CN201421278Y - 脉动流/电场混合强化传热换热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种脉动流/电场混合强化传热换热器，包括有壳体、上下封头、管板和换热管，壳体的两端分别经由管板与上下封头相连接，换热管的上下两端分别固定在管板上，其特征在于设置在壳体上的壳程入口与一个脉动流发生器出口相连接，设置在封头上的管程入口则与另一个脉动流发生器出口相连接；换热管的内部设有一弹簧电极，弹簧电极与设置在换热管两端管口的电极端子固定塞相连接，所述的弹簧电极由金属极芯和外绝缘层构成，弹簧电极的一端由电缆引出与高压直流电源正极相连接，换热管的管壁与管板及壳体连为一体作为地极。本实用新型主要优点在于：传热效果增强，提高了强化传热效果；同时结构简单，安装方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种管壳式换热器，具体是一种将脉动流、电场组合使用以强化传热效果的脉动流/电场混合强化传热换热器。
背景技术
目前工业生产中，各类换热器被广泛应用来进行热交换，其中以管壳式换热器应用最为普遍。为了提高换热器的换热系数，科技工作者们从表面结构强化、插入物扰动强化、振动强化、电场强化等多个方面展开了研究；研究表明：电场、脉动流均对增强传热效果具有积极作用，但是此类研究均以单一强化方式为主要研究内容，且没有提出具体有效的结构形式。
发明内容
本实用新型所要解决的问题是针对上述现有技术而提出一种脉动流/电场混合强化传热换热器，其通过将电场强化传热技术与脉动流强化传热技术进行组合，以达到更好的强化传热效果。
本实用新型为解决上述提出的问题所采用解决方案为：脉动流/电场混合强化传热换热器，包括有壳体、上下封头、管板和换热管，壳体的两端分别经由管板与上下封头相连接，换热管的上下两端分别固定在管板上，其特征在于设置在壳体上的壳程入口与一个脉动流发生器出口相连接，设置在封头上的管程入口则与另一个脉动流发生器出口相连接；换热管的内部设有一弹簧电极，弹簧电极与设置在换热管两端管口的电极端子固定塞相连接，所述的弹簧电极由金属极芯和外绝缘层构成，弹簧电极的一端由电缆引出与高压直流电源正极相连接，换热管的管壁与管板及壳体连为一体作为地极。
按上述方案，所述的换热管为长圆管换热管，弹簧电极为均直型弹簧电极。
按上述方案，所述的换热管为波节管换热管，弹簧电极为波节型弹簧电极，且波节型弹簧电极的波节距等于波节管换热管的波节距。
按上述方案，所述的脉动流发生器所产生的脉动流压力脉动频率在脉动流发生器上直接调节；弹簧电极的共振频率与脉动流压力脉动频率一致或趋于一致。
本实用新型的主要工作原理：换热管中流体传热强化来源于三部分，第一部分是壳程中、管程中流体的脉动变化使得流体湍流化增强以强化传热；第二部分是管程中脉动流诱导弹簧电极振动，弹簧电极的振动对换热管中流体形成二次扰动，以增强换热；第三部分是换热管中振动的弹簧电极形成了非均匀交变电场，非均匀交变电场对换热过程具有强化作用。
本实用新型主要优点在于：作为正极的弹簧电极在不受脉动流干扰的情况下，将在换热管内形成一个稳态的、非均匀电场，实现电场强化传热目的；当脉动流诱导弹簧电极共振后，弹簧电极则会周期性的振动，从而在换热管内形成一个动态的、非均匀的交变电场分布，使得电场强化传热效果进一步增强，有效地提高了强化传热效果；同时结构简单，安装方便。
附图说明
图1带有均直型弹簧电极的脉动流/电场混合强化传热换热器的结构示意图。
图2带有波节型弹簧电极的脉动流/电场混合强化传热换热器的结构示意图。
具体实施方式
如图所示，脉动流/电场混合强化传热换热器主要由壳体5、上下封头(6、14)、管板10、换热管3、脉动流发生器(1、13)、弹簧电极4等组成，其中壳体5的两端分别经由管板10与上下封头(6、14)相连接，换热管的上下两端分别固定在管板上，设置在壳体上的壳程入口2与一个脉动流发生器13出口相连接，管程入口9则与另一个脉动流发生器1出口相连；换热管的内部中心设有一弹簧电极(弹簧电极直径比换热管管径稍小)，换热管3两端管口配合2个绝缘材质的电极端子固定塞7使用，弹簧电极4的两端由电极端子固定塞7实现在换热管3中的固定；如图1，换热管为长圆管换热管，长圆管换热管中的弹簧电极为均直型弹簧电极，如图2，换热管为波节管换热管，波节管换热管中的弹簧电极为波节型弹簧电极；弹簧电极4由金属极芯和外绝缘层构成，弹簧电极4的一端由电缆8引出接上高压直流电源正极，换热管3管壁与管板10及壳体5连为一体作为地极，通电后，在换热管3内形成电场。
脉动流发生器1的脉动频率等于其所产生的脉动流压力脉动频率，弹簧电极4的共振频率与脉动流发生器1所产生的脉动流压力脉动频率保持一致或趋于一致，所述弹簧电极的共振频率主要由弹簧电极结构尺寸、弹簧电极材料性能及弹簧电极周围介质特性共同确定，改变弹簧电极的这些相关特征参数可以改变弹簧电极的共振频率；弹簧电极4振动扰流强化传热的同时也改变了换热管3内电场的交变频率，实现了非均匀、交变电场的分布，有利于提高电场强化传热效果。
壳程流体首先进入脉动流发生器13，被转化成压力脉动流后流出，然后流进壳程入口2进入壳体后由壳程出口11流出；管程的流体先进入脉动流发生器1，被转化成压力脉动流后流出，然后流进管程入口9进入封头6内，在封头6中进入换热管3后，再从换热管3中流出到另一端的封头14中，最后由管程出口12流出；管程与壳程中流体流动的方向如图中箭头标示方向。
Claims (4)
1、脉动流/电场混合强化传热换热器，包括有壳体(5)、上下封头(6、14)、管板(10)和换热管(3)，壳体的两端分别经由管板与上下封头相连接，换热管的上下两端分别固定在管板上，其特征在于设置在壳体上的壳程入口(2)与一个脉动流发生器(13)出口相连接，设置在封头上的管程入口(9)则与另一个脉动流发生器(1)出口相连接；换热管的内部设有一弹簧电极(4)，弹簧电极与设置在换热管两端管口的电极端子固定塞(7)相连接，所述的弹簧电极由金属极芯和外绝缘层构成，弹簧电极的一端由电缆(8)引出与高压直流电源正极相连接，换热管的管壁与管板及壳体连为一体作为地极。
2、按权利要求1所述的脉动流/电场混合强化传热换热器，其特征在于所述的换热管为长圆管换热管，弹簧电极为均直型弹簧电极。
3、按权利要求1所述的脉动流/电场混合强化传热换热器，其特征在于所述的换热管为波节管换热管，弹簧电极为波节型弹簧电极，且波节型弹簧电极的波节距等于波节管换热管的波节距。
4、按权利要求1或2或3所述的脉动流/电场混合强化传热换热器，其特征在于所述的脉动流发生器所产生的脉动流压力脉动频率在脉动流发生器上直接调节；弹簧电极的共振频率与脉动流压力脉动频率一致或趋于一致。
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Publications (1)
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| CN201421278Y true CN201421278Y (zh) | 2010-03-10 |
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Country Status (1)
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101476827B (zh) * | 2009-01-21 | 2011-07-20 | 武汉工程大学 | 脉动流/电场混合强化传热换热器 |
| CN102679800A (zh) * | 2012-05-11 | 2012-09-19 | 武汉工程大学 | 可调式脉动流强化传热换热器 |
| CN108645248A (zh) * | 2018-05-16 | 2018-10-12 | 江苏科技大学 | 一种自激脉动强化换热的容积式换热器及其工作方法 |
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2009
- 2009-01-21 CN CN2009200835246U patent/CN201421278Y/zh not_active Expired - Lifetime
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| CN108645248B (zh) * | 2018-05-16 | 2019-09-27 | 江苏科技大学 | 一种自激脉动强化换热的容积式换热器及其工作方法 |
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Legal Events
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20100310 Effective date of abandoning: 20090121 |