[發明專利]一種冷頭換熱器

有效

• 申請號: 202110356251.3
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN112963980B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 徐風雨;陳安斌;梁正
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F25B9/14
• 分類號: F25B9/14
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

一種冷頭換熱器，屬于低溫制冷機低溫換熱領域。本發明是為了解決現有的冷頭換熱器的換熱效率低，且無法滿足不同流量下的換熱需求。本發明包括依次由下向上并排設置的換熱器底座、多片第一換熱隔板、第二換熱隔板和換熱頂板；換熱器底座為圓環形槽體，在換熱器底座上設置兩片豎直分隔板，豎直分隔板將換熱器底座分割成進液腔和排液腔，在進液腔的底板上開有進液口，在排液腔的底板上開有排液口；多片第一換熱隔板、第二換熱隔板和換熱頂板均為圓環形的板片，且多個板片之間形成一個回轉流道，回轉流道的進液端與換熱器底座上的進液腔相通，回轉流道的出液端出液端與換熱器底座上的排液腔相通。本發明主要用于工質的換熱。

技術領域

本發明屬于低溫制冷機低溫換熱領域，具體涉及針對G-M制冷機的冷頭換熱器。

背景技術

隨著超導技術、航空航天技術、生物技術以及紅外探測各項大科學工程的發展，低溫制冷技術的應用領域越來越廣，小型低溫制冷機作為一種緊湊的制冷裝置被廣泛應用于以上各個領域。G-M制冷機隨溫區的不同制冷量從幾瓦到幾十瓦不等，在低溫系統中，低溫工質氦或氮在低溫下具有很高的有效能，氦和氮單質常作為低溫循環工質，如液氦制冷機系統以及液氮制冷機，G-M制冷機提供預冷冷量，冷頭與冷頭換熱器配合，通過固體導冷的方式對氦氣或者液氮進行冷卻得到過冷工質；

為了增加小型低溫制冷機冷量的使用效率，減少冷量損失，冷頭換熱器的換熱效率極其關鍵，多數冷頭換熱器結構固定，不易靈活裝配適應不同流量下的換熱需求，且在氦的液化生產過程中，多數冷頭換熱器只能配合單臺低溫制冷機，而單個低溫制冷機冷頭制冷量較低，很難滿足一些現實生產需要。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是：現有的冷頭換熱器的換熱效率低，且無法滿足不同流量下的換熱需求；進而提供一種冷頭換熱器。

本發明為解決上述技術問題采用的技術方案是：

所述的一種冷頭換熱器包括依次由下向上并排設置的換熱器底座、多片第一換熱隔板、第二換熱隔板和換熱頂板；

所述的換熱器底座為圓環形槽體，在換熱器底座上沿著直徑方向設置有兩片豎直分隔板，兩片豎直分隔板將換熱器底座的圓環形槽體分割成兩個腔體，分別為進液腔和排液腔，在進液腔的底板上開有進液口，在排液腔的底板上開有排液口；

所述的多片第一換熱隔板、第二換熱隔板和換熱頂板均為圓環形的板片，且多個板片之間形成一個回轉流道，回轉流道的進液端與換熱器底座上的進液腔相通，回轉流道的出液端出液端與換熱器底座上的排液腔相通；

換熱器冷頭與換熱頂板相連接。

本發明與現有技術相比產生的有益效果是：

1、本申請中通過在換熱隔板的上、下表面設置多條環形溝槽，相鄰的兩個換熱隔板之間形成換熱流道，液氮流經多條換熱流道，且經過多層換熱表面，使得在相同的換熱液體體積下冷頭換熱器的體積更加緊湊，具有極高的比表面積，能夠在較少的用銅量的情況下實現較大的換熱面積，減少冷量損失從而提高換熱效率；

2、換熱隔板的流道的寬度、高度以及流道數目可變，截面更窄的流道所需壓力更大，相對換熱面積更大，這樣可以有效提高換熱效率，截面積更大的流道在相同流速下流量越大，通過更換不同的換熱隔板來適應不同流量下的換熱需求；

3、本發明中的換熱隔板采用銅制，銅的換熱系數較高，有助于提高換熱效率；換熱器底座為不銹鋼材質底座，生產成本較低，且不銹鋼材質的換熱器底座有助于提高與換熱隔板的焊接后的尺寸精度；

4、本冷頭換熱器直接與低溫制冷機的冷頭配合，結構緊湊，能夠減少冷量損失，從而提高換熱效率。

附圖說明

圖1為的冷頭換熱器的整體結構示意圖；

圖2為圖1的主視圖；

圖3為圖2中A-A處的剖視圖；