CN109737638A - 涡量强化智能无流体换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡量强化智能无流体换热器，包括新形管、处理器、支撑架、底座、温度传感器和制冷制热片；支撑架安装在底座上，处理器安装固定在支撑架的上端部，新形管在处理器的下面并固定安装在支撑架上；新形管是由N个装有温度传感器的波壁管和N‑1个装有制冷制热片的U形肘管依次间隔连接组成；每个温度传感器和每个制冷制热片均分别通过导线与所述电源连接。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。本发明利用温度传感器监控，通过半导体元件制冷或制热，达到实时控制温度，满足换热器的要求，提高精确性。

Description

涡量强化智能无流体换热器

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智能无流体换热器。

背景技术

换热器是将热流体的部分热能传递给冷流体，使流体温度达到工艺流程规定指标的热能交换设备，又称热交换器。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。

尽管人工智能最初是作为20世纪计算机科学的一个分支被提出，现在已经发展成一项交叉学科，被应用在计算机科学、心理学、生物学和神经系统科学等多领域。传感器技术在电子工程技术领域是一个专业术语，在工业自动化生产过程中，传感器本身是获得信息资源的关键渠道，并且还是确保机电自动化测试工作完成，实现自动控制生产的根本。在进行系统检测的时候，传感器技术往往被看成是一次仪表定位，可以非常准确的检验同时传输出讯息，借助计算机技术与信息技术，达到对生产过程信息预算精确的目的。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，半导体制冷制热片是一种高热流密度元件。

发明内容

针对上述技术问题是强化管路系统的能量利用，本发明的目的在于提供一种涡量强化智能无流体换热器。

为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：

一种涡量强化智能无流体换热器，其特征在于：包括新形管、处理器、支撑架、底座、温度传感器和制冷制热片；所述支撑架安装在底座上，所述处理器安装固定在支撑架的上端部，所述新形管在所述处理器的下面并固定安装在支撑架上；

所述新形管是由N个装有温度传感器的波壁管和N-1个装有制冷制热片的U形肘管依次间隔连接组成，N为大于等于2的自然数；每个温度传感器和每个制冷制热片均分别通过导线与所述电源连接。

进一步地，所述处理器包括蓄电池，蓄电池上设有数个阵列排布的电极，每个电极连接一个温度传感器或者制冷制热片。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

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。本发明利用传感器监控，通过半导体元件制冷/热，达到实时控制温度，满足换热器的要求，提高精确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明涡量强化智能无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-处理器，2-新形管，3-底座，4-支撑架，5-制冷制热片，6-温度传感器，7-波壁管，8-U形肘管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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”、“设置”、“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明一种涡量强化智能无流体换热器的一个实施例，如图1所示，包括新形管2、处理器1、制冷制热片5、支撑架4、底座3和温度传感器6；

由两根支柱构成的支撑架4安装在底座3上，处理器1安装固定在支撑架的上端部；如图1和图4所示，所述处理器1包括蓄电池，蓄电池上设有数个阵列排布的电极，每个电极连接一个温度传感器或者制冷制热片。

如图1所示，所述新形管2在处理器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上安装有一个温度传感器6；在每个U形肘管8上安装有一个制冷制热片5；所述温度传感器6和制冷制热片5均通过导线分别与所述处理器中蓄电池上的数个阵列排布的电极相连接，然后通过处理器中的单片机处理数据，最后控制制冷制热片制冷或者制热。所述处理器1通过导线将温度传感器6中的信号转移到制冷制热片5中，使管内的流体冷却或加热。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，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智能无流体换热器是当热或冷流体流过换热器上面的温度传感器的测量温度，通过电路将其中的信号传递到处理器中，将其中的信号传到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。将换热器上面的温度传感器的信号收集起来，通过处理器将电池中的电能供给制冷片制成的弯管制冷。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (2)

1.一种涡量强化智能无流体换热器，其特征在于：包括新形管、处理器、支撑架、底座、温度传感器和制冷制热片；所述支撑架安装在底座上，所述处理器安装固定在支撑架的上端部，所述新形管在所述处理器的下面并固定安装在支撑架上；

所述新形管是由N个装有温度传感器的波壁管和N-1个装有制冷制热片的U形肘管依次间隔连接组成，N为大于等于2的自然数；每个温度传感器和每个制冷制热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智能无流体换热器，其特征在于：所述处理器包括蓄电池，蓄电池上设有数个阵列排布的电极，每个电极连接一个温度传感器或者制冷制热片。