于低溫置換器210的運動，工作流體在位于低溫置換器210(遠離機電部分220)下方的氣缸208內的容積與低溫熱交換器260之間；在低溫熱交換器260與低溫再生器270之間；在低溫再生器270與中溫-低溫熱交換器250之間；以及在中溫-低溫熱交換器250和中溫-低溫腔室之間運動。

通過熱交換器240、熱交換器250和熱交換器260流動的流體之一是工作流體。本示例中的另一種流體是液體冷卻劑。關于中溫-高溫熱交換器240，冷卻劑通過入口242進入中溫-高溫熱交換器240的通道，并通過出口244排出。類似地，中溫-低溫熱交換器250的通道聯接至入口252和出口254；并且低溫熱交換器260的通道聯接至入口262和出口264。

空氣和燃料經由鼓風機270提供給熱泵200。預混合的空氣和燃料通過熱交換器，從而由離開熱泵200的廢氣進行預熱。這是一條相當復雜的路徑，在此不進行描述。然而，空氣和燃料通過入口274提供給絲網擴散器/燃燒器272。絲網擴散器/燃燒器272在外表面上具有開口，該開口防止燃燒回流到燃燒器272的內部。擴散器/燃燒器272充當燃燒保持器，其中燃料在該擴散器/燃燒器272的外表面附近氧化。擴散器/燃燒器272變得非常熱，并輻射至高溫熱交換器202的管道。該管道是U形的，U形的一個腿的一側更靠近擴散器/燃燒器272，具有更好的輻射形狀因子。該管道的表面積不利于對流過其中的氦進行熱傳遞，因為管道的內腿的一個面向擴散器/燃燒器272的表面根據其熔化溫度或軟化溫度而設定有能夠燃燒的空氣和燃料的量的限制。并且，輻射受限的另一個管道表面不夠熱，不足以促進向氦的有效熱傳遞。

期望能有一種燃燒系統，該燃燒系統比圖1中的燃燒系統更加均勻地利用管道的表面積進行傳熱。

發明內容