[实用新型]一种斯特林发动机换热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种斯特林发动机，尤其涉及一种斯特林发动机换热器。 

背景技术

换热器是斯特林发动机的重要部件，加热、冷却、回热都需要经过换热器。目前，斯特林发动机加热普遍采用管式换热器或翅片式换热器，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发动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发动机的成本很高，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。 

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术中的斯特林发动机换热器制造成本高，换热面积小，热交换效率低的不足，提供了一种结构简单、成本低，换热面积显著增加，换热效率高的斯特林发动机换热器。 

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案： 

一种斯特林发动机换热器，包括换热器外壳，所述的换热器外壳呈圆筒状结构，所述的换热器外壳内设有球状体，所述的球状体充满整个换热器外壳内部，所述的球状体之间两两相互接触连接形成换热器本体，所述的换热器外壳的内壁与换热器本体外侧面固定连接。球状体两两相切连接组合成一个圆柱状的空间结构，即为换热器本体，与常见的翅片形换热器比较，球状体加工非常简单、加工成本低，整体制造成本非常低，从而使得斯特林发动机便于推广使用；气体经过换热器本体的时候与球状体的外表面的接触面积非常大，换热面积非常大，换热效率非常高；换热器本体整体结构均匀，与换热器外壳之间的连接也均匀，气体经过换热器本体一端的时候收到的阻力均匀，不存在边缘效应，热交换效率也提高了；气体从换热器本体的一端流向另一端的时候，气体的路线不是直线，会在不同的球状体表面多次反射，气流均匀稳定，从而保证足够的热交换面积。总之，与现有技术中的各种换热器比较，该种结构的换热器极大的降低了整体成本，促进了斯特林发动机的推广使用，并从根本上解决了换热面积小，热交换效率低的难题。