[發(fā)明專利]一種蓄熱型高效緊湊換熱器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110704428.4
• 申請(qǐng)日: 2021-06-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113446882A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建軍;馮自平;宋文吉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所
• 主分類號(hào): F28D15/02
• 分類號(hào): F28D15/02;F28D15/06;F28D20/00
• 代理公司: 廣州科粵專利商標(biāo)代理有限公司 44001
• 代理人: 周友元;莫瑤江

本發(fā)明公開(kāi)了一種蓄熱型高效緊湊換熱器，包括若干豎直間隔排列的熱管，熱管中部通過(guò)隔板固定，形成上部的放熱段和下部的吸熱段；隔板下方設(shè)置高溫流體通道，隔板頂面設(shè)置有下集板，下集板上方間隔設(shè)置有上集板，上集板和下集板之間通過(guò)若干支撐管連通，熱管吸熱段位于高溫流體通道中，熱管放熱段位于支撐管中，下集板設(shè)置有冷卻工質(zhì)入口，上集板設(shè)置有冷卻工質(zhì)匯集系統(tǒng)。本發(fā)明的蓄熱型高效緊湊換熱器，有效解決了用于高壓氣體余熱回收時(shí)換熱器體積過(guò)大的問(wèn)題，具有體積小、投資低，運(yùn)輸方便等優(yōu)點(diǎn)，可用于多種壓力工況下氣體余熱的回收。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱管換熱器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種蓄熱型高效緊湊換熱器。

背景技術(shù)

對(duì)于一定容積的高壓氣體在存儲(chǔ)時(shí)，溫度越高，可以存儲(chǔ)的氣體質(zhì)量就越少，將高壓氣體進(jìn)行冷卻，是對(duì)于容積固定的容器增加氣體儲(chǔ)存量最直接的方式。在等熵壓縮空氣的過(guò)程中，有85％的能量轉(zhuǎn)換為熱能，如果采用殼管式換熱器，由于空氣側(cè)換熱系數(shù)低，需要體積龐大的換熱器，而板式換熱器又無(wú)法承受兩邊較大的壓差，因此，也無(wú)法應(yīng)用。熱管具有傳熱性能好，可以在低換熱系數(shù)側(cè)增加換熱面積等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于氣體工質(zhì)的換熱環(huán)境。為此，可以基于熱管原理，開(kāi)發(fā)出高效緊湊換熱器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種蓄熱型高效緊湊換熱器，結(jié)構(gòu)緊湊，可用于多種壓力工況下氣體余熱的回收。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種蓄熱型高效緊湊換熱器，包括若干豎直間隔排列的熱管，熱管中部通過(guò)隔板固定，形成上部的放熱段和下部的吸熱段；隔板下方設(shè)置高溫流體通道，隔板頂面設(shè)置有下集板，下集板上方間隔設(shè)置有上集板，上集板和下集板之間通過(guò)若干支撐管連通，熱管吸熱段位于高溫流體通道中，熱管放熱段位于支撐管中，下集板設(shè)置有冷卻工質(zhì)入口，上集板設(shè)置有冷卻工質(zhì)匯集系統(tǒng)；進(jìn)入高溫流體通道的高溫流體，與熱管吸熱段進(jìn)行熱量交換，降溫后流出，熱管吸熱段的液態(tài)工質(zhì)吸熱沸騰上升，將熱量傳遞到放熱段，冷卻工質(zhì)經(jīng)上集板進(jìn)入到支撐管后，與熱管放熱段進(jìn)行熱量交換，升溫后經(jīng)上集板排出，熱管放熱段的氣態(tài)工質(zhì)凝結(jié)成液體后回流到吸熱段。

本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)作為冷卻工質(zhì)的冷卻劑用量最少，且能保證放熱段位于液態(tài)工質(zhì)之中，始終有良好的換熱效果。

作為優(yōu)選，所述的冷卻工質(zhì)匯集系統(tǒng)包括匯集管和若干收集罩，收集罩設(shè)置在上集板頂面，每個(gè)收集罩對(duì)應(yīng)若干支撐管，各收集罩頂部通過(guò)支管與匯集管相連通，匯集管一端設(shè)有冷卻工質(zhì)出口。

作為優(yōu)選，所述的匯集管上還設(shè)置有安全閥接口、壓力表接口和溫度計(jì)接口。

作為優(yōu)選，所述的下集板還設(shè)置有用于排放或更換冷卻工質(zhì)的排污管。

作為優(yōu)選，所述的支撐管之間填充有蓄熱材料，蓄熱材料可以儲(chǔ)存大量熱量，可以保證放熱段冷卻工質(zhì)吸收過(guò)程穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)熱量的有效利用。

當(dāng)作為蒸汽發(fā)生器使用時(shí)，則可以保證蒸汽出氣流量穩(wěn)定，溫度穩(wěn)定，運(yùn)行可靠。

作為優(yōu)選，所述的熱管吸熱段設(shè)置有用于增加氣體側(cè)換熱面積的翅片，可減少氣體側(cè)的熱阻，從而在保證換熱性能的前提下，縮小換熱器的體積，使其結(jié)構(gòu)更加緊湊。

彌補(bǔ)氣體換熱時(shí)換熱系數(shù)低的不足，可以在較大的范圍內(nèi)增加氣體側(cè)的換熱面積。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明的蓄熱型高效緊湊換熱器，一方面通過(guò)增加換熱面積的方式彌補(bǔ)了氣體側(cè)換熱系數(shù)低的不足，另一方面通過(guò)蓄熱的方式，保證了換熱過(guò)程的穩(wěn)定可靠，由于增加了氣體側(cè)換熱面積，有效減少了系統(tǒng)的換熱熱阻，提高了系統(tǒng)的換熱效率，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的緊湊，有效解決了用于高壓氣體余熱回收時(shí)換熱器體積過(guò)大的問(wèn)題，具有體積小、投資低，運(yùn)輸方便等優(yōu)點(diǎn)。