CN114576034A - 一种斯特林发动机冷却器及其特性试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种斯特林发动机冷却器及其特性试验台，涉及斯特林发动机冷却器技术领域，为解决现有冷却器通过一个圆筒壁把热量传给冷流体，就是一个简单的通过平壁的热量传递过程，导致其存在传热系数较低，换热面积小，传热温差较小的问题。所述冷却器本体的中间位置处设置有冷却器壳筒，且冷却器壳筒设置有两个，相邻所述冷却器壳筒之间设置有冷流体进出口，所述冷流体进出口的内部设置有毛细管，且毛细管设置有三百七十六根，所述冷却器本体的上下两端分别安装有上安装件以及下安装件，所述上安装件以及下安装件的外壁均设置有安装通道，所述上安装件以及下安装件远离毛细管的一端设置有安装槽，上端所述安装槽的上方设置有冷却器上盖。

Description

一种斯特林发动机冷却器及其特性试验台

技术领域

本发明涉及斯特林发动机冷却器技术领域，具体为一种斯特林发动机冷却器及其特性试验台。

背景技术

斯特林发动机的冷却器是发动机系统的重要组件之一，围绕冷却器设计研究是斯特林发动机的重点，其性能的优劣对斯特林发动机的性能有很大影响，冷却器属于闭循环系统的外部换热过滤器，其功能是将循环系统的压缩热导至外界，使得压缩过程在理想的“等温”下进行，且传热过程是在循环的最低温度下进行的(通常用水或水和甘醇的混合液作冷却剂)。

但是，现有冷却器通过一个圆筒壁把热量传给冷流体，就是一个简单的通过平壁的热量传递过程，导致其存在传热系数较低，换热面积小，传热温差较小；因此，不满足现有的需求，对此我们提出了一种斯特林发动机冷却器及其特性试验台。

发明内容

本发明的目的在于提供一种斯特林发动机冷却器及其特性试验台，以解决上述背景技术中提出的现有冷却器通过一个圆筒壁把热量传给冷流体，就是一个简单的通过平壁的热量传递过程，导致其存在传热系数较低，换热面积小，传热温差较小的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种斯特林发动机冷却器，包括冷却器本体，所述冷却器本体的中间位置处设置有冷却器壳筒，且冷却器壳筒设置有两个，相邻所述冷却器壳筒之间设置有冷流体进出口，所述冷流体进出口的内部设置有毛细管，且毛细管设置有三百七十六根，所述冷却器本体的上下两端分别安装有上安装件以及下安装件，所述上安装件以及下安装件的外壁均设置有安装通道，所述上安装件以及下安装件远离毛细管的一端设置有安装槽，上端所述安装槽的上方设置有冷却器上盖，下端所述安装槽的下方设置有冷却器下盖。

优选的，所述冷却器本体的外壁设置有冷却器外壳体，所述冷却器外壳体的内部设置有介质通道。

优选的，所述冷却器上盖以及冷却器下盖的外壁均设置有热流体进出口，所述热流体进出口的外壁设置有连接通孔，且连接通孔设置有三百七十六个。

优选的，所述安装槽内壁靠近上安装件以及下安装件的一端设置有挡圈，所述安装槽内壁靠近冷却器上盖以及冷却器下盖的一端设置有O型圈。

优选的，所述毛细管为不锈钢316L材质，所述毛细管直径为2mm，所述冷却器本体为304不锈钢材质，且与不锈钢316L毛细管真空钎焊制成。

优选的，所述冷却器壳筒外径为Φ76mm，筒体壁厚为7mm。

优选的，所述一种斯特林发动机冷却器的特性试验台，包括冷却器试验台，所述冷却器试验台的内部设置有冷却水模块、压机模块以及电加热模块组成。

优选的，所述冷却水模块的内部设置有管道循环增压泵，所述管道循环增压泵的输入端设置有冷却管，所述管道循环增压泵的输出端设置有水箱，所述管道循环增压泵与水箱之间设置有冷却水流量计，所述水箱的一侧设置有冷却水温度计。

优选的，所述压机模块内部靠近冷却器本体输入端的位置处设置有冷却器入口端介质温度计以及冷却水入口端介质压力计，所述压机模块靠近冷却器本体输出端的位置处设置有冷却器出口端介质温度计以及冷却水出口端介质压力计，所述压机模块内部的一端设置有压缩机，且压缩机与冷却器本体的输入端以及输出端连接，所述压缩机的内部设置有冷却器内介质流量计。

优选的，所述电加热模块的内部设置有电加热丝，所述电加热丝的一端设置有温度控制器，且温度控制器与电加热丝电性连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明冷却器是由376根直径2mm的不锈钢316L毛细管组成，侧面有冷却水进入通道，发动机缸体水道分上下二层，上层水道是进水通道，下层是出水通道，冷却器是安装在冷却器壳体里面，冷却器壳体端面上有二个水道，是一个贯通的U型通道，高压高温热流体走管子内壁，冷却水走管子外壁，从上层水道通过冷却器管壁外流向下层水道，把管子里面的高压热流体经回热器细化过滤，在过冷流体冷却，使得高压高温热流体降温到350℃，这样就可以满足斯特林发动机温差需求，本冷却器增加管路数量，把额定的热流体的体积细化很多路数，从侧壁上面对其进行换热冷却，并扩展传热面，使换热面积增大，在冷却器内的换热是以对流方式进行的热交换和以凝结方式进行的潜热交换两部分完成，使内部传热温差提高。

2、冷却器结构形式设计成管壳式，排气管采用立式单管联排结构，高温排气走管内，冷却水走管外壁，通过立管壁进行换热，它具有结构紧凑的优点，在换热性能方面，立管联排布局式结构优于普通直管式结构。

3、利用冷却器试验台以对冷却器在流动状态下进出口的温度、压力、流量等进行测量，温度、压力和流量都是研究冷却器的重要特征参数，可以反映冷却器的热特性及流动特性，通过这些参数的测量，还可以对冷却器各项理论计算结果进行检验。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的冷却器本体局部结构示意图；

图3为本发明的冷却器本体外部结构示意图；

图4为本发明的热流体进出口局部结构示意图；

图5为本发明的冷却器试验台局部结构示意图；

图中：1、冷却器本体；2、冷却器壳筒；3、冷流体进出口；4、上安装件；5、安装槽；6、冷却器上盖；7、热流体进出口；8、毛细管；9、安装通道；10、下安装件；11、冷却器下盖；12、O型圈；13、挡圈；14、冷却器外壳体；15、介质通道；16、连接通孔；17、管道循环增压泵；18、冷却管；19、水箱；20、电加热丝；21、温度控制器；22、压缩机；23、冷却水流量计；24、冷却水温度计；25、冷却器入口端介质温度计；26、冷却器出口端介质温度计；27、冷却水入口端介质压力计；28、冷却水出口端介质压力计；29、冷却器内介质流量计；30、冷却器试验台；31、冷却水模块；32、压机模块；33、电加热模块。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1-5，本发明提供的一种实施例：一种斯特林发动机冷却器，包括冷却器本体1，冷却器本体1的中间位置处设置有冷却器壳筒2，且冷却器壳筒2设置有两个，相邻冷却器壳筒2之间设置有冷流体进出口3，冷流体进出口3的内部设置有毛细管8，且毛细管8设置有三百七十六根，冷却器本体1的上下两端分别安装有上安装件4以及下安装件10，上安装件4以及下安装件10的外壁均设置有安装通道9，上安装件4以及下安装件10远离毛细管8的一端设置有安装槽5，上端安装槽5的上方设置有冷却器上盖6，下端安装槽5的下方设置有冷却器下盖11。

进一步，冷却器本体1的外壁设置有冷却器外壳体14，冷却器外壳体14的内部设置有介质通道15，冷却器外壳体14以及介质通道15可起到将冷却器本体1与其他组件进行组合使用的效果。

进一步，冷却器上盖6以及冷却器下盖11的外壁均设置有热流体进出口7，热流体进出口7的外壁设置有连接通孔16，且连接通孔16设置有三百七十六个，热流体进出口7处的连接通孔16用于和内部的毛细管8对齐，使热流体能够进入到毛细管8内进行换热。

进一步，安装槽5内壁靠近上安装件4以及下安装件10的一端设置有挡圈13，安装槽5内壁靠近冷却器上盖6以及冷却器下盖11的一端设置有O型圈12，O型圈12以及挡圈13用于起到加强密封的效果。

进一步，毛细管8为不锈钢316L材质，毛细管8直径为2mm，冷却器本体1为304不锈钢材质，且与不锈钢316L毛细管8真空钎焊制成，通过真空钎焊能够使二者更加的坚固耐用。

进一步，冷却器壳筒2外径为Φ76mm，筒体壁厚为7mm，冷却器壳筒2用于起到外防护以及限制遮挡的作用。

进一步，一种斯特林发动机冷却器的特性试验台，包括冷却器试验台30，冷却器试验台30的内部设置有冷却水模块31、压机模块32以及电加热模块33组成，冷却器试验台30用于起到对冷却器的温度、压力、流量等参数进行检测的效果。

进一步，冷却水模块31的内部设置有管道循环增压泵17，管道循环增压泵17的输入端设置有冷却管18，管道循环增压泵17的输出端设置有水箱19，管道循环增压泵17与水箱19之间设置有冷却水流量计23，水箱19的一侧设置有冷却水温度计24，管道循环增压泵17用于起到冷却水循环的作用，水箱19用于存储水体。

进一步，压机模块32内部靠近冷却器本体1输入端的位置处设置有冷却器入口端介质温度计25以及冷却水入口端介质压力计27，压机模块32靠近冷却器本体1输出端的位置处设置有冷却器出口端介质温度计26以及冷却水出口端介质压力计28，压机模块32内部的一端设置有压缩机22，且压缩机22与冷却器本体1的输入端以及输出端连接，压缩机22的内部设置有冷却器内介质流量计29，多组压力计以及温度计可使检测试验数据更加的精确。

进一步，电加热模块33的内部设置有电加热丝20，电加热丝20的一端设置有温度控制器21，且温度控制器21与电加热丝20电性连接，电加热丝20以及温度控制器21可起到控制水体温度的效果，使试验过程中能够对冷却器与不同温度水体的数据进行有效掌控。

工作原理：冷却器是由376根直径2mm的不锈钢316L毛细管8组成，侧面有冷流体进出口3，发动机缸体水道分上下二层，上层水道是进水通道，下层是出水通道，冷却器是安装在冷却器外壳体14内，冷却器外壳体14端面上有介质通道15，是一个贯通的U型通道，高压高温热流体走毛细管8内壁，冷却水走毛细管8外壁，从上层水道通过冷却器管壁外流向下层水道，把毛细管8里面的高压热流体经回热器细化过滤，在过冷流体冷却，使得高压高温热流体降温到350℃，这样就可以满足斯特林发动机温差需求，本冷却器增加毛细管8数量，把额定的热流体的体积细化很多路数，从侧壁上面对其进行换热冷却，并扩展传热面，使换热面积增大，在冷却器本体1内的换热是以对流方式进行的热交换和以凝结方式进行的潜热交换两部分完成，使内部传热温差提高，利用冷却器试验台30依靠冷却水模块31、压机模块32以及电加热模块33对冷却器在流动状态下进出口的温度、压力、流量等数值进行测量。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种斯特林发动机冷却器，包括冷却器本体（1），其特征在于：所述冷却器本体（1）的中间位置处设置有冷却器壳筒（2），且冷却器壳筒（2）设置有两个，相邻所述冷却器壳筒（2）之间设置有冷流体进出口（3），所述冷流体进出口（3）的内部设置有毛细管（8），且毛细管（8）设置有三百七十六根，所述冷却器本体（1）的上下两端分别安装有上安装件（4）以及下安装件（10），所述上安装件（4）以及下安装件（10）的外壁均设置有安装通道（9），所述上安装件（4）以及下安装件（10）远离毛细管（8）的一端设置有安装槽（5），上端所述安装槽（5）的上方设置有冷却器上盖（6），下端所述安装槽（5）的下方设置有冷却器下盖（11）。

2.根据权利要求1所述的一种斯特林发动机冷却器，其特征在于：所述冷却器本体（1）的外壁设置有冷却器外壳体（14），所述冷却器外壳体（14）的内部设置有介质通道（15）。

3.根据权利要求1所述的一种斯特林发动机冷却器，其特征在于：所述冷却器上盖（6）以及冷却器下盖（11）的外壁均设置有热流体进出口（7），所述热流体进出口（7）的外壁设置有连接通孔（16），且连接通孔（16）设置有三百七十六个。

4.根据权利要求1所述的一种斯特林发动机冷却器，其特征在于：所述安装槽（5）内壁靠近上安装件（4）以及下安装件（10）的一端设置有挡圈（13），所述安装槽（5）内壁靠近冷却器上盖（6）以及冷却器下盖（11）的一端设置有O型圈（12）。

5.根据权利要求1所述的一种斯特林发动机冷却器，其特征在于：所述毛细管（8）为不锈钢316L材质，所述毛细管（8）直径为2mm，所述冷却器本体（1）为304不锈钢材质，且与不锈钢316L毛细管（8）真空钎焊制成。

6.根据权利要求1所述的一种斯特林发动机冷却器，其特征在于：所述冷却器壳筒（2）外径为Φ76mm，筒体壁厚为7mm。

7.基于权利要求1-6任意一项所述的一种斯特林发动机冷却器的特性试验台，包括冷却器试验台（30），其特征在于：所述冷却器试验台（30）的内部设置有冷却水模块（31）、压机模块（32）以及电加热模块（33）组成。

8.根据权利要求7所述的一种斯特林发动机冷却器的特性试验台，其特征在于：所述冷却水模块（31）的内部设置有管道循环增压泵（17），所述管道循环增压泵（17）的输入端设置有冷却管（18），所述管道循环增压泵（17）的输出端设置有水箱（19），所述管道循环增压泵（17）与水箱（19）之间设置有冷却水流量计（23），所述水箱（19）的一侧设置有冷却水温度计（24）。

9.根据权利要求7所述的一种斯特林发动机冷却器的特性试验台，其特征在于：所述压机模块（32）内部靠近冷却器本体（1）输入端的位置处设置有冷却器入口端介质温度计（25）以及冷却水入口端介质压力计（27），所述压机模块（32）靠近冷却器本体（1）输出端的位置处设置有冷却器出口端介质温度计（26）以及冷却水出口端介质压力计（28），所述压机模块（32）内部的一端设置有压缩机（22），且压缩机（22）与冷却器本体（1）的输入端以及输出端连接，所述压缩机（22）的内部设置有冷却器内介质流量计（29）。

10.根据权利要求7所述的一种斯特林发动机冷却器的特性试验台，其特征在于：所述电加热模块（33）的内部设置有电加热丝（20），所述电加热丝（20）的一端设置有温度控制器（21），且温度控制器（21）与电加热丝（20）电性连接。

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