CN108709436A - 一种低温、负压换热器 - Google Patents

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exchanger tube
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牛小飞
张军辉
王先进
羊永徽
白峰
万玉琴
郭晓虹
胡建军
张鹏
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
    • F28D7/024—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled tubes, the coils having a cylindrical configuration

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明涉及一种低温、负压换热器，包括壳体，其特征在于：所述壳体的一端设有气体进口，另一端设有气体出口，其内设有换热器组件；所述壳体与所述换热器组件之间形成低温、负压气体流动通道；所述换热器组件包括换热器管道、数层翅片和芯轴；所述换热器管道为螺旋型盘管，其一端设有低温液体入口，另一端设有低温液体出口；数层所述翅片沿所述换热器管道呈螺旋型均匀排列，并与该换热器管道相连；数层所述翅片与所述芯轴搭接在一起，该芯轴的两端分别与所述壳体相连。本发明具有热交换效果好，结构简单，易于维护等优点。

Description

一种低温、负压换热器
技术领域
本发明涉及一种制冷设备部件，尤其涉及一种低温、负压换热器。
背景技术
低温、负压换热器是工作在低温、负压环境下的特殊换热器，在液氦温区（2K-4.2K）中使用广泛，是低温系统中回收低温冷量的关键设备。在超流氦低温系统中，负压（3000Pa）、低温（2K）氦气和来流4.2K液氦进行热交换，一方面可以回收2K氦蒸汽的冷量，另一方面使得来流液氦温度降低， 提高2K超流氦的产液率。低温系统中增加低温、负压换热器后其系统产液量明显提高，使得低温系统的性能系数( COP)大幅提高，这直接影响到整个低温系统的投资与运行成本。
但是，现有低温、负压换热器一般投资较大，结构复杂，换热效率低，换热效果不理想，设备通用性差，适用性低。另外，为了提高换热效果，低温、负压换热器体积一般较大，这将造成低温系统整体漏热增大，性能系数下降。因此，需要一种换热效果好、换热成本低、便于运行维护的换热器以弥补这些不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、易于维护、热交换效果好的低温、负压换热器。
为解决上述问题，本发明所述的一种低温、负压换热器，包括壳体，其特征在于：所述壳体的一端设有气体进口，另一端设有气体出口，其内设有换热器组件；所述壳体与所述换热器组件之间形成低温、负压气体流动通道；所述换热器组件包括换热器管道、数层翅片和芯轴；所述换热器管道为螺旋型盘管，其一端设有低温液体入口，另一端设有低温液体出口；数层所述翅片沿所述换热器管道）呈螺旋型均匀排列，并与该换热器管道相连；数层所述翅片与所述芯轴搭接在一起，该芯轴的两端分别与所述壳体相连。
所述换热器管道与数层所述翅片通过钎焊连接在一起。
所述翅片上设有涡发生器。
数层所述翅片中相邻的两层翅片沿所述换热器管道错排布置。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明将换热器管道、翅片和芯轴组装在一起形成换热器组件，安装、维修时，可将换热器组件整体移动抽出。
2、本发明将换热器管道与翅片钎焊在一起，在增加换热面积的同时增加了换热器管道与翅片之间的导热，强化了传热。
3、本发明换热器管道采用了螺旋型结构，翅片与之焊接后，使得负压气体通道内的气体流场为螺旋状流场，增加了气体扰动，强化了传热。
4、本发明换热器翅片采用了涡发生器结构，使气体在翅片上产生局部涡旋，破坏流体边界层，强化了负压气体的传热。
5、本发明布置换热器翅片时，在层与层之间采取错排布置，使得负压气体通道内负压气体场扰动增大，强化了换热。
6、本发明结构简单，换热效果好、换热成本低，很好地解决了现有技术低温、负压环境中液体和气体的换热问题。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中翅片的结构示意图。
图3为本发明中翅片的安装位置示意图。
图中：1—壳体；2—换热器组件；3—换热器管道；4—翅片；5—芯轴；6—低温液体入口；7—低温液体出口；8—气体进口；9—气体出口；10—涡发生器。
具体实施方式
如图1~3所示，一种低温、负压换热器，包括壳体1。壳体1的一端设有气体进口8，另一端设有气体出口9，其内设有换热器组件2；壳体1与换热器组件2之间形成低温、负压气体流动通道。
换热器组件2包括换热器管道3、数层翅片4和芯轴5；换热器管道3为螺旋型盘管，其一端设有低温液体入口6，另一端设有低温液体出口7；数层翅片4沿换热器管道3呈螺旋型均匀排列，并与该换热器管道3相连；数层翅片4与芯轴5搭接在一起，该芯轴5的两端分别与壳体1相连。
其中：换热器管道3与数层翅片4通过钎焊连接在一起。
翅片4上设有涡发生器10。
数层所述翅片4中相邻的两层翅片沿换热器管道3错排布置。
工作时，液氦从换热器管道3的低温液体入口6进入，从低温液体出口7流出。负压氦气从壳体1上的气体进口8进入，由气体出口9流出。液氦(4.2K,120000 Pa)经低温、负压的氦气（2K，3000Pa）换热之后温度降低，负压的氦气则由液氦加热后离开换热器。在壳体1中，低温、负压的氦气通过换热器翅片4将冷量传递给换热器管道3中的液氦，使液氦的温度降低，回收了气体的冷量。翅片4增加了液氦与负压氦气之间换热面积，强化了传热。低温、负压的氦气在壳体1中流动时，气体沿换热器管道3与翅片4之间的螺旋型通道流动，该通道增强了气流的扰动，增加了换热效率。另外气体沿翅片4方向流动时，气体在翅片4的涡发生器10上产生了二次流，强化了传热。

Claims (4)

1.一种低温、负压换热器，包括壳体（1），其特征在于：所述壳体（1）的一端设有气体进口（8），另一端设有气体出口（9），其内设有换热器组件（2）；所述壳体（1）与所述换热器组件（2）之间形成低温、负压气体流动通道；所述换热器组件（2）包括换热器管道（3）、数层翅片（4）和芯轴（5）；所述换热器管道（3）为螺旋型盘管，其一端设有低温液体入口（6），另一端设有低温液体出口（7）；数层所述翅片（4）沿所述换热器管道（3）呈螺旋型均匀排列，并与该换热器管道（3）相连；数层所述翅片（4）与所述芯轴（5）搭接在一起，该芯轴（5）的两端分别与所述壳体（1）相连。
2.如权利要求1所述的一种低温、负压换热器，其特征在于：所述换热器管道（3）与数层所述翅片（4）通过钎焊连接在一起。
3.如权利要求1所述的一种低温、负压换热器，其特征在于：所述翅片（4）上设有涡发生器（10）。
4.如权利要求1所述的一种低温、负压换热器，其特征在于：数层所述翅片（4）中相邻的两层翅片沿所述换热器管道（3）错排布置。
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