[發明專利]一種用于有機工質與液態金屬兩相磁流體發電系統的換熱器

在審

• 申請號: 202211047775.5
• 申請日: 2022-08-30
• 公開（公告）號: CN115406271A
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 王少政;黃護林;王彥利;韓曉飛;鹿鵬
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F28D7/16
• 分類號: F28D7/16;F28F1/08;F28F9/02;F28F9/22;F28F19/00;F24H9/1818;H02K44/08
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 馬玉雯

本發明公開了一種用于有機工質與液態金屬兩相磁流體發電系統的換熱器，包括廢液導入部分、有機工質循環部分、有機工質恒溫部分和排污部分共4部分，通過余熱回收的方法，通過吸收廢液的余熱對有機工質進行加熱，增加有機工質恒溫部分的設計，提高有機工質出口溫度的穩定性；對換熱管進行優化改良，降低了堵塞風險的同時，強化換熱，并且通過肋板和擋板的組合應用，增加了流程數。

技術領域

本發明屬于液態金屬磁流體發電機領域，具體涉及一種用于有機工質與液態金屬兩相磁流體發電系統的換熱器。

背景技術

有機工質與液態金屬兩相磁流體發電是一種新型的發電方式，具有結構簡單、無運動部件、裝機容量無限、驅動方式多樣性、效率高、環境污染少等優點，節約能源。有機工質與液態金屬兩相磁流體發電，應用氣液兩相流的概念，使兩種流體混合在一起，依靠有機工質氣體的膨脹作用帶動液態金屬工質通過發電機。但是發電裝置內存在氣液兩相流體的流動及傳熱，在有機工質和液態金屬混合前，需要對有機工質進行預熱，使發電過程中有機工質汽化過程從液態金屬中吸收的熱量減少，使兩相流體流動過程趨于等溫，提高系統的循環效率。對有機工質進行預熱，需要相應的加熱器或換熱設備，加熱器因為功耗較高，降低發電效率，而換熱設備是通過利用廢液的余熱，達到對有機工質的加熱目的。但傳統換熱設備無法達到精準控溫的效果，并且長期對含有固體顆粒的廢液進行余熱回收，期間固體顆粒對傳統換熱設備的磨損較大，長期使用容易結垢堵塞，清理較為麻煩，導致換熱效率低，使用壽命較短，檢修次數過多等問題，為實驗室和工業生產帶來巨大困擾。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種用于有機工質與液態金屬兩相磁流體發電系統的換熱器，利用本發明的換熱器對有機工質的溫度做到精準控溫，既可以對實驗室和工業中的廢液進行余熱回收利用，又可以減少設備結垢堵塞及不易清理的問題，使用壽命長。

為達到上述目的，本申請所采用的技術方案是：

一種用于有機工質與液態金屬兩相磁流體發電系統的換熱器，包括廢液導入部分、有機工質循環部分、有機工質恒溫部分和排污部分；

所述廢液導入部分包括由上而下依次連接的廢液進口接管、橢圓形封頭、上管板、換熱管和下管板；所述上管板包括分程蓋板A和分程擋板A，所述分程蓋板A上設有呈圓周分布接管孔；當廢液流入時，穿過分程蓋板A與分程擋板A所組成的流道，從接管孔進入換熱管，上管板起到廢液均勻分布，并減小廢液對換熱管沖擊的作用；所述換熱管由多個單節換熱管連接而成，每個單節換熱管包括一個單節換熱管接口A和單節換熱管接口B，單節換熱管之間通過單節換熱管接口A和單節換熱管接口B依次首尾焊接組成，換熱管采用改良的波紋管結構，強化傳熱，并且根據廢液流向的不同，換熱管的朝向也發生改變，這是通過其結構使廢液不斷沖刷管壁，減免廢液中的污垢堵塞換熱管路的風險；所述下管板包括分程蓋板B和分程擋板B，所述分程蓋板B上設有接管孔，與上管板共同作用時，增加廢液的流程，增強換熱能力；

所述有機工質循環部分包括有機工質出口接管、有機工質進口接管、外殼、分隔肋板、開口肋板、肋板出液口、環形擋板、環形擋板出液口；所述外殼與上管板焊接，外殼外壁面設有有機工質出口接管；在外殼內壁面在有機工質出口接管的兩側分別焊接分隔肋板，有機工質進口接管與有機工質出口接管之間僅相隔一塊分隔肋板，分隔肋板另一側按等角度分布有6塊開口肋板，開口肋板與外殼內壁無縫焊接，在外殼內側與其同軸心設置環形擋板為第一層，第一層環形擋板外壁面與已經設置的開口肋板，分隔肋板焊接，其內側按同樣方式等角度焊接4塊肋板，包括2塊開口肋板，和2塊分隔肋板，并設置與外殼同軸心環形擋板為第二層，其內側按同樣方式等角度焊接4塊肋板，包括2塊開口肋板，和2塊分隔肋板，并設置與外殼同軸心環形擋板為第三層，其內側按同樣方式等角度焊接4塊肋板，包括2塊開口肋板，和2塊分隔肋板，并設置與外殼同軸心環形擋板為第四層；在相鄰2塊分隔肋板間的環形擋板外壁面上設有環形擋板出液口，開口肋板上均設有肋板出液口，通過這些開口，增加了有機工質流程數，與換熱管充分接觸換熱，增強了換熱能力；