CN110296616B - 一种喷雾冷却换热器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种喷雾冷却换热器，包括换热器芯体、喷雾组件以及蒸汽出口，换热器芯体的上下端面分别固连着喷雾组件，换热器芯体的左右端面分别固连着蒸汽出口，喷雾组件包括喷雾腔壳体、隔板和喷头，喷雾腔壳体与换热器芯体的上下端面固定连接，喷雾腔壳体内设有隔板，隔板上设有若干喷头，隔板将喷雾腔壳体分隔为静压箱和冷却箱上下两部分空间，静压箱上连接有进水管，冷却箱靠近换热器芯体设置，冷却箱左右端面留有与蒸汽出口连通的出风口。本发明提供的一种喷雾冷却换热器，采用了喷雾冷却技术，强化了换热器的传热性能；换热器芯体采用整体式冷板，提升了结构性能，使得克服热应力的能力大幅提升。

Description

一种喷雾冷却换热器

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，特别是涉及一种喷雾冷却换热器。

背景技术

随着现代经济和科学技术的迅猛发展，各种结构和种类的换热器的要求不断提高，新结构、新材料的换热器也是当前换热器的研究重点。目前，由于受限于材料性能及加工工艺，适用于高温场合散热的液-液换热器形式较为单一，常见有板式换热器、壳管式换热器、套管式换热器等，但该类型换热器存在结构尺寸大，液体阻力高，换热效率低等缺点。因此，开发一种具有传热系数高、结构紧凑、体积小、重量轻等优点的耐高温换热器具有明显的应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种喷雾冷却换热器。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种喷雾冷却换热器，包括换热器芯体、喷雾组件以及蒸汽出口，所述换热器芯体的上下端面分别固连着喷雾组件，所述换热器芯体的左右端面分别固连着蒸汽出口，所述喷雾组件包括喷雾腔壳体、隔板和喷头，所述喷雾腔壳体与所述换热器芯体的上下端面固定连接，所述喷雾腔壳体内设有所述隔板，所述隔板上设有若干喷头，所述隔板将所述喷雾腔壳体分隔为静压箱和冷却箱上下两部分空间，所述静压箱上连接有进水管，所述冷却箱靠近所述换热器芯体设置，所述冷却箱左右端面留有与蒸汽出口连通的出风口。

换热器芯体用于通过热流体，热流体进入换热器芯体进行热量交换，进水管用于向喷雾腔壳体内通入高压冷流体，隔板用于将喷雾腔壳体分隔成静压箱和冷却箱，静压箱用于将高压冷流体均匀分布，隔板上设置喷头用于将高压冷流体经喷头雾化后高速喷射在冷板端面上，通过喷雾冷却的换热方式将热流体的热量带走，吸收热量的冷流体会发生剧烈汽化或者蒸发，形成气液两相流，最终通过出风口排出，蒸汽出口具有聚拢方便导出气液流体的作用；

另外，根据换热量公式Q＝KAΔt，提高换热量可以通过增大面积A或者提高综合传热系数K，本发明换热器在换热面积一定下，通过提升综合传热系数K＝1/(1/h_1+1/h_2+δ/λ)来实现，其中h_1为微槽道流体的对流换热系数；h_2为喷雾冷却的传热系数；δ为壁厚；λ为材料导热系数。由于采用喷雾冷却的换热方式，其极大地提升了h_2的值，使得上述1/h_2的值近似等于0；又由于壁厚很小δ且材料导热系数λ很大，使得δ/λ一项也近似等于0；那么理论上，本换热器的综合传热系数近似等于h_1，而传统换热器的由于h_2与h_1相当，那么综合传热系数理论上近似等于h1/2，因此本发明极大地提升了换热器的传热性能。

进一步，所述换热器芯体包括冷板、进液总管和出液总管，所述冷板沿轴向设有若干槽道，所述进液总管和出液总管均通过连接管与所述槽道连通。热流体从进液总管通过众多连接管进入冷板中的槽道进行热量交换，降温后的热流体再通过连接管汇集至出液总管排出；为了增强冷板的传热能力，冷板采用整体式加工，槽道直接通过钻孔加工。

进一步，所述槽道截面为圆形、方形或多边形。为了区别于微通道换热器，槽道当量控制在0.5mm～2mm之间。

进一步，为了提高槽道的换热能力，所述槽道内壁面上设有若干内肋片。

进一步，吸收热量的冷流体会发生剧烈汽化或者蒸发，形成气液两相流，为了方便集中导出，所述出风口上罩设有蒸汽出口。蒸汽出口具有聚拢作用。

进一步，为了增强喷雾冷流体在冷板表面的换热能力，所述冷板上下端面设有若干散热槽孔。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种喷雾冷却换热器，采用了喷雾冷却技术，强化了换热器的传热性能；换热器芯体采用整体式冷板，提升了结构性能，使得克服热应力的能力大幅提升，另外，本发明提供的一种喷雾冷却式换热器还具有体积紧凑，结构简单，便于加工的明显增益效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明最佳实施例的结构示意图；

图2是本发明最佳实施例的主视图；

图3是本发明最佳实施例的俯视图；

图4是喷雾组件的结构示意图；

图5是换热器芯体的结构示意图；

图6是图5中A-A的剖面示意图。

图中：1、换热器芯体，1-1、冷板，1-2、连接管，1-3、进液总管，1-4、出液总管，1-5、槽道，2、喷雾组件，2-1、喷雾腔壳体，2-2、隔板，2-3、进水管，2-4、静压箱，2-5、喷头，2-6、冷却箱，3、蒸汽出口。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-6所示，本发明的一种喷雾冷却换热器，包括换热器芯体1、两组喷雾组件2以及蒸汽出口3，所述换热器芯体1包括冷板1-1、进液总管1-3和出液总管1-4，所述冷板1-1上下端面设有若干散热槽孔，所述冷板1-1沿轴向设有若干槽道1-5，所述槽道1-5截面为圆形，所述槽道1-5内壁面上设有若干内肋片，所述进液总管1-3和出液总管1-4均通过连接管1-2与所述槽道1-5连通；

所述喷雾组件2包括喷雾腔壳体2-1、隔板2-2和喷头2-5，两组所述喷雾腔壳体2-1分别与所述冷板1-1上端面和下端面固定连接，所述喷雾腔壳体2-1内水平设有所述隔板2-2，所述隔板2-2上设有若干喷头2-5，所述隔板2-2将所述喷雾腔壳体2-1分隔为静压箱2-4和冷却箱2-6上下两部分空间，所述静压箱2-4上连接有进水管2-3，所述冷却箱2-6靠近所述冷板1-1设置，所述冷却箱2-6左右端面留有与蒸汽出口3连通的出风口。

工作过程：

在喷雾冷却式换热器运行中，热流体从进液总管1-3通过众多连接管1-2进入冷板1-1中的槽道1-5进行热量交换，降温后的热流体再通过连接管1-2汇集至出液总管1-4排出，高压冷流体从喷雾组件2的进水管2-3通过静压箱2-4均匀后，经喷头2-5雾化后高速喷射在换热器芯体1的上下表面，通过喷雾冷却的换热方式将热流体的热量带走，吸收热量的冷流体会发生剧烈汽化或者蒸发，形成气液两相流通过蒸汽出口3排出。

本发明中方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种喷雾冷却换热器，其特征在于：包括换热器芯体(1)、喷雾组件(2)以及蒸汽出口(3)，所述换热器芯体(1)的上下端面分别固连着喷雾组件(2)，所述换热器芯体(1)的左右端面分别固连着蒸汽出口(3)，所述喷雾组件(2)包括喷雾腔壳体(2-1)、隔板(2-2)和喷头(2-5)，所述喷雾腔壳体(2-1)与所述换热器芯体(1)的上下端面固定连接，所述喷雾腔壳体(2-1)内设有所述隔板(2-2)，所述隔板(2-2)上设有若干喷头(2-5)，所述隔板(2-2)将所述喷雾腔壳体(2-1)分隔为静压箱(2-4)和冷却箱(2-6)上下两部分空间，所述静压箱(2-4)上连接有进水管(2-3)，所述冷却箱(2-6)靠近所述换热器芯体(1)设置，所述冷却箱(2-6)左右端面留有与蒸汽出口(3)连通的出风口；

所述换热器芯体(1)包括冷板(1-1)、进液总管(1-3)和出液总管(1-4)，所述冷板(1-1)沿轴向设有若干槽道(1-5)，所述进液总管(1-3)和出液总管(1-4)均通过连接管(1-2)与所述槽道(1-5)连通。

2.如权利要求1所述的喷雾冷却换热器，其特征在于：所述槽道(1-5)截面为圆形、方形或多边形。

3.如权利要求2所述的喷雾冷却换热器，其特征在于：所述槽道(1-5)内壁面上设有若干内肋片。

4.如权利要求1所述的喷雾冷却换热器，其特征在于：所述冷板(1-1)上下端面设有若干散热槽。

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