多层同轴圆筒间壁翅片式换热器，采用一系列圆筒层层嵌套，且所有圆筒共轴心，每两个相邻圆筒间置有翅片，所有翅片与圆筒相连接，而位于圆筒两端的翅片为错列锯齿翅片，换热器的两端为两换热流体的进出口，每端面有两个区域，为两换热流体进出空间，至少有一侧换热流体所对应区域形成两容积空间用于分流与汇流，汇流区域内所构成的容积空间连接出口管道，分流区域内所构成的容积空间连接进口管道，每一个区域内只准一种流体通过，而另一种流体的翅片端面采用圆弧型密封条与两相邻的圆筒对接密封。本发明专利技术可广泛应用于各行业工艺换热，换热能力强，单位换热量体积小、重量轻，换热器生产企业可降低生产成本，设备运行企业可得到能耗降低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种换热器，具体涉及一种多层同轴圆筒间壁翅片式换热器。
技术介绍
当今矿物质能源日趋短缺，人类居住环境也遭受到严峻破坏，尤其是温室气体排放，造成人类生存环境问题日益凸显，地球平均气温上升，冰川逐渐缩小融化，海平面不断上升，正一步一步危及岛国，威胁沿海城市的安全，这已是不争事实。我国日益严重的雾霾问题久久得不到解决，严重影响人们身体健康，使人们患肺癌几率大幅上升，雾霾现象严重难以从根本上得到解决，原因在于是我国工业化进程加快，向大气排放的废气日益增多所致，而自然界本身自发因素居少。我们也知道人类所使用的能源差不多会有80%以上是需要经过热能转换的过程，热能转换主要依靠换热设备来实现的。人类许多活动及生产实践都离不开能源，而我国大多数能源来自矿物质能源，矿物质能源消耗会产生对环境不利的气体排放。由此我国竭力倡导对清洁能源开发与利用，同时大力研究开发节能设备新产品新技术，而热能转换设备当属节能减排最为关键的设备。针对空气换热的设备主要有:板翅式换热器和管式翅片式换热器，流体介质多为液相或有相变的换热器主要采用板式换热器、板壳式换热器、管壳式换热器和涡旋板式换热器等，这些换热器各有其优点与缺点:如板式换热器虽然效率较高，但不够耐压;而管壳式换热器虽然耐压却效率不高，且占地方等，在此不加以赘述。另一方面，靠高导热材料来提高换热效率也有其局限性，新的换热技术不仅仅依靠高性能换热材料，尤其还需选择促其高效结构上的优势，并依据场协同理论来提高换热器性能这已是不争事实，场协同理论在科学实践中得到充分的证实。我们也知道分子热运动是遵循高分子动能向低分子动能传递的，流体温度就体现在分子运动平均动能上，所以热能只能由高温向低温处流动，若想提高热流密度，须加大温差，而两流体交换热量采用逆流方式其平均温差是最大的，其换热效果也是最好的，比之错流或顺流换热方式要强得多。场协同理论告诉我们:在逆流换热情况下，若两侧流体纵向流速在某横截面上均匀相等，那么同侧流体横截面温度梯度场也是相等的，这样就大大减弱同侧横向返热，并导致速度场矢量和与温度梯度场矢量和的余弦夹角趋于零，从而实现换热效率最大化。还有现行微通道换热器其效率非常高，究其原因，采用传统换热学理论无法作出较合理的解释，只能从微观分子运动学找其原因，研究发现，微通道直径大小比较接近流体分子运动自由程是导致其换热效率高的原因，也就是说以较短距离传递分子间相互动能，其速度是非常快的，尤其是以接近分子运动自由程方式传递分子动能。但现行微通道换热器难以实现液体与液体之间换热，更有甚者微通道流程设计过长，并且来回串接，不仅加大了微通道侧的压降，多耗费循环栗的电能，而且微通道侧后段40%以上的流程效率变得较低下，是因为微通道高效换热原理致使其微通道前段流程内的流体得到较充分的换热，其后段流程里的流体与空气间温差变得较小了，所以总会有后流程换热表面积发挥不了很大作用，若加大流体流量情况会亦然如此，这也是微通道换热器难以实现大规模换热最主要原因之一，因为较大微通道换热器势必就有过长微通道侧流程，这也是现行微通道换热器应用上很大的痛点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种可克服现行微通道换热器弊端，并且充分应用场协同理论，提高换热效率目的的多层同轴圆筒间壁翅片式换热器。本专利技术为了克服现行微通道换热器弊端，并且充分应用场协同理论，采用了微通道侧短流程，而与现行的微通道换热器采用错流换热方式不同，它是把诸多并列微通道短流程组合成较大的横截面积总和以利于大流量大规模的换热，而且与空气是纯逆流换热方式，风侧流程延长至液态侧流程一样长可弥补空气侧换热系数较弱的缺陷，可使两侧换热能力趋于平衡，达到节约金属材料和提高换热效率的目的。另一方面，从几何学和力学角度来看，球形结构是最耐压结构和表面积最节省材料的，其次就是柱形，也就是说除了球形结构外，只有柱形结构最节省金属材料，可起到降低成本作用，同时还可以耐受较高流体压力，若金属圆筒壁与翅片紧密钎焊为整体，其耐压程度还会大幅提高，因为圆筒薄壁相互间被翅片支撑起来了，就相应提高了圆筒壁的耐压，也相应降低圆筒间壁的厚度，节约了金属材料，同时也提高了换热效率。这和现行板式换热器相比优势要大许多，占用空间减少，重量减轻，换热效率提高，而不像板式换热器须在换热器两侧增加较厚的钢板以防换热器承受不住里面流体的压力，其密封垫容易泄漏;若采用整体的钎焊板式换热器其内部污垢清洗遇到困难，内部串漏无法维修等;管壳式换热器虽然可一定程度上耐压，但笨重，耗材也较多，也无法做成小通道的换热器，更不可能制成微通道结构形式的换热器，效率也不甚理想，板翅式换热器制作成本高，应用范围受限；管板式换热器制作工艺复杂，造成成本过高等。本专利技术充分利用力学原理、几何学原理和场协同理论，使换热器金属材料消耗大幅减少，并且换热器耐压程度大幅提高，其换热系数也大巾畐提尚。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种多层同轴圆筒间壁翅片式换热器，采用一系列圆筒层层嵌套，且所有圆筒共轴心，每两个相邻圆筒间置有翅片，所有翅片与圆筒相连接，而位于圆筒两端的翅片为错列锯齿翅片，在换热器内两换热流体相互交替逆向换热，换热器的两端为两换热流体的进出口，每端面有两个区域，为两换热流体进出空间，至少有一侧换热流体所对应区域形成两容积空间用于分流与汇流，同侧换热流体的分流与汇流两个区域置于两个不同端面，汇流区域内所构成的容积空间连接出口管道，分流区域内所构成的容积空间连接进口管道，每一个区域内只准一种流体通过，而另一种流体的翅片端面采用圆弧型密封条与两相邻的圆筒对接密封，把该侧流体堵住不许通过，每一个区域形成圆弧型通道和圆弧型密封条交替布置。进一步，两侧换热流体的出口管道和进口管道连在换热器圆柱体端面的两容积空间上，且形成相互交叉对应，即若该侧流体进口在换热器右端下部，那么其出口必在换热器左端上部，反之亦然。进一步，在换热器圆柱体两端设有球冠，两侧换热流体的出口管道和进口管道连在圆柱体两端的球冠上，而球冠容积内分隔成两个区域。进一步，各圆筒直径向轴心成等差减小。进一步，圆筒间的翅片形式可以是锯齿翅片、矩形翅片、正弦波翅片或三角形翅片等。本专利技术采用系列圆筒做两流体介质的间壁，并在所有这种间壁里置放可以起到加强换热效果的翅片，翅片同时还可以在这里起到支撑圆筒薄壁作用，以增强其耐压强度，两种流体是交替在翅片内做逆流换热的，这里特别注意的是液体全封闭的那侧靠近圆柱端面两头至少有一小节须采用错列锯齿翅片，因为该类翅片可以使流体圆筒四周翅片空隙充满流体并相互贯通，而不像直通的矩形翅片或三角形翅片它们只能使流体从这头流到另一头，若从头至尾选择矩形翅片或三角形翅片，那么封闭侧流体是无法通过的，由于内部结构原因，一侧流体分流到同侧各翅片内是不可以从整个端面进入的，只能最多半个左右端面可供其使用，而另外半个端面须留给另一侧流体作为汇流或分流进出空间的，那么必须使每一侧流体的进出方式利用每半个端面相应对角面作为自己分流与汇流容积，并作为自己进出口通道，而使流体全流程贯通，使同侧所有翅片间隙里都充满流体，而且让整个圆筒翅片都充满流体并逆流换热，就必须在接近端面有一段采用错列锯齿型翅片或这段翅片高度面上有通孔本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多层同轴圆筒间壁翅片式换热器，其特征在于：该换热器采用一系列圆筒层层嵌套，且所有圆筒共轴心，每两个相邻圆筒间置有翅片，所有翅片与圆筒相连接，而位于圆筒两端的翅片为错列锯齿翅片，在换热器内两换热流体相互交替逆向换热，换热器的两端为两换热流体的进出口，每端面有两个区域，为两换热流体进出空间，至少有一侧换热流体所对应区域形成两容积空间用于分流与汇流，同侧换热流体的分流与汇流两个区域置于两个不同端面，汇流区域内所构成的容积空间连接出口管道，分流区域内所构成的容积空间连接进口管道，每一个区域内只准一种流体通过，而另一种流体的翅片端面采用圆弧型密封条与两相邻的圆筒对接密封，把该侧流体堵住不许通过，每一个区域形成圆弧型通道和圆弧型密封条交替布置。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘小江，
申请(专利权)人：湖南创化低碳环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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