The invention provides a volumetric heat exchanger for self-excited pulsating heat transfer enhancement and its working method. The heat exchanger comprises a shell, a baffle, a heat medium inlet pipe section, a heat medium outlet pipe section, a refrigerant inlet pipe section, a refrigerant outlet pipe section, a heat exchange pipe, a hose, a flow limiting valve, a self-excited oscillation device and a pulsating hydraulic transmission device. The self-excited pulsating heat exchanger can generate pulsed jet through the Helmholtz resonant cavity of the self-excited oscillating device. The pulsating hydraulic transmission device can effectively transform the pulsed jet into the beneficial vibration of the heat exchanger tube. Compared with the steady-state flow condition, the heat transfer efficiency is increased by 30%. It improves the heat transfer efficiency, reduces the heat transfer area and material consumption of the heat exchange tube, has compact structure and is easy to install. It can be used in the recovery of waste heat from ships, oil transportation in power stations, chemical heating and so on.
【技术实现步骤摘要】
一种自激脉动强化换热的容积式换热器及其工作方法
本专利技术涉及一种脉动强化换热器,特别涉及一种自激脉动强化换热的容积式换热器及其工作方法,属于换热器
技术介绍
在日常工业生产中,因热能传递、交换、转换及控制等需要,换热器被大量采用。众所周知,容积式换热器总体尺寸大,并且传热系数小,这是因为传热表面与周围的流体相对速度较小,仅存在自然对流循环,这使得传统容积式换热器换热性能很低。此外,在换热器中结垢往往会使换热性能不断下降。近年来,随着国内节能政策及产业的发展需求,换热设备的强化换热问题日益得到关注。作为强化换热技术的一个分支,脉动流强化换热受到越来越多的重视。脉动流在提高设备换热性能的同时又能达到抑制结垢的效果,因此有其独特的优越性,受到了国内外广泛的关注,并且在工业生产及日常生活中具有广泛的应用前景。但是对于脉动流和振动流之间潜在的联系,当前研究工作非常缺乏。在脉动强化换热中,能够利用有益振动为强化换热服务的设计还很少。脉动流就是流动参数如压力、速度等发生周期性或准周期变化的流体。常见的脉动流发生装置可分为两类:自激励脉动源和强制脉动源。流体自激励脉动源主要是通过改变管路结构形式来产生脉动的装置,这种脉动源无需额外消耗泵功。现有的自激励脉动源有单向阀系统、自激式系统等。单向阀系统,其主要原理是通过单向阀在一定条件下的启闭来造成流量的脉动。比如工业中的限流阀,当管道内流速大到一定程度后,限流阀自动关闭,从而造成流体压力脉冲。单向阀系统的一个显著特点是冲击波脉动压力高,管道中的流动呈往复流特征。自激脉动源有很多类型,比较典型的是利用亥姆霍兹共振腔原 ...
【技术保护点】
1.一种自激脉动强化换热的容积式换热器,其特征在于:包括壳体(1)、隔板(2)、热媒入口管段(3)、热媒出口管段(4)、冷媒入口管段(5)、冷媒出口管段(6)、换热管(7)、软管(8)、限流阀(10)、自激振荡装置(12)和脉动液力传动装置(13);所述壳体(1)内设有所述隔板(2),所述隔板(2)上设有孔,所述隔板(2)将所述壳体(1)分隔成上下两个腔体,所述上腔体和所述下腔体通过所述隔板(2)上的孔连通,所述冷媒出口管段(6)连通所述壳体(1)的上腔体,所述冷媒入口管段(5)连通所述壳体(1)的下腔体,所述换热管(7)穿过所述隔板(2)的孔,所述换热管(7)的入口端位于所述壳体(1)的上腔体内并通过所述软管(8)连通所述热媒入口管段(3),所述换热管(7)的出口端位于所述壳体(1)的下腔体内并通过另一根所述软管(8)连通所述热媒出口管段(4);所述脉动液力传动装置(13)包括顶盖(13‑1)、底座(13‑2)、膜片(13‑3)、刚性杆结构(13‑4)和复位弹簧(13‑5),所述底座(13‑2)固定在所述壳体(1)上,所述顶盖(13‑1)与所述底座(13‑2)之间设有所述膜片(13‑ ...
【技术特征摘要】
1.一种自激脉动强化换热的容积式换热器,其特征在于:包括壳体(1)、隔板(2)、热媒入口管段(3)、热媒出口管段(4)、冷媒入口管段(5)、冷媒出口管段(6)、换热管(7)、软管(8)、限流阀(10)、自激振荡装置(12)和脉动液力传动装置(13);所述壳体(1)内设有所述隔板(2),所述隔板(2)上设有孔,所述隔板(2)将所述壳体(1)分隔成上下两个腔体,所述上腔体和所述下腔体通过所述隔板(2)上的孔连通,所述冷媒出口管段(6)连通所述壳体(1)的上腔体,所述冷媒入口管段(5)连通所述壳体(1)的下腔体,所述换热管(7)穿过所述隔板(2)的孔,所述换热管(7)的入口端位于所述壳体(1)的上腔体内并通过所述软管(8)连通所述热媒入口管段(3),所述换热管(7)的出口端位于所述壳体(1)的下腔体内并通过另一根所述软管(8)连通所述热媒出口管段(4);所述脉动液力传动装置(13)包括顶盖(13-1)、底座(13-2)、膜片(13-3)、刚性杆结构(13-4)和复位弹簧(13-5),所述底座(13-2)固定在所述壳体(1)上,所述顶盖(13-1)与所述底座(13-2)之间设有所述膜片(13-3),所述底座(13-2)设有连通所述膜片(13-3)的孔,所述刚性杆结构(13-4)的一端穿过所述顶盖(13-1)顶在所述膜片(13-3)上,另一端与所述换热管(7)的出口端固定,所述刚性杆结构(13-4)与所述顶盖(13-1)之间还设有所述复位弹簧(13-5);所述自激振荡装置(12)包括前喷嘴(12-1)、振荡腔(12-2)、后喷嘴(12-3)、出口法兰(12-4)和侧接管道(12-5),所述前喷嘴(12-1)与所述后喷嘴(12-3)之间设有所述振荡腔(12-2),所述后喷嘴(12-3)通过所述出口法兰(12-4)连通所述底座(13-2)的孔以及所述侧接管道(12-5),所述前喷嘴(12-1)通过设有所述限流阀(10)的管路连通所述热媒出口管段(4)。2.根据权利要求1所述的一种自激脉动强化换热的容积式换热器,其特征在于:所述壳体(1)的外形为长方体,所述隔板(2)的孔为圆孔,所述隔板(2)的开孔边缘与所述换热管(7)的单边间隙为10-20mm。3.根据权利要求1所述的一种自激脉动强化换热的容积式换热器,其特征在于:所述振荡腔(12-2)为亥姆霍兹共振腔,所述前喷嘴(12-1)的直径小于所述后喷嘴(12-3)的直径,所述前喷嘴(12-1)、所述后喷嘴(12-3)与所述底座(13-2)的孔同轴。4.根据权利要求1所述的一种自激脉动强化换热的容积式换热器,其特征在于:所述刚性杆结构(13-4)包括竖杆和设置在竖杆顶端的圆管,所述圆管套装在所述换热管(7)的出口端,所述竖杆的另一端设有凸缘,所述复位弹簧(13-5)套装在所述竖杆上,其一端顶在所述竖杆的凸缘上另一端顶在所述顶盖(13-1)上。5.根据权利要求1所述的一种自激脉动强化换热的容积式换热器,其特征在于:所述底座(13-2)包括上法兰和下法兰,其上法兰一侧的端面内凹形成内凹面,所述底座(13-2)...
【专利技术属性】
技术研发人员:温华兵,吴俊杰,张东辉,王军,洪良星,李志远,
申请(专利权)人:江苏科技大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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