[发明专利]一种气化器换热管道及其自增压气化器

权利要求书

1.一种气化器换热管道，其特征在于，所述换热管道(1)为螺旋管道，管道(1)的横截面为星型结构，星型结构的每个尖角处均固定有沿所述换热管道(1)的轴心线方向设置的翅片(2)，且星型结构的每个侧边(101)上还设有沿所述换热管道(1)的轴心线方向设置的半圆凸起(3)。

2.根据权利要求1所述的气化器换热管道，其特征在于，所述半圆凸起(3)固定在所述侧边(101)的中部，且直径小于侧边(101)边长的2/3。

3.根据权利要求1所述的气化器换热管道，其特征在于，星型结构的侧边(101)数量少于20。

4.根据权利要求1所述的气化器换热管道，其特征在于，所述翅片(2)的高度小于所述换热管道(1)的内螺旋半径的2/3。

5.根据权利要求1所述的气化器换热管道，其特征在于，所述半圆凸起(3)与所述换热管道(1)一体成型。

6.根据权利要求1所述的气化器换热管道，其特征在于，所述换热管道(1)的螺旋长度L需使换热管道(1)从工作环境中的总吸热量Q与液氮通过换热管道(1)吸热转化为氮气的吸热量Q₁相等。

7.根据权利要求6所述的气化器换热管道，其特征在于，假设换热管道(1)在工作过程中接触的空气温度保持不变，即与空气的传热系数不变，则换热管道(1)从工作环境中的总吸热量Q为：

式中：K为总传热系数，F₁为换热管道(1)的表面周长，T_A为环境温度，T₀为氮气饱和温度，T为液氮温度；

总传热系数K的计算公式为：

式中：δ为换热管道(1)的壁厚，λ为管材导热系数，η为翅片(2)的换热效率，α_A为管材与空气传热系数，F₂为翅片(2)的总面积；

其中，F₁、F₂的推导公式为：

F₁＝πD_i·L

F₂＝(πD_o-N·x+2N·y)·L

式中：L为换热管道(1)的螺旋长度，D_i为换热管道(1)的内切圆直径，D_o为换热管道(1)的外接圆直径，N为翅片(2)数目，x为翅片(2)厚度，y为翅片(2)高度；

液氮吸热转化为氮气的吸热量Q₁为：

Q₁＝M·(S+C_p·ΔT)

式中：M为液氮质量，S为液氮气化热，C_p为氮气定压比热容，ΔT为氮气升温量；

由于总吸热量Q与吸热量相等，则：

代入F₁、F₂的计算公式得到：

根据以上公式计算得到换热管道(1)的螺旋长度L。

8.一种自增压气化器，其特征在在于，包括权利要求1-7任一所述的气化器换热管道、输入管路(4)和输出管路(5)，所述输入管路(4)与所述换热管道(1)的入口连接，所述换热管道(1)的出口与所述输出管路(5)的一端连接，所述输出管路(5)的另一端设有喷嘴(6)。

9.根据权利要求8所述的自增压气化器，其特征在于，还设有控制器，所述输入管路(4)与所述换热管道(1)的入口之间设有流量控制阀(8)，所述输出管道(5)上设有温度传感器(9)和压力传感器(10)，所述流量控制阀(8)、温度传感器(9)及压力传感器(10)均与所述控制器电性连接。

10.根据权利要求9所述的自增压气化器，其特征在于，还设有吹风装置(7)，所述吹风装置(7)与所述控制器电性连接，所述吹风装置(7)用于产生对流空气并吹向所述换热管道(1)。