[發(fā)明專利]一種高效緊湊型換熱器及換熱量計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110528512.5
• 申請日: 2021-05-14
• 公開（公告）號: CN113188352B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李沖;方賢德;羅祖分
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F28D7/16
• 分類號: F28D7/16;F28F9/22;F28F13/12;F28F27/00;G06F30/20;G06F119/08
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 梅學兵

本發(fā)明公開了一種高效緊湊型換熱器及換熱量計算方法，其中，高效緊湊型換熱器包括：熱流體入口、溫度計、流量計、法蘭端蓋、換熱器外殼、冷流體入口、容積式壓氣裝置、冷流體出口、熱流體出口、熱流體隔板、冷流體擋板、紫銅管、冷流體噴射器、密封腔、抽風機、密封板、渦流發(fā)生器、緊固螺母、熱流體入口管道、熱流體出口管道、冷流體入口管道、冷流體出口管道；本發(fā)明的換熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊、換熱效率高的優(yōu)點，本發(fā)明的換熱量計算方法具有計算過程簡練，公式形式簡單、通用性強和計算準確度高的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通用熱工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)計一種高效緊湊型換熱器及換熱量計算方法。

背景技術(shù)

換熱器也稱熱交換器，是把熱量從一種介質(zhì)傳給另一種介質(zhì)的設(shè)備，廣泛應(yīng)用于航空航天、制冷、空調(diào)、化工、能源、機械及交通等各個領(lǐng)域。但是，換熱器的換熱量決定了換熱器應(yīng)滿足一定的換熱效率要求。因此，換熱器中流動介質(zhì)種類及流動方式、換熱器芯體結(jié)構(gòu)和換熱量計算方法是檢測換熱器設(shè)計和換熱量計算結(jié)果是否滿足要求的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。現(xiàn)有換熱器僅采用風機對中冷流體進行強迫流動，這種單一的強迫流動方式速度較慢；現(xiàn)有換熱器芯體結(jié)構(gòu)中的紫銅管內(nèi)部未設(shè)有使熱流體發(fā)生湍流的結(jié)構(gòu)，導致管內(nèi)外流體換熱系數(shù)較低且換熱不均；現(xiàn)有換熱器計算換熱量的方法通常是已知換熱器芯體結(jié)構(gòu)和尺寸參數(shù)，計算出空氣流通面積、空氣迎風面積、熱側(cè)孔度、傳熱面積(隔板、圓管導熱面積)、熱物性參數(shù)、對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)、總傳熱系數(shù)和傳熱單元數(shù)，其次，根據(jù)上述已求解參數(shù)計算出換熱器效率和熱/冷流體出口溫度，最后，計算出換熱器換熱器。這種換熱量計算方法僅適用于換熱器芯體結(jié)構(gòu)已知的換熱器，且計算過程復雜。

因此，如何設(shè)計出一種高效緊湊型換熱器及換熱量計算方法，以提高換熱器的換熱效率和精簡換熱量計算過程，是各地學者需要深入研究的內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容

針對于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高效緊湊型換熱器及換熱量計算方法，不僅使換熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊、換熱效率高的優(yōu)點，而且使換熱量計算方法具有計算過程簡練，公式形式簡單、通用性強和計算準確度高的優(yōu)點。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一方面，本發(fā)明提供一種高效緊湊型換熱器，包括：熱流體入口、溫度計、流量計、法蘭端蓋、換熱器外殼、冷流體入口、容積式壓氣裝置、冷流體出口、熱流體出口、熱流體隔板、冷流體擋板、紫銅管、冷流體噴射器、密封腔、抽風機、密封板、渦流發(fā)生器、緊固螺母、熱流體入口管道、熱流體出口管道、冷流體入口管道、冷流體出口管道；所述溫度計的底部分別內(nèi)嵌于熱流體入口管道、熱流體出口管道、冷流體入口管道及冷流體出口管道內(nèi)，所述流量計的底部分別內(nèi)嵌于熱流體入口管道及冷流體入口管道內(nèi)，所述溫度計和流量計的頂部均裸露在相對應(yīng)的管道外側(cè)；所述熱流體入口管道、熱流體出口管道與法蘭端蓋旋接，所述冷流體入口管道、冷流體出口管道與換熱器外殼旋接，所述法蘭端蓋通過緊固螺母固定于換熱器外殼上，換熱器外殼上設(shè)有與螺母配合的通孔；所述換熱器外殼內(nèi)腔與密封板外壁焊接，且密封板相互垂直固接；所述容積式壓氣裝置通過螺栓固定于冷流體入口管道上，冷流體入口管道上設(shè)有與螺栓配合的通孔，所述冷流體噴射器與冷流體入口管道過盈配合；所述熱流體隔板與法蘭端蓋、換熱器外殼、冷流體擋板固接，所述冷流體擋板均勻間距與密封板焊接，所述紫銅管與冷流體擋板上通孔過盈配合；所述渦流發(fā)生器懸于紫銅管中，且通過渦流發(fā)生器兩端延長桿與紫銅管固接；所述抽風機通過凹槽內(nèi)嵌于冷流體出口管道。

進一步地，所述溫度計和流量計的底部沿熱、冷流體流動方向依次內(nèi)嵌于熱流體入口管道、冷流體入口管道內(nèi)。

進一步地，所述容積式壓氣裝置包括：可伸縮桿、上抬擋板、冷流體容器、活塞、液壓桿、液壓缸、壓氣裝置管道、圓平板及下壓擋塊，所述可伸縮桿的底部與壓氣裝置管道固接，頂部與上抬擋板或下壓擋塊旋接，所述冷流體容器通過上抬擋板上抬動作和下壓擋塊下壓動作實現(xiàn)冷流體的流通，所述圓平板沿徑向固接于壓氣裝置管道中間位置。