[发明专利]螺旋层腔热交换方法

说明书

本发明是一种提高热交换效率的方法。

中国专利法所称的发明是指对产品，方法或者其改进所提出的新的技术方案，必须具备新颖性，创造性和实用性。

检索，审查现有技术，及1985年到现在的中国专利公告有关热交换技术。人们为了提高热交换效率，而采取的扩大热交换面的方法相当很多，但它们都是有限度地扩大热交换面。如加散热片，将热交换面做成凸型或凹型的，螺旋管加热器等，这些扩大热交换面的方法都受热交换器体积限制，而具有一定的局限性，而使用本发明热交换面的扩大将是无限的。另一方面，现有热交换器都是采用扩大高，低温流体整体接触表面积，以提高热交换效率的;而本发明采用了高，低温相间螺旋渐扩包围层热交换方法，即相当于将高低温流体隔层相互渗透，相互包围而进行流体内部相互渗透式热交换。所以，本发明与现有热交换技术不同。

本发明的目的：解决现有热交换器体积大，热交换不充分，热交换速度慢，热交换后温差不大的问题。使热交换器体积小，热交换充分，热交换速度快。热交换后，能使原高温流体温度降到渐近原低温流体的温度;原低温流体温度升到渐近原高温流体的温度。

本发明的内容：

第一.本发明的理论基础热量的传递有传导，对流和辐射三种方式。

传导是由于两种温度不等的物体接触所引起的热量交换传导一直进行到两物体温度相等为止。导热的基本公式为Q＝ (γ)/(δ) △t×F式中γ代表导热系数，δ代表物体的壁厚△t代表导热物体两侧表面温度，F代表导热表面积，由此公式可知：物体导热量的大小与两侧温度成正比，与壁厚成反比，并与物体性质有关。

对流是指流动性的物体中，借助于部分质点流动而转移的热量，称为对流。

幅射是高温物体将热能转变为幅射线，同时向四周空间传播。

从热力学定律可知，热量只会从高温物体向低温物体传递。

第二.本发明的内容根据上述传热学理论，为达到本发明的目的，而采用螺旋层腔热交换方法。

将高，低温流体层腔相间分层卷在一起，形成螺旋层腔体。高，低温流体分别沿螺旋层腔相向或相垂直流动。高，低温流体通路可以是具有相同相间条数的螺旋层腔首与首，尾与尾相并联的通路，也可以是只有一条相间的螺旋层腔通路。

螺旋层腔热交换器有全封闭式和半封闭式两种。全封闭式就是高温流体腔和低温流体腔全都是封闭的;半封闭式是高温或低温流体腔，只有一个腔是封闭的，另一个腔是两端敞开的。根据不同产品要求选用全封闭或半封闭式的螺旋层腔热交换方法。

全封闭式螺旋层腔热交换器工作原理：见附图1中，高温流体从7（内层腔内口）输入，与低温流体相向而流，流经3（内层腔）螺旋层，一边流动，一边向高温层腔壁释放热量，高温流体由于释放热量，而使高温流体温度逐渐下降一直到高温流体流出5（内层腔外口）为止，温度也就下降到最低点，如果是充分热交换的话，这个高温流体输出时的温度最低点就是低温流体的输入温度，这样就使原高温流体降为低温。另一方面，低温流体从4（外层腔外口）输入，与高温流体相向而流，流经2（外层腔）螺旋层，一边流动一边吸收高温流体通过1（螺旋层腔壁）传导过来的热量，低温流体由于吸收热量，而使低温流体温度逐渐上升，一直到低温流体流出6（外层腔内口）为止，温度也就上升到最高点，如果是充分热交换的话，这个低温流体输出时的温度最高点就是高温流体的输入温度，这样就使原低温流体升为高温。这就是全封闭式螺旋层腔热交换的全过程。

半封闭式螺旋层腔热交换器工作原理：见附图2中，高温流体从4（封闭层腔外口）输入，与低温流体垂直而流，流经3（封闭层腔）螺旋层，一边流动，一边向高温层腔壁释放热量，高温流体由于释放热量，而使高温流体温度逐渐下降，一直到高温流体流出5（封闭层腔内口）为止，温度也就下降到最低点，如果是充分热交换的话，这个高温流体输出时的温度最低点就是低温流体的输入温度，这样就使原高温流体降为低温。另一方面，2（敞开层隙）内的低温流体由于吸收高温流体通过1（螺旋层腔壁）传导过来的热量使敞口层隙内的低温流体温度升高，而使这部分流体体积彭涨，从而沿敞口层隙向上流动，热交换器下方的低温流体不断补充，形成对流，加热热交换器周围的流体。这就是半封闭式螺旋层腔热交换的全过程。