[发明专利]采用超声波空化强化的超紊流换热器及换热方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种换热器，具体而言是指一种利用超声波空化强化的超紊流换热器及换热方法，用在热能动力工程、空调、化工等需要换热的场合。

背景技术

目前，换热器在热能动力工程、空调、化工等有广泛应用，为了强化换热，需要对液体进行扰动，使液体流动状态为紊流状态，现有技术中普遍采用的螺旋管等型式，换热效果不高。

发明内容

针对上述所要解决的技术问题，本发明的主要目的是提供一种结构设计合理、适用范围广、换热效果好、节能的采用超声波空化强化的超紊流换热器。

本发明采取的技术方案如下，一种超声波空化强化的超紊流换热器，包括换热器，其特征在于，还包括有：

超声波信号发生器，用来发出高频信号；

换能器，换能器安装在换热器的壳体上与超声波信号发生器导线联结，用来接收高频信号并产生超声波振动。

本发明的另一个目的是提供一种采用超声波空化强化的超紊流换热方法，包括以下步骤：通过超声波信号发生器发出高频信号，使换能器产生超声波振动，对换热器内的换热液体和被换热液体产生超声波空化效应，使液体变为超紊流状态，强化换热。

前述的换热器可选自液-液换热器或液-气换热器、板式或管式换热器的任意一种。

本发明的工作原理如下：

超声空化是液体中由于超声的物理作用，在液体内的某一区域会形成局部的暂时的负压区，于是在液体中产生空穴或气泡。这些充有蒸气或空气的气泡处于非稳定状态，当它们突然闭合时，会产生激波，因而在局部微小区域产生很大很大的压力，从而把聚集起来的声场能量在液体中极小的空间内迅速释放出来，形成异乎寻常的高温(可高达5000K以上)、高压(可高达5x10⁷pa)以及强冲击波和射流等极端的物理条件。超声空化现象交叉包含流体核化，空化发起，空化空泡动态行为，声混沌和空化效应等很多物理和化学现象，超声波空化产生的微射流作用，不断冲刷传热表面，增加流体在传热界面的湍动程度，减小传热边界厚度，从而增加传热系数，使液体为超紊流状态。超声换热装置的强化换热，原因还在于：(1)使垢层脱落或变薄，使传热表面保持清洁，从而减小污垢热阻。(2)当换热器表面的温度高于周围液体的沸点时，汽化发生在换热器表面，汽化膜层的传热阻力也很大，而超声波的微射流作用加速气泡的破裂。(4)超声波有脱气作用，使得换热器和液体主体中的气泡量减少，从而加速表面传热速率和液体主体的传热效率。

本发明的有益效果如下：本发明通过在换热液体中施加超声波振动，使液体产生超声波空化效应，液体流速很小也成为超紊流状态，强化换热效果，与现有技术相比具有以下优点：

1、传热换热能力提高；

2、节约能源；

3、超声波对换热器有防垢清洗作用，可保持长期的高换热效率。

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释但本发明不局限于以下实施例。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的采用超声波空化强化的超紊流换热器，包括换热器2、超声波信号发生器5、换能器4，其中，换能器4安装在换热器2的壳体上，超声波信号发生器5与换能器4通过导线联结，换热器2可选自液-液换热器或液-气换热器、板式或管式换热器的任意一种，对于液-液换热器，换超声波振动加在液-液换热器的液体两边，换热器两侧液体产生超声波空化效应，成为超紊流状态，对于液-气换热器，换超声波振动加在液-气换热器的液体一边，换热器一侧液体产生超声波空化效应，成为超紊流状态。

工作时，先将超声波信号发生器5电源打开，使换能器4产生超声波振动，对换热器2内的换热液体3和被换热液体1产生超声波空化效应，使液体变为超紊流状态，强化换热。