CN104964580B - 一种管束换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及换热器技术领域，公开了一种管束换热器，包括回热器、膨胀腔、管束和环形过渡腔，所述管束包括内侧管束和外侧管束，所述内侧管束的一端与膨胀腔相连，所述外侧管束的一端与回热器相连，所述内侧管束的另一端和外侧管束的另一端均与所述环形过渡腔连通。本发明能够解决管子之间相互拥挤、妨碍的问题，并能够使得换热介质与管束之间进行均匀有效的换热，提高系统的性能。
Description
技术领域
本发明涉及换热器技术领域，特别是涉及一种管束换热器。
背景技术
交变流动存在于众多的热功转换(热-功之间的转换)系统中，例如斯特林发动机和制冷机、热声发动机和制冷机，脉管制冷机等。这些系统在采用同轴结构设计时，非常温换热器(高温或者低温换热器)作为连接回热器6和膨胀腔7的部件，其内部的流体须发生180度的转弯，因此通常采用管束结构。图1为回热式热功系统中的一个典型非常温换热器结构，换热器由多跟管子5组成，每根管子5弯成U型结构，管子5的一端跟回热器6相连，另一端跟膨胀腔7(或者热缓冲管)相连，管子5内部的工质气体与壁面换热，管子5外壁与热源或热沉之间换热，从而实现交变流动系统与外界之间的能量交换。为了保证各管子5内气流的速度基本相同，每根管子5一般设计成相同的长度，这导致管束的布置出现了一个问题：管子5之间受到空间的制约，无法布满回热器6和膨胀腔7的整个端面。如图2所示，每根管子5的弯折部分相互挨在一起，无法布置更多的管子5；而在图3中我们可以看到，管子5其实还远没有布满回热器6和膨胀腔7的端面。有限的管子5数量导致其内部气体的流速较高，流动损失较大，同时换热面积也不能有效地增加，不利于提高系统的性能；换热介质在管子5外侧流动时还需要构造合适的流道；这样的管子5结构设计难度大，对于管子5的加工工艺要求较高，不利于规模化生产。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何解决管束在布置时相互干扰而造成管束布置数量较少的问题，并提高换热效果，降低换热器的加工难度和制造成本。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种管束换热器，包括回热器、膨胀腔、管束和环形过渡腔，所述管束包括内侧管束和外侧管束，所述内侧管束的一端与膨胀腔相连，所述外侧管束的一端与回热器相连，所述内侧管束的另一端和外侧管束的另一端均与所述环形过渡腔连通。
其中，所述环形过渡腔设于所述回热器和膨胀腔的上方，所述环形过渡腔与所述回热器和膨胀腔之间的空间构成换热腔室，所述内侧管束和外侧管束均位于所述换热腔室内。
其中，所述环形过渡腔设有中心通孔，所述中心通孔用于通入换热介质，所述中心通孔与所述换热腔室连通。
其中，所述环形过渡腔为环状的中空壳体。
其中，所述内侧管束与所述外侧管束的数量相等或不等。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的一种管束换热器，采用在内侧管子和外侧管子之间增加环形过渡腔，有了环形过渡腔后，管子可以布满环形过渡腔的端面，管子之间相互拥挤、妨碍的问题得到了很好的解决，同样地，管子也可以对应地布满回热器和膨胀腔的端面，回热器与膨胀腔所构成的端面与环形过渡腔端面之间构成了换热介质的流动通道，有利于换热介质与管束之间进行均匀有效的换热。
附图说明
图1为现有技术下管束换热器的立体示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图2中管束在管束换热器上的位置分布图；
图4为本发明一种管束换热器的整体结构纵剖图；
图5为图4中的A-A剖视图。
图中：1：环形过渡腔1；2：中心通孔2；3：外侧管束3；4：内侧管束4；5：管子；6：回热器6；7：膨胀腔7；8：换热腔室8。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图4和图5所示，为本发明提供的一种管束换热器，包括回热器6、膨胀腔7、管束和环形过渡腔1，所述管束由多根管子组成，所述管束包括内侧管束4和外侧管束3，所述内侧管束4的一端与膨胀腔7相连，所述外侧管束3的一端与回热器6相连，所述内侧管束4的另一端和外侧管束3的另一端均与所述环形过渡腔1连通，优选地，所述环形过渡腔1为环状的中空壳体，所述内侧管束4通过所述环形过渡腔1与外侧管束3连通，因此可以在所述环形过渡腔1的壳体下表面均匀地布置所述内侧管束4和外侧管束3，可以充分利用所述环形过渡腔1的下表面并尽可能多地布置内侧管束4和外侧管束3，由此可以避免管子之间相互拥挤、干涉的问题，同时也降低了换热器的加工难度和制造成本。
为了便于结构布置，所述环形过渡腔1设于所述回热器6和膨胀腔7的上方，所述环形过渡腔1与所述回热器6和膨胀腔7之间的空间构成换热腔室8，所述内侧管束4和外侧管束3均位于所述换热腔室8内；所述环形过渡腔1设有中心通孔2，所述中心通孔2用于通入换热介质，所述中心通孔2与所述换热腔室8连通，如图4中箭头所示方向为换热介质的流动方向，换热介质可以从环形过渡腔1的中心通孔2进入管束之间，然后从换热腔室8的圆周方向流出，当然换热介质也可以从换热腔室8的圆周方向流入，从所述中心通孔2流出，从而有利于换热介质与管束之间进行均匀有效的换热。
进一步地，所述内侧管束4与所述外侧管束3的数量可以相等，也可以不等，可以根据具体需要安排所述内侧管束4和外侧管束3的数量。另外，所述外侧管束3的长度基本相等，内侧管束4的长度也基本相等，外侧管束3和内侧管束4的两侧压力基本相等，因此，环形过渡腔1的阻力基本可以忽略，气流所受的阻力也基本相等，因此内侧管束4和外侧管束3中的工作介质可以获得均匀的流动。
由以上实施例可以看出，本发明结构设计新颖，可以很好地解决换热器的管束布置问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种管束换热器，包括回热器、膨胀腔和管束，其特征在于，还包括环形过渡腔，所述管束包括内侧管束和外侧管束，所述内侧管束和外侧管束均为竖管且均竖直设置，所述内侧管束的一端与膨胀腔相连，所述外侧管束的一端与回热器相连，所述内侧管束的另一端和外侧管束的另一端均与所述环形过渡腔连通。
2.如权利要求1所述的管束换热器，其特征在于，所述环形过渡腔设于所述回热器和膨胀腔的上方，所述环形过渡腔与所述回热器和膨胀腔之间的空间构成换热腔室，所述内侧管束和外侧管束均位于所述换热腔室内。
3.如权利要求2所述的管束换热器，其特征在于，所述环形过渡腔设有中心通孔，所述中心通孔用于通入换热介质，所述中心通孔与所述换热腔室连通。
4.如权利要求1-3任一项所述的管束换热器，其特征在于，所述环形过渡腔为环状的中空壳体。
5.如权利要求4所述的管束换热器，其特征在于，所述内侧管束与所述外侧管束的数量相等或不等。
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