CN109253560A - 涡量强化无冷流体换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种涡量强化无冷流体换热器，所述换热器包括新形管、电源、支撑架、底座、压电片和制冷片；支撑架安装在底座上，电源安装固定在支撑架的上端部，新形管在蓄电池的下面安装固定在支撑架上；所述新形管是由N个装有压电片的波壁管和N‑1个装有制冷片的U形肘管依次间隔连接组成，N为大于等于2的自然数；每个压电片和每个制冷片均分别通过导线与所述电源连接。本发明装置提高了换热系数，方便按安装空间调控。本发明装置内部采用波纹结构，使得流体在内部产生涡流，达到强化换热的效果，管外部采用波纹结构，增加接触面积，强化换热效果。本发明将波壁管中的能量利用起来制冷，达到节能减排的目的。
Description
技术领域
本发明属于工程设备领域，具体涉及一种涡量强化无冷流体换热器。
背景技术
换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。换热器行业涉及暖通、压力容器、中水处理设备，化工，石油等近30多种产业，相互形成产业链条。数据显示2010年中国换热器产业市场规模在500亿元左右，主要集中于石油、化工、冶金、电力、船舶、集中供暖、制冷空调、机械、食品、制药等领域。其中，石油化工领域仍然是换热器产业最大的市场，其市场规模为150亿元；电力冶金领域换热器市场规模在80亿元左右；船舶工业换热器市场规模在40亿元以上；机械工业换热器市场规模约为40亿元；集中供暖行业换热器市场规模超过30亿元，食品工业也有近30亿元的市场。另外，航天飞行器、半导体器件、核电常规岛核岛、风力发电机组、太阳能光伏发电、多晶硅生产等领域都需要大量的专业换热器，这些市场约有130亿元的规模。国内换热器行业在节能增效、提高传热效率、减少传热面积、降低压降、提高装置热强度等方面的研究取得了显著成绩。基于石油、化工、电力、冶金、船舶、机械、食品、制药等行业对换热器稳定的需求增长，我国换热器行业在未来一段时期内将保持稳定增长，2011年至2020年期间，我国换热器产业将保持年均10-15％左右的速度增长，到2020年我国换热器行业规模有望达到1500亿元。
传统的换热器节能减排的效果不明显，波壁管热质传递效率高，方便拆卸，压电材料是一类重要的功能材料，具有将机械能和电能相互转化的压电效应，半导体制冷片是一种高热流密度元件。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是强化管路系统的能量利用。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
一种涡量强化无冷流体换热器，包括新形管、电源、支撑架、底座、压电片和制冷片；支撑架安装在底座上，电源安装固定在支撑架的上端部，新形管在蓄电池的下面安装固定在支撑架上；
所述新形管是由N个装有压电片的波壁管和N-1个装有制冷片的U形肘管依次间隔连接组成，N为大于等于2的自然数；每个压电片和每个制冷片均分别通过导线与所述电源连接。
进一步的，所述电源包括蓄电池，蓄电池上设有数个阵列排布的电极，每个电极连接一个压电片或者制冷片。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
现有技术大都采用直壁管换热器，换热效率相对较低，本发明装置提高了换热系数，方便按安装空间调控。本发明装置内部采用波纹结构，使得流体在内部产生涡流，达到强化换热的效果，管外部采用波纹结构，增加接触面积，强化换热效果。本发明将波壁管中的能量利用起来制冷，达到节能减排的目的。
附图说明
图1是本发明涡量强化无冷流体换热器一个实施例的结构示意图；
图2是本发明一个实施例的新形管示意图；
图3是本发明一个实施例的波壁管实物图；
图4是本发明一个实施例的波壁管数值模拟图；
其中：1、电源,2、新形管,3、底座,4、支撑架,5、制冷片,6、压电片，7、波壁管，8、U形肘管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对发明做进一步详细描述：
本发明一种涡量强化无冷流体换热器的一个实施例，如图1所示，包括新形管2、电源1、制冷片5、支撑架4、底座3和压电片6；
由两根支柱构成的支撑架4安装在底座3上，电源1安装固定在支撑架的上端部；如图1和图4所示，所述电源1包括蓄电池，蓄电池上设有数个阵列排布的电极；
如图1所示，所述新形管2在电源1的下面安装固定在支撑架4上；如图2所示，所述新形管2是由六个波壁管7和五个U形肘管8依次间隔连接组成；在每一个波壁管7上安装有一个压电片6；在每个U形肘管8上安装有一个制冷片5；所述压电片6和制冷片5均通过导线分别与所述电源中蓄电池上的数个阵列排布的电极相连接，使能量通过电源实现能量的转移。所述电源1通过导线将压电片6中的能量转移到制冷片5中，使管内的流体冷却或冷凝。被冷却流体流经新形管2的波壁管7和U形肘管8，在流经波壁管2时热值传递强化，达到换热效果的最大化，最终达到换热的目的。
如图3所示，所述波壁管在换热方面有独特优势。众多学者对正弦波壁管内的换热和流动特性已做过深入的研究。Nishimura等对正弦波壁管内热质传递特性进行过大量研究，结果表明：当Re<160时，管内流体处于层流状态，壁面剪切力和质量传递速率分别以斜率1和1/3增加；当Re>200时，管内流体处于湍流状态，壁面剪切力和质量传递速率分别以斜率2/3和3/5增加；当160<Re<200时，则处于过渡流状态，壁面剪切力和质量传递速率随管型急剧变化。在对波壁管内热质传递的系统研究中还发现：在层流状态中，随着Re的增加，波峰内逐渐形成漩涡，且漩涡中心随Re逐渐向下游移动；当Re超过其临界值时，管内流动出现T-S波；同时该研究还发现：相同功率下，在中等Re下传质效果最优。Mahmud等在层流流域内研究了波壁管波幅和波长对流体流动特性的影响，结果表明：波壁管波幅与波长比值对管内流体传热效率影响较大，随着两者比值增大，传热效率增加的同时压降也有较大提高；在每个周期内，Nu在分离点和附着点出现极值，且随两者比值增大而增大。
图4所示是本发明一个实施例的波壁管数值模拟图，基于数值模拟的方法，分析在低雷诺数下波壁管波形变化对流体流动与传热特性的影响，并分析了相同功耗下波壁管的综合传热性能。结果表明：波幅和波长变化对波壁管传热均有影响，强化效果与波幅成正比，与波长成反比；当功耗相同时，小波幅的波壁管有较好的综合换热效果，大波幅的波壁管强化传热以较大能量消耗作为代价；雷诺数大于2000时，增大波长能达到较好的综合换热效果。
本发明的工作原理：
本发明的一种涡量强化无冷流体换热器是当热流体流过换热器上面的波壁管的能量转换成电能，通过电路将其中的电能储存在蓄电池中，将其中的电能供给利用帕尔帖效应的制冷片来冷却换热器中的热流体。在上下排列的管子之间通过U形肘管连接到一起。
换热器结构简单，易于制造和检修，便于清除污垢。将管子换为波壁管，管内部采用波纹结构，使得流体在内部产生涡流，能够达到强化换热的效果，外部采用波纹结构，增加接触面积，强化传热。将涡流中的能量通过压电片发电，储存在电池中，将电池中的电能供给制冷片制成的弯管制冷。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求确定的保护范围内。
Claims (2)
1.一种涡量强化无冷流体换热器，其特征在于：所述换热器包括新形管、电源、支撑架、底座、压电片和制冷片；支撑架安装在底座上，电源安装固定在支撑架的上端部，新形管在蓄电池的下面安装固定在支撑架上；
所述新形管是由N个装有压电片的波壁管和N-1个装有制冷片的U形肘管依次间隔连接组成，N为大于等于2的自然数；每个压电片和每个制冷片均分别通过导线与所述电源连接。
2.根据权利要求1所述的一种涡量强化无冷流体换热器，其特征在于：所述电源包括蓄电池，蓄电池上设有数个阵列排布的电极，每个电极连接一个压电片或者制冷片。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2151425Y (zh) * | 1993-02-27 | 1993-12-29 | 林世泽 | 电子式蒸发器管单元 |
| CN201277823Y (zh) * | 2008-08-21 | 2009-07-22 | 北京广厦新源石化设备开发有限公司 | 螺旋波纹管表面蒸发空冷器 |
| CN201318835Y (zh) * | 2008-11-27 | 2009-09-30 | 北京有色金属研究总院 | 一种小型耐腐蚀低温可控换热器 |
| CN105318612A (zh) * | 2015-12-05 | 2016-02-10 | 广东志高空调有限公司 | 一种空调冷凝器过冷段热电冷却系统 |
| CN105650397A (zh) * | 2014-12-04 | 2016-06-08 | 南京化工职业技术学院 | 一种热交换器 |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2151425Y (zh) * | 1993-02-27 | 1993-12-29 | 林世泽 | 电子式蒸发器管单元 |
| CN201277823Y (zh) * | 2008-08-21 | 2009-07-22 | 北京广厦新源石化设备开发有限公司 | 螺旋波纹管表面蒸发空冷器 |
| CN201318835Y (zh) * | 2008-11-27 | 2009-09-30 | 北京有色金属研究总院 | 一种小型耐腐蚀低温可控换热器 |
| CN105650397A (zh) * | 2014-12-04 | 2016-06-08 | 南京化工职业技术学院 | 一种热交换器 |
| CN105318612A (zh) * | 2015-12-05 | 2016-02-10 | 广东志高空调有限公司 | 一种空调冷凝器过冷段热电冷却系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 贾宝菊等: "波壁管内的脉动流动及传质强化的数值模拟", 《化工学报》 * |
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