回热式热机的换热器及回热式热机制造技术

本发明专利技术涉及换热技术领域，提供了一种回热式热机的换热器及回热式热机，所述回热式热机的换热器包括：壳体，所述壳体内部形成有容纳腔室；换热组件，设置于所述容纳腔室内部所述换热组件包括若干彼此套置的换热筒；相邻两个所述换热筒之间形成，用于传热流体流通的流体通道；每个所述换热筒的筒壁内设置有，用于气体工质流通的气体通道。本发明专利技术提供的回热式热机的换热器，其结构简单、制作方便，实现了外部传热流体与回热式热机内部工质的高效热交换，密封性好，安全性能高，使用寿命长，换热器为一体化结构，无多余零部件，传热流体的夹层流道流程长，传热流体的压降损失小，有效地提高了换热器的换热效率。换热器的换热效率。换热器的换热效率。

【技术实现步骤摘要】
回热式热机的换热器及回热式热机


[0001]本专利技术涉及换热
，特别是涉及一种回热式热机的换热器及回热式热机。

技术介绍

[0002]回热式热机一种重要的外燃式热机，主要包括斯特林热机、热声热机和VM(Vuilleumier)热机等技术形式。回热式热机通过间壁式高低温换热器构筑工作温区，将外部热量传递至内部高压气体工质，并利用核心部件——回热器实现热功转换，从而将外部热量转化为机械能。基于回热式热机的外燃和高压密封性等特点，其在太阳能光热发电、冷热电联供和空间电源等领域具有重要的应用前景。
[0003]回热式热机的基本结构主要包括热功转换单元和调相单元，其中排出器即为调相单元。作为核心部件的热功转换单元，则主要包括呈三明治装配结构的高温换热器、回热器和低温换热器。目前，回热式热机的高温换热器和低温换热器一般都采用间壁式结构，主要采用壳管式和板翅式等结构形式。壳管式换热器的管程走热机气体工质，而壳程则走外部传热流体；板翅式换热器一般采用内外翅片结构，内侧翅片与热机气体工质换热，而外侧翅片则与传热流体换热。原则上，这两种换热器结构均可用于回热式热机的高低温换热器，但实际应用选用的换热器结构则取决于换热温度、换热功率和传热流体的特性。常见的，在低换热量下采用板翅式，而在高换热量下采用壳管式。对于常用的换热流体，如水、导热油和熔融盐等，这两种换热器结构均适用，而对于特殊的换热流体，如传热流体等，壳管式换热器则由于焊点较多而存在较高的安全隐患，板翅式换热器安全性较高，但无法满足高换热量下的高效换热要求。
>[0004]有鉴于此提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种回热式热机的换热器。
[0006]本专利技术还提出一种回热式热机。
[0007]根据本专利技术第一方面实施例的一种回热式热机的换热器，包括：
[0008]壳体，所述壳体内部形成有容纳腔室；
[0009]换热组件，设置于所述容纳腔室内部；
[0010]所述换热组件包括若干彼此套置的换热筒；
[0011]相邻两个所述换热筒之间形成，用于传热流体流通的流体通道；
[0012]每个所述换热筒的筒壁内设置有，用于气体工质流通的气体通道。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，每个所述换热筒的顶部和底部，分别与相邻所述换热筒的顶部和底部焊接形成一体结构；
[0014]两个所述换热筒焊接形成一体的顶部和底部，以及相邻的两个所述换热筒彼此相对的筒壁包围形成用于所述传热流体流通的所述流体通道。
[0015]具体来说，每两层套置的换热筒嵌套后，将相邻换热筒的上部和下部通过焊接形成一体结构，两同轴金属筒之间形成的圆筒形中空区域即为传热流体流通的流体通道。
[0016]根据本专利技术的一个实施例，所述换热筒筒壁中间部分的壁厚小于所述换热筒筒壁顶部和底部的壁厚。
[0017]具体来说，换热筒的筒壁沿轴向方向，呈中间壁厚小于两端壁厚设置，此种设置方式便于两个相邻换热筒之间形成流体通道。
[0018]根据本专利技术的一个实施例，所述换热筒主要由不锈钢或者高温合金钢制成。
[0019]具体来说，将换热筒的制成材料设置为，与传热流体不相容的不锈钢或高温合金钢，使得换热筒形成的流体通道，能够实现特殊换热流体的换热。
[0020]在一个实施例中，换热筒为上下两端厚、中间薄的工字型同轴金属筒，每两层换热筒嵌套后，在上下两端厚的部分，通过高温钎焊、氩弧焊或者电子束焊实现两个换热筒的连接。
[0021]根据本专利技术的一个实施例，所述换热筒筒壁的端面上均布设置有，贯通所述换热筒筒壁的若干通孔；
[0022]所述通孔在所述换热筒筒壁内的轨迹形成用于所述气体工质流通的所述气体通道。
[0023]具体来说，通过在换热筒的两个端面，沿轴向设置均布的若干通孔，为气体工质进出换热器提供了气体通道，增加了气体工质与传热流体之间的换热面积。
[0024]根据本专利技术的一个实施例，所述传热流体至少包括液态金属。
[0025]需要说明的是，所述传热流体可以是液态金属在内的任意导热性能好的流体。
[0026]具体来说，液态金属等导热流体能够在本专利技术提供的换热器中，实现换热，同时保证换热器安全、稳定的运行，实现高效换热的要求。
[0027]根据本专利技术的一个实施例，所述壳体上设置有流体进口和流体出口；
[0028]所述传热流体自所述流体进口流入所述流体通道内，与所述气体通道内的所述气体工质换热后，自所述流体出口流出。
[0029]具体来说，流体进口和流体出口分别与壳体进行焊接，并且流体进口和流体出口在轴向方向上共线，流体进口、流体通道和流体出口形成了传热流体进出换热器的通道，并且流体通道多层均布设置，能够充分的与气体通道内的气体工质实现充分、均匀的换热，满足高效换热的需求。
[0030]根据本专利技术的一个实施例，所述壳体呈筒状设置，一端设置有端盖，内部设置有一组所述换热组件；
[0031]其中，所述换热筒的轴向与所述壳体的轴向同向设置；
[0032]所述流体进口内部设置有连通每层所述流体通道的进口通道；
[0033]所述流体出口内部设置有连通每层所述流体通道的出口通道。
[0034]具体来说，提供了一种单侧换热的实施方式，一侧设置端盖，一侧敞开设置，气体工质通过输送装置自敞开部分进入壳体内，随后气体工质进入气体通道内，实现与流体通道内传热流体之间的换热。
[0035]根据本专利技术的一个实施例，所述壳体呈筒状设置，内部间隔设置有至少两组所述换热组件；
[0036]其中，所述换热筒的轴向与所述壳体的轴向同向设置；
[0037]所述流体进口内部设置有对应每组所述换热组件设置的进口通道，所述进口通道在对应的所述换热组件内，连通每层所述流体通道；
[0038]所述流体出口内部设置有对应每组所述换热组件设置的出口通道，所述出口通道在对应的所述换热组件内，连通每层所述流体通道。
[0039]具体来说，提供了一种双侧换热的实施方式，通过在壳体内设置两组换热组件，并将壳体沿轴向的两侧均敞口设置，气体工质通过输送装置自敞开部分进入壳体内，随后气体工质进入每组换热组件内的气体通道，实现与流体通道内传热流体之间的换热。
[0040]根据本专利技术第二方面实施例的一种回热式热机，包括上述的一种回热式热机的换热器。
[0041]本专利技术实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：本专利技术结构简单，制作方便，实现了外部传热流体与回热式热机内部工质的高效热交换，密封性好，安全性能高，使用寿命长，换热器为一体化结构，无多余零部件，传热流体的夹层流道流程长，传热流体的压降损失小，有效地提高了换热器的换热效率。
[0042]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种回热式热机的换热器，其特征在于，包括：壳体，所述壳体内部形成有容纳腔室；换热组件，设置于所述容纳腔室内部；所述换热组件包括若干彼此套置的换热筒；相邻两个所述换热筒之间形成用于传热流体流通的流体通道；每个所述换热筒的筒壁内设置有用于气体工质流通的气体通道。2.根据权利要求1所述的一种回热式热机的换热器，其特征在于，每个所述换热筒的顶部和底部，分别与相邻所述换热筒的顶部和底部焊接形成一体结构；两个所述换热筒焊接形成一体的顶部和底部，以及相邻的两个所述换热筒彼此相对的筒壁包围形成用于所述传热流体流通的所述流体通道。3.根据权利要求2所述的一种回热式热机的换热器，其特征在于，所述换热筒筒壁中间部分的壁厚小于所述换热筒筒壁顶部和底部的壁厚。4.根据权利要求2所述的一种回热式热机的换热器，其特征在于，所述换热筒主要由不锈钢或者高温合金钢制成。5.根据权利要求1所述的一种回热式热机的换热器，其特征在于，所述换热筒筒壁的端面上均布设置有，贯通所述换热筒筒壁的若干通孔；所述通孔在所述换热筒筒壁内的轨迹形成用于所述气体工质流通的所述气体通道。6.根据权利要求1所述的一种回热式热机的换热器，其特征在于，所述传热...

【专利技术属性】
技术研发人员：马英，余国瑶，解家春，江志杰，赵爱虎，罗二仓，戴巍，吕征，刘凯旋，赵守智，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：