[实用新型]一种斯特林热机换热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种斯特林热机，尤其涉及一种斯特林热机换热器。 

背景技术

换热器是斯特林热机的重要部件，加热、冷却、回热都需要经过换热器，斯特林热机具有较高的热能与机械能之间转换效率，而热能与机械能之间的热交换的效率最主要取决于换热器的热交换效率。目前，斯特林热机加热普遍采用管式换热器、翅片式换热器或者丝网结构换热器，冷却主要是用水冷换热器，回热都用蓄热式换热器。综合平衡换热器通流容积、工质流阻损失、热交换能力三者的矛盾，是各类换热器必须遵循的原则。常见的典型的斯特林热机换热器包括一个外筒，外筒内设置多层的金属丝网，为了增大气体与换热器之间的换热面积，金属丝网上的孔目非常致密，而且多大数百层的金属丝网通过焊接叠合在一起，然后与外筒焊接固定，同时由于换热器内的气体压力很大，为了防止金属丝网拱起变形，保证金属丝网的使用寿命，每层金属丝网当都紧密贴合后焊接成一体，并且为了减小气体阻力，每层金属丝网的孔位都一一对应，该种结构的换热器内的金属丝网的制造加工成本非常昂贵，焊接技术复杂，从而导致整个斯特林热机的成本很高，不利于推广使用；金属丝网周围与外筒焊接的缝隙远大于孔目的间隙，当气体经过金属丝网的时候，金属丝网中心的阻力较周围的阻力大，因此有较多的气体从周围的间隙中通过换热器，造成边缘效应，导致热交换效率低；由于每层金属丝丝网的孔位一一对应，构成直孔通道，气体从最上层的金属丝网经过直孔通道后达到最下层的金属丝网，整个过程中气体与金属丝网的接触面积也较小，热交换面积小，而且气流不稳定，严重影响换热器的热交换效率。因此如何降低换热器的制造成本，最大限度的增加换热面积，提高热交换效率是设计斯特林换热器的一个重点、难点。 

例如：中国专利申请公告号：CN102086820A，申请公布日2011年6月8日，公开了一种斯特林热机环形换热器，包括一个环形换热器主体及其两端各有的多个连接管；环形换热器内呈中心对称分布换热通道两条以上，对称中心是中央通道中心，各换热通道两端各有一个连接管，换热通道之间的换热壁内有多个换热孔，环形换热器表面布满换热片。将多个工作腔斯特林热机各自独立的换热器合为一体，满足了处于各热力学过程的工作腔的换热需求；有效增大了换热器与热源间的换热面积，增强了换热能力，完全可以用风冷系统取代现有的水冷系统；尤其是用于斯特林可逆热机，空间利用充分，整机体积更小。其不足之处是该种换热器仍然是采用换热片来实现增大换热面积的效果，整个换热器制造成本仍然很高，同时依靠增加换热孔和换热通道来提高热交换效率，并没有从根本上解决换热器换热效率低的难题，换热效率仍然较低，使用寿命也较低。 

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术中的斯特林热机换热器制造成本高，换热面积小，热交换效率低，使用寿命短的不足，提供了一种制造成本低，换热面积显著增加，换热效率高，使用寿命长的斯特林热机换热器。 

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案： 

一种斯特林热机换热器，包括圆筒状的换热器外壳，换热器外壳一端连接有加热器，另一端连接有制冷器，所述的换热器外壳靠近加热器端设有第一金属丝网，换热器外壳靠近制冷器端设有第二金属丝网，所述的换热器外壳位于第一金属丝网和第二金属丝网之间的空腔内设有碳纤维体，所述的碳纤维体充满整个空腔。把细小的碳纤维体直接放入加热器外壳的空腔内，然后两端通过金属丝网盖住，防止碳纤维体漏出来，碳纤维随机无序的排布在换热器外壳内，把换热器外壳内的空间分隔形成无数个相对较均匀的间隙，便于气体流通，高温高压气体从加热器端流入换热器内，经过碳纤维体的吸热后，温度降低后流向制冷器，经过制冷器的二次降温，从而使得流入换热器和流出换热器的气体之间形成较大的温差，热交换效率高；碳纤维体自身耐高温、高导热、耐腐蚀，能适应换热器内的高温、高压的环境，可以长期使用而不需要更换，使用寿命很长，与普通的换热器比较具有成本低、使用寿命长、换热效率高的特性。

作为优选，所述的第一金属丝网、第二金属丝网的外侧分别设有金属丝网固定板，所述的金属丝网固定板的周围与换热器外壳的端部固定连接，第一金属丝网、第二金属丝网分别焊接连接在金属丝网固定板的内侧，所述的金属丝网固定板上设有若干通气孔。第一金属丝网、第二金属丝网自身的强度有限，在高温高压气体的作用下容易发生变形或者与换热器外壳脱落等，因此需要金属丝网固定板来增加其强度，防止变形。