[发明专利]直混对流热交换器

说明书

技术领域

本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种直混对流热交换器。

技术背景

传统的热交换器高温流体和低温流体之间存在传热壁，两种流体不混合，由于温差的存在，这类热交换器体积大，效率低。如果在过程中允许高温流体和低温流体混合，那么可以将两种流体在一个容器内直接混合，这种办法虽然可以使热交换器的体积大幅度较低，但失去了热交换器的对流传热所带来的优势，需要较大的流体流量才能使混合后的流体的温度达到要求。如果能够发明一种高温流体和低温流体既混合又具有对流传热优势的热交换器，就可以使热交换器的体积大幅度降低，在以冷却为目的的过程中，可以减少冷却介质的流量；在以加热为目的的过程中，可以减少加热介质的流量。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：

一种直混对流热交换器，包括混合容器A和混合容器B，所述混合容器A和所述混合容器B连通，在所述混合容器A上设高温流体入口和高温混合物出口，在所述混合容器B上设低温流体入口和低温混合物出口，设连通所述混合容器A和所述混合容器B的逆流通道，在所述逆流通道上设流体泵。

在所述混合容器A和所述混合容器B之间设至少一个级间混合容器，所述混合容器A依次经每个所述级间混合容器与所述混合容器B连通，两个或多个所述逆流通道相互接续依次经每个所述级间混合容器连通所述混合容器A和所述混合容器B。

相互连通的所述混合容器A和所述混合容器B的组合体设为细长管道，在所述细长管道的一端附近设所述高温流体入口和所述高温混合物出口，在所述细长管道的另一端附近设所述低温流体入口和所述低温混合物出口，所述逆流通道连通所述细长管道的一端附近混合区和所述细长管道的另一端附近混合区。

在所述混合容器A上设低温流体相变物出口和/或热低温流体出口，在所述混合容器B上设高温流体相变物出口和/或冷高温流体出口。

所述高温流体入口设为与发动机排气道连通。

所述低温流体入口设为与液氧罐连通，所述高温混合物出口设为与发动机的进气道连通。

所述高温流体相变物出口设为与液体二氧化碳收集罐和/或干冰收集罐连通。

相互连通的所述混合容器A和所述混合容器B的组合体设为细长管道，在所述细长管道的长度方向上相互接续的设置两个或多个所述逆流通道。

在一个或多个所述级间混合容器上设流体导出口，以导出特定浓度或特定温度的流体或流体相变物。

在所述细长管道的非两端区域上设一个或多个流体导出口，以导出特定浓度或特定温度的流体或流体相变物。

本发明的原理是将高温流体和低温流体的混合物的一部分泵出体系后，再将其注入上游的高温流体流中(或上游的温度较高的高温流体和低温流体混合物中)，形成混合对流传热关系；或将高温流体和低温流体的混合物的一部分泵出体系后，再将其注入上游的低温流体流中(或上游的温度较低的高温流体和低温流体混合物中)，形成混合对流传热关系。依此类推，可形成更多级的混合对流传热或无级混合对流传热。所谓无级混合对流传热是指混合容器的个数非常之多以至于相邻的两个混合容器的温度和组分差别可以视为相同的混合对流传热方式，或者在设有细长管道的结构中，设有非常之多的逆流通道以至于一个逆流通道连通的两个区域的温度和组分可以视为相同的混合对流传热方式。

本发明所公开的直混对流热交换器可以用于气气、气液或液液之间的混合对流传热，还可以用于临界流体间的混合对流传热或临界流体与非临界流体之间的混合对流传热。

本发明所谓的逆流通道是指将某一混合容器内的流体泵送到相邻混合容器内的通道，逆流通道的流向可以指向高温流体，也可以指向低温流体；在设有细长管道的结构中，所谓的逆流通道是指将细长管道的某一区域内的流体泵送到细长管道内的相邻区域，逆流通道的流向可以指向高温流体，也可以指向低温流体；一般说来，逆流管道的流向应与主流向相反，所谓主流向是指连通相邻两个混合容器间的流向，在设有细长管道的结构中，所谓主流向是指细长管道内的流向。