一种自由活塞式斯特林机冷端热交换器制造技术

本发明专利技术属于冷端热交换器，具体公开一种自由活塞式斯特林发电机冷端热交换器，它包括冷却管、外壁和换热器壳体，换热器壳体由一体成型的换热器壳体上壁、换热器壳体下壁和换热器壳体内壁组成，外壁和换热器壳体围成的腔体内设有若干根冷却管，换热器壳体上壁和换热器壳体下壁上均各自设有若干个冷却管通孔，每根冷却管的上下两端分别贯穿一个冷却管通孔，外壁上设有冷却剂入口和冷却剂出口。被冷却工质在换热区域内流动空间大，热传递路径明晰，换热效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冷端热交换器，具体涉及一种自由活塞式斯特林发电机冷端热交换器。 
技术介绍
自由活塞斯特林发电机热头部分主要由膨胀腔、加热器、回热器、冷却器压缩腔、位移活塞、动力活塞等部分组成。其中，三个热交换器：加热器、回热器、冷却器是斯特林发电机中的关键部件。斯特林发电机工作时，热能通过热交换器在热腔和冷腔之间进行转换，因此热交换器的性能对斯特林发电机整机输出功率、效率的提升具有重要影响。应用于斯特林发电机的热交换器性能受到压力、温度、容积、材料导热性能、几何形状、布置方式、工质的性质和流动损失等多种因素的影响，由于这些因素间相互影响，使热交换过程的机理复杂化。 冷端热交换器是自由活塞斯特林发电机中用于热头冷端对气体工质进行冷却的热交换器。当冷端设计温度为室温时，冷却器由冷却剂吸收工质的部分热量，并对外释放，使工质在冷腔中实现低温高压下的等温压缩过程。 目前应用于自由活塞斯特林发电机的冷却器采用环形均匀分布式肋片结构，被冷却工质在肋片间流动，通过肋片根部外环状套筒进行热交换，并被冷却。这种结构中被冷却工质在换热区域内流动空间有限，热传递路径复杂，换热效率偏低，且加工工艺复杂。 
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种被冷却工质在换热区域内流动空间大，热传递路径明晰，换热效率高的自由活塞式斯特林发电机冷端热交换器。 实现本专利技术目的的技术方案：一种自由活塞式斯特林发电机冷端热交换器，它包括冷却管、外壁和换热器壳体，换热器壳体由一体成型的换热器壳体上壁、换热器壳体下壁和换热器壳体内壁组成，外壁和换热器壳体围成的腔体内设有若干根冷却管，换热器壳体上壁和换热器壳体下壁上均各自设有若干个冷却管通孔，每根冷却管的上下两端分别贯穿一个冷却管通孔，外壁上设有冷却剂入 口和冷却剂出口。 所述的冷却管沿换热器壳体内壁周向排布为若干层，每一层冷却管沿周向均匀分布，相邻两层冷却管之间交错分布。 所述的换热器壳体内壁内设有内腔壁。 所述的换热器壳体上壁的上部设有回热器端盖。 所述的换热器壳体下壁的下部设有底座。 本专利技术的有益技术效果在于： （1）本专利技术提供的一种自由活塞式斯特林发电机冷端热交换器采用管件结构，在换热区域内排布一定数量的薄壁管件，被冷却工质在管内流动，冷却剂在管间强制对流换热，冷却工质在换热区域内的流动空间大，换热效率高； （2）被冷却工质沿管径方向传热，传热路径明晰，径向尺寸可以自由调整，相应地便于实现较小的换热器轴向尺寸，且加工简易，方便安装。 附图说明图1为本专利技术所提供的一种自由活塞式斯特林机冷端热交换器的三维结构示意图； 图2为本专利技术所提供的一种自由活塞式斯特林机冷端热交换器剖视图； 图3为图2在A-A方向的剖视图。 图中：1.冷却管，2.换热器壳体上壁，3.外壁，4.换热器壳体下壁，5.回热器端盖，6.底座，7.内腔壁，8.冷却管通孔，9.冷却剂入口，10.冷却剂出口，11.换热器壳体内壁，12.内腔构件。 具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。 如图1和图2所示，本专利技术提供的一种自由活塞式斯特林发电机冷端热交换器包括冷却管1、外壁3和换热器壳体。换热器壳体由一体成型的换热器壳体上壁2、换热器壳体下壁4和换热器壳体内壁11组成。外壁3和换热器壳体围成一个封闭的腔体，腔体内设有375根垂直排布的冷却管1。换热器壳体上壁2和换热器壳体下壁4上均各自设有375个冷却管通孔8，每根冷却管1的上下两端分别贯穿一个冷却管通孔8，冷却管1在冷却管通孔8处密封。外壁3上设有冷却剂入口9和冷却剂出口10。换热器壳体上壁2与回热器端盖5通过螺钉连接，换热器壳体下壁4与底座6通过螺钉连接。换热器壳体内壁11与内腔壁7 过盈配合。内腔壁7内是内腔构件12，内腔壁7、底座6与内腔构件12一体成型。 在冷却管1中通有气态的被冷却介质。外壁3和换热器壳体围成的封闭的腔体为换热区域，换热区域内通有液态的冷却剂，冷却剂从冷却剂入口9流入，在冷却管1之间流动，与冷却管1充分接触，对流换热，然后冷却剂从冷却剂出口10流出。冷却剂采用水。 如图3所示，冷却管1沿换热器壳体内壁11周向排布为三层，每层均匀设置125个冷却管1，相邻两层的冷却管1之间交错分布，使得强制对流充分均匀。 冷却管1采用美国牌号SS304不锈钢管，管壁厚0.15mm，管内径为1mm，管轴向长度为48.8mm。由于换热区域内设有375根冷却管1，热交换面积较大，冷却剂有较大的流动空间，换热效率高。 上面结合附图和实施例对本专利技术作了详细说明，但是本专利技术并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利技术宗旨的前提下作出各种变化。本专利技术中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自由活塞式斯特林发电机冷端热交换器，其特征在于：它包括冷却管（1）、外壁（3）和换热器壳体，换热器壳体由一体成型的换热器壳体上壁（2）、换热器壳体下壁（4）和换热器壳体内壁（11）组成，外壁（3）和换热器壳体围成的腔体内设有若干根冷却管（1），换热器壳体上壁（2）和换热器壳体下壁（4）上均各自设有若干个冷却管通孔（8），每根冷却管（1）的上下两端分别贯穿一个冷却管通孔（8），外壁（3）上设有冷却剂入口（9）和冷却剂出口（10）。

【技术特征摘要】
1.一种自由活塞式斯特林发电机冷端热交换器，其特征在于：它包括冷却
管（1）、外壁（3）和换热器壳体，换热器壳体由一体成型的换热器壳体上壁（2）、
换热器壳体下壁（4）和换热器壳体内壁（11）组成，外壁（3）和换热器壳体
围成的腔体内设有若干根冷却管（1），换热器壳体上壁（2）和换热器壳体下壁
（4）上均各自设有若干个冷却管通孔（8），每根冷却管（1）的上下两端分别
贯穿一个冷却管通孔（8），外壁（3）上设有冷却剂入口（9）和冷却剂出口（10）。
2.根据权利要求1所述的一种自由活塞式斯特林发电机冷端热交换器，其
特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：林晨，肖翀，黄玉平，周海平，徐祯祥，曾发，
申请(专利权)人：北京精密机电控制设备研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11