[实用新型]一种适用于同轴气流的组合式多级高效换热器

说明书

本实用新型提供了一种适用于同轴气流的组合式多级高效换热器，属于流体换热技术领域。该换热器包括多级布置的单元换热器、轴线气流入口、内部固定环、外部固定环和轴线气流出口。本实用新型所述换热器是一种利用液态金属作为传热工质、利用微通道进行传热的复合式换热器；可以在有限空间内提升换热器的换热面积，相比于传统单级管壳式换热器，其单位换热空间内有效换热面积提升了约50％。

技术领域

本实用新型属于流体换热技术领域，具体涉及一种适用于同轴气流的组合式多级高效换热器。

背景技术

现有的换热器种类繁多，各具特点，按传热原理可分为：间壁式换热器、蓄热式换热器、流体连接间接式换热器、直接接触式换热器以及复式换热器等；按照结构可分为：浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器以及板式换热器等。管壳式换热器结构坚固、可靠、适应性强、易于制造、能承受较高压力和温度，但是换热效率、结构紧凑性不如其他新型换热器。蛇管式换热器结构简单、造价低廉、操作敏感性较小，但是管外流体流速很小，因而传热系数小、传热效率低、需要的传热面积大。套管式换热器结构简单、传热系数高，但是金属消耗大、检修清洗麻烦。管板式换热器传热面积大、传热效率高、易于制造，但是流动阻力大、流道易堵塞、耐压性能比管式换热器差。现有常见换热器的工作温度差异较大，浮头式换热器最高耐温约400℃，耐压约6.4MPa；板式换热器工作温度在-30℃～180℃，压力最高约1.6MPa；板翅式换热器选用适当的材料，可用于1000K温度的热交换。

现有技术中换热器的缺点在于：

1)换热器设计没有针对高温、高压轴流使用环境设计，对目标使用环境进行针对性设计。现有的换热器通常针对不同的适用场合进行设计，难以兼顾工作温度、换热介质、结构紧凑性、流动压降等多种参数的需求。此外，在高温情况下，由于使用空间和材料物性的限制，常见换热器换热面积难以满足换热需求，需要进行特殊性结构设计以增大结构紧凑性。

2)轴流气流条件对换热器换热效率和轴向流动损失均具有较大要求，现有换热器流动损失较大。一方面要求换热过程追求最好的换热效率与换热速度，另一方面要求换热器换热过程对流动的干扰降低到最小阶段，以降低轴向流动的损失。现有换热器换热表面设计造成的气流损失较大，影响气流换热效率。

针对上述问题，本实用新型设计了一种换热器，在于解决传统换热器结构设计不足的问题。提供高压、高温轴向气流环境下的高效、低气流损耗换热环境，提升换热器换热效率，降低加热气流换热过程中的流动损失。

实用新型内容

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种高换热效率、结构紧凑、适用于管型或环型通道内的换热器。该换热器是一种利用液态金属作为传热工质、利用微通道进行传热的复合式换热器。

本实用新型的技术方案为：

一种适用于同轴气流的组合式多级高效换热器，包括单元换热器1-1、轴线气流入口1-2、内部固定环1-3、外部固定环1-4和轴线气流出口1-5。

所述单元换热器1-1包括加热工质入口管路2-1、加热工质一级分流管2-2、加热工质二级分流管2-3、波纹换热薄翅2-4、加热工质二级汇流管2-5、加热工质一级汇流管2-6、加热工质出口管路2-7、加热入口2-8和加热出口2-9。

其中，波纹换热薄翅2-4为两端开口的扁管状结构，两开口端均为均匀波纹状，相邻两波纹之间的分布间隔不大于20mm。两开口端间的腔室形成波浪纹矩形流道，波浪纹矩形流道的上下表面间隔不大于10mm。60个波纹换热薄翅2-4的开口端沿轴线周向均匀分布，分布角度间隔为6°，形成一个圆筒状结构。