本实用新型专利技术公开了一种换热器技术领域的自激式多自由度振动强化换热装置，旨在解决现有技术中换热管道振动的自由度较少，振动剧烈程度低，换热强化效果有限的问题。其包括壳体和盘管，壳体上下均设有热媒口，壳体上至少设有两冷媒口，盘管包括螺旋部和设于螺旋部两端的直管部，两直管部分别通过一热媒口伸出至壳体外侧；直管部上设有弹性机构，弹性机构与热媒口转动连接，螺旋部与壳体的内壁之间设有弹性元件；本实用新型专利技术适用于船舶的余热回收、燃料加热，能够利用盘管的多自由度不规则振动在不增加换热面积与温差的前提下提高换热效率，且又不会因此而很快产生疲劳损伤，其结构简单、紧凑性好，空间需求较小，易于加工和安装。易于加工和安装。易于加工和安装。
【技术实现步骤摘要】
一种自激式多自由度振动强化换热装置
[0001]本技术涉及一种自激式多自由度振动强化换热装置，属于换热器
技术介绍
[0002]换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称自激式多自由度振动强化换热装置。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，其在化工生产中可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛。
[0003]容积式换热器是利用冷、热流体交替流经蓄热室中的蓄热体表面，从而进行热量交换的换热器，间壁容积式换热器的冷、热流体被固体间壁隔开，并通过间壁进行热量交换的换热器，因此又称表面式换热器。
[0004]换热器的强化换热技术对节能降耗、提高换热效率具有重要意义，其中被动强化换热技术由于不需要外界能量作用而达到强化换热的目的，是当前研究的重要方向。利用激励使换热管道产生振动来强化换热是被动强化换热的一种形式，可将换热器内对流体振动诱导因素的严格防止转换为对振动的有效合理地利用，大大提升自激式多自由度振动强化换热装置的效率，并利用振动抑制换热管道表面水垢等杂质的粘结，降低污垢的热阻，实现高效能的复合强化换热。
[0005]中国专利技术专利“浮动盘管
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热管两级加热汽水自激式多自由度振动强化换热装置”(申请号：92106727.5)和“弹性管束汽水热交换机组”(申请号：94110563.6)提出一种平面弹性管束传热元件，利用流体诱导管束振动进行强化换热，这种管束具有两个固定端和一个浮动质量端，是一种平面弹性管束传热元件。中国专利技术专利“空间螺旋弹性强化换热管束及其支撑装置”(申请号：200810015875.3)提出一种空间螺旋弹性强化换热管束，管束分为单螺旋形和双螺旋形，双螺旋形换热管上有浮动质量块。中国专利技术专利“用于弹性管束换热器强化换热的振动诱导装置”(申请号：200910231170.X)提出一种用于弹性管束换热器强化换热的振动诱导装置，以获得换热管束所需的振型、频率和幅值，以达到提高换热效率的目的。中国专利技术专利“一种自激脉动强化换热的容积式换热器及其工作方法”(申请号：201810466107.3)提出一种自激脉动强化换热的容积式换热器，通过自激振荡装置和脉动液力传动装置来对管道施加振动激励，以强化换热管道的换热效果。
[0006]上述专利结构的缺点是换热器对空间需求较大，需要较大的空间安装，对于较小空间场所不适用，其次当换热器制造安装好后，如果流体介质或流体速度发生变化，一种情况可能因流体诱导换热管道的振动的频率和振幅较小，没有太好的换热效果；再一种情况可能因流体诱导换热管束的频率和振幅较大，换热管束会很快发生疲劳损伤；利用亥姆霍兹共振腔产生脉动流是一种较为有效的方法，但产生的脉动能量较小，对换热效果的强化有限。上述结构中各自通过相应的方法对换热管道施加振动激励，通过管道的振动来强化换热，但管道振动的自由度较少，振动剧烈程度低，换热效果强化有限。管道的整体振动可强化换热，但较少的振动自由度并不能高效利用振动能量强化换热。
技术实现思路
[0007]本技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种自激式多自由度振动强化换热装置及其工作方法，以解决当前管道振动的自由度较少，振动剧烈程度低，换热效果强化有限，使用效果不佳的问题。
[0008]为解决上述技术问题，本技术是采用下述技术方案实现的：
[0009]一方面，本技术提供了一种自激式多自由度振动强化换热装置，包括：壳体和设于壳体内的盘管，所述壳体的上下两端均设有热媒口，所述壳体上至少设有两冷媒口，所述盘管包括螺旋部和设于螺旋部两端的直管部，两所述直管部分别通过一热媒口伸出至壳体外侧且轴线相重合；
[0010]所述直管部上设有弹性机构，受振动冲击时，盘管发生上下位移并对弹性机构施加作用力，然后通过弹性机构的反作用力实现复位；
[0011]所述弹性机构与热媒口转动连接，所述螺旋部与壳体的内壁之间设有弹性元件。
[0012]进一步的，所述直管部于壳体外侧设有自激式脉动模块，所述自激式脉动模块用于在盘管内产生脉动流而激发其产生振动。
[0013]进一步的，所述自激式脉动模块包括与直管部相连通的主管路和设于主管路上的旁通管路，所述主管路上设有流量控制阀，所述旁通管路上设有旁通阀。
[0014]进一步的，所述螺旋部的一侧设有偏心质量块。
[0015]进一步的，所述偏心质量块为半圆环状，两偏心质量块为一组并能够相互拼装为圆环状，以用于套设在螺旋部上。
[0016]进一步的，所述弹性元件均匀排布于螺旋部的外侧，所述弹性元件为约束弹簧或弹性拉绳。
[0017]进一步的，所述冷媒口设有两个，一冷媒口设于壳体一侧的上部，另一冷媒口设于壳体另一侧的下部。
[0018]进一步的，所述弹性机构包括固定套设于直管部上的活塞和支撑于活塞和壳体内壁之间的限制弹簧。
[0019]进一步的，所述热媒口内设有活动套设于活塞外的轴承，以此实现弹性机构与热媒口的转动连接。
[0020]进一步的，所述热媒口内于轴承的两侧均设有密封圈。
[0021]另一方面，本技术提供了一种自激式多自由度振动强化换热装置的工作方法，包括以下步骤：
[0022]将热媒由上方的热媒口输入盘管，将冷媒由下方的冷媒口输入壳体内部，热媒通过盘管管壁将热量传递给冷媒；
[0023]热媒由下方的热媒口输出盘管后，进入自激式脉动模块，一路流经主管路的流量控制阀，另一路流经旁通管路的旁通阀；
[0024]当旁通阀的承受压力达到设定数值时，旁通阀打开泄压，使主管路的压力下降，直至旁通阀的承受压力下降至小于设定数值时关闭，之后主管路内的压力在流量控制阀的作用下升高，如此周而复始，使盘管内产生压力脉动；
[0025]压力脉动对盘管施加作用力，使盘管产生位移，盘管在活塞的导向以及限制弹簧的限制下进行上下振动，从而扰乱盘管内、外两侧的热、冷媒的流动，破坏流动边界层，提高
换热效率；
[0026]盘管在上下振动的同时，还在弹性元件的限制下绕其轴向进行小幅度的往复旋转，更进一步的扰乱盘管内、外两侧的热、冷媒的流动。
[0027]进一步的，所述流量控制阀的开度可调，所述旁通阀的打开压力可调，通过调节流量控制阀的开度与旁通阀的打开压力能够获得合适大小的压力脉动。
[0028]与现有技术相比，本技术所达到的有益效果是：
[0029]1、本技术通过使盘管能够上下振动的同时还可绕其轴向进行小幅度的往复旋转的设置，使得盘管振动的自由度大，不规则振动剧烈程度高，可有效扰乱盘管内、外两侧的热、冷媒的流动，从而可高效破坏流动边界层，换热效果强化程度高，在不增加换热面积与温差的前提下提高了换热效率，使用效果佳；
[0030]2、本技术的结构紧凑性好，空间需求较小，无需较大的安装空间，适用性好，结构简单，易于加工和安装，再通过设置弹性机构和弹性元件，既使盘管的振动频率和振幅能够满本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自激式多自由度振动强化换热装置，其特征在于，包括：壳体（1）和设于壳体（1）内的盘管（2），所述壳体（1）的上下两端均设有热媒口（11），所述壳体（1）上至少设有两冷媒口（12），所述盘管（2）包括螺旋部（21）和设于螺旋部（21）两端的直管部（22），两所述直管部（22）分别通过一热媒口（11）伸出至壳体（1）外侧且轴线相重合；所述直管部（22）上设有弹性机构（3），受振动冲击时，盘管（2）发生上下位移并对弹性机构（3）施加作用力，然后通过弹性机构（3）的反作用力实现复位；所述弹性机构（3）与热媒口（11）转动连接，所述螺旋部（21）与壳体（1）的内壁之间设有弹性元件（4）。2.根据权利要求1所述的自激式多自由度振动强化换热装置，其特征在于，所述直管部（22）于壳体（1）外侧设有自激式脉动模块（5），所述自激式脉动模块（5）用于在盘管（2）内产生脉动流而激发其产生振动。3.根据权利要求2所述的自激式多自由度振动强化换热装置，其特征在于，所述自激式脉动模块（5）包括与直管部（22）相连通的主管路（51）和设于主管路（51）上的旁通管路（52），所述主管路（51）上设有流量控制阀（53），所述旁通管路（52）上设有旁通阀（54）。4.根据权利要求1所述的自激式多自由度振动强...
【专利技术属性】
技术研发人员：石荣，刘尊程，王静，王斌，沈军，邓江伟，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军军事交通学院镇江校区，
类型：新型
国别省市：
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