CN104595056A - 一种自由活塞式斯特林机冷端热交换器 - Google Patents

一种自由活塞式斯特林机冷端热交换器 Download PDF

Info

Publication number
CN104595056A
CN104595056A CN201310529405.XA CN201310529405A CN104595056A CN 104595056 A CN104595056 A CN 104595056A CN 201310529405 A CN201310529405 A CN 201310529405A CN 104595056 A CN104595056 A CN 104595056A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat exchanger
exchanger shell
wall
cooling tube
free piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310529405.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN104595056B (zh
Inventor
林晨
肖翀
黄玉平
周海平
徐祯祥
曾发
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Beijing Research Institute of Precise Mechatronic Controls
Original Assignee
China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Beijing Research Institute of Precise Mechatronic Controls
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Academy of Launch Vehicle Technology CALT, Beijing Research Institute of Precise Mechatronic Controls filed Critical China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Priority to CN201310529405.XA priority Critical patent/CN104595056B/zh
Publication of CN104595056A publication Critical patent/CN104595056A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104595056B publication Critical patent/CN104595056B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/053—Component parts or details
    • F02G1/055—Heaters or coolers

Abstract

本发明属于冷端热交换器，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。

Description

一种自由活塞式斯特林机冷端热交换器
技术领域
本发明属于冷端热交换器，具体涉及一种自由活塞式斯特林发电机冷端热交换器。 
背景技术
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。 
发明内容
本发明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。 
实现本发明目的的技术方案：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。 
本发明的有益技术效果在于： 
（1）本发明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为本发明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为本发明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发明作进一步详细说明。 
如图1和图2所示，本发明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发明作了详细说明，但是本发明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，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。 

Claims (5)

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：所述的冷却管（1）沿换热器壳体内壁（11）周向排布为若干层，每一层冷却管（1）沿周向均匀分布，相邻两层冷却管（1）之间交错分布。
3.根据权利要求2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：所述的换热器壳体内壁（11）内设有内腔壁（7）。
4.根据权利要求3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：所述的换热器壳体上壁（2）的上部设有回热器端盖（5）。
5.根据权利要求3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：所述的换热器壳体下壁（4）的下部设有底座（6）。
CN201310529405.XA 2013-10-31 2013-10-31 一种自由活塞式斯特林机冷端热交换器 Active CN104595056B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310529405.XA CN104595056B (zh) 2013-10-31 2013-10-31 一种自由活塞式斯特林机冷端热交换器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310529405.XA CN104595056B (zh) 2013-10-31 2013-10-31 一种自由活塞式斯特林机冷端热交换器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104595056A true CN104595056A (zh) 2015-05-06
CN104595056B CN104595056B (zh) 2017-05-17

Family

ID=53121046

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310529405.XA Active CN104595056B (zh) 2013-10-31 2013-10-31 一种自由活塞式斯特林机冷端热交换器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104595056B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104964580A (zh) * 2015-06-19 2015-10-07 中国科学院理化技术研究所 一种管束换热器
CN105756804A (zh) * 2016-02-26 2016-07-13 中国科学院理化技术研究所 一种用于自由活塞斯特林发动机的热端换热器
CN107062947A (zh) * 2017-04-28 2017-08-18 浙江大学 一种微通道换热器及带有该微通道换热器的脉管制冷机
CN107851526A (zh) * 2015-07-29 2018-03-27 通用电气公司 包括热传递装置的电力连接装置及其制造方法
CN108825402A (zh) * 2018-07-16 2018-11-16 杨厚成 一种用于声能发动机的冷热端管壳式换热装置
CN113461306A (zh) * 2021-06-21 2021-10-01 中国原子能科学研究院 容器及物料处理设备
CN113461307A (zh) * 2021-06-21 2021-10-01 中国原子能科学研究院 容器及物料处理设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1148664A (zh) * 1995-09-05 1997-04-30 Lg电子株式会社 斯特林发动机的冷却结构
JP2007270789A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Estir:Kk スターリングエンジン
JP2009047152A (ja) * 2007-08-21 2009-03-05 Thermo Giken Kk フリーピストン型スターリングサイクルサイクル機関

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1148664A (zh) * 1995-09-05 1997-04-30 Lg电子株式会社 斯特林发动机的冷却结构
JP2007270789A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Estir:Kk スターリングエンジン
JP2009047152A (ja) * 2007-08-21 2009-03-05 Thermo Giken Kk フリーピストン型スターリングサイクルサイクル機関

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104964580B (zh) * 2015-06-19 2017-07-28 中国科学院理化技术研究所 一种管束换热器
CN104964580A (zh) * 2015-06-19 2015-10-07 中国科学院理化技术研究所 一种管束换热器
US10453624B2 (en) 2015-07-29 2019-10-22 Abb Schweiz Ag Electrical connector device including heat transfer device and method of manufacturing same
CN107851526A (zh) * 2015-07-29 2018-03-27 通用电气公司 包括热传递装置的电力连接装置及其制造方法
CN107851526B (zh) * 2015-07-29 2019-10-25 通用电气公司 包括热传递装置的电力连接装置及其制造方法
CN105756804A (zh) * 2016-02-26 2016-07-13 中国科学院理化技术研究所 一种用于自由活塞斯特林发动机的热端换热器
CN107062947A (zh) * 2017-04-28 2017-08-18 浙江大学 一种微通道换热器及带有该微通道换热器的脉管制冷机
CN108825402A (zh) * 2018-07-16 2018-11-16 杨厚成 一种用于声能发动机的冷热端管壳式换热装置
CN108825402B (zh) * 2018-07-16 2023-09-22 杨厚成 一种用于声能发动机的冷热端管壳式换热装置
CN113461306A (zh) * 2021-06-21 2021-10-01 中国原子能科学研究院 容器及物料处理设备
CN113461307A (zh) * 2021-06-21 2021-10-01 中国原子能科学研究院 容器及物料处理设备
CN113461306B (zh) * 2021-06-21 2022-08-09 中国原子能科学研究院 容器及物料处理设备
CN113461307B (zh) * 2021-06-21 2022-08-09 中国原子能科学研究院 容器及物料处理设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN104595056B (zh) 2017-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104595056B (zh) 一种自由活塞式斯特林机冷端热交换器
CN201344755Y (zh) 内纵外横高翅换热管
CN103115516A (zh) 整体形螺旋翅片管
CN104807350B (zh) 一种空调热交换器
CN203657555U (zh) 螺旋翅式易除垢高效热交换器
CN104019587A (zh) 低温回热器及低温制冷机
CN206584789U (zh) 一种用于氦气冷却的冷头容器
CN201196514Y (zh) 一种脉管制冷机冷端换热器
CN110579035B (zh) 一种换热器及含有该换热器的脉管制冷机
CN208579662U (zh) 一种用于声能自由活塞式机器的内置水冷换热器
CN111140361B (zh) 一种可用于燃气轮机系统的微通道换热器核芯
CN208365857U (zh) 一种用于声能制冷机的回热器及具有其的声能制冷机
CN203881010U (zh) 低温回热器及低温制冷机
CN108592660B (zh) 一种用于斯特林热电转换装置的双盘管冷却器
CN207688709U (zh) 换热器及声能制冷机
CN107966062B (zh) 一种用于声能自由活塞式机器的内置水冷换热器
CN217737991U (zh) 一种新型多流体箱套复合式换热器
RU2788798C1 (ru) Тепловой блок двигателя стирлинга
RU2757746C1 (ru) Тепловой блок двигателя Стирлинга
RU182024U1 (ru) Охладитель двигателя Стирлинга
CN219139214U (zh) 发动机缸体和冷却器冷却的并联结构
CN212614993U (zh) 一种斯特林发电机组用冷却系统
CN216385188U (zh) 一种管壳式热交换器
CN217464938U (zh) 用于斯特林制冷机的冷头结构
CN103123234B (zh) 薄型热管结构及其成型方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant