CN213300554U - 夹套换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及换热器，公开了一种夹套换热器，包括夹套(1)，所述夹套(1)包括外筒(11)和内筒(12)，所述外筒(11)和所述内筒(12)之间形成中空腔；所述夹套(1)上形成有多组焊点组，每组所述焊点组包括多个焊点(13)，所述焊点(13)连接所述外筒(11)以及所述内筒(12)；多组所述焊点组沿所述夹套(1)的轴向间隔排布，位于所述焊点组的间隔之间的所述内筒(12)的筒壁设置为波纹状，所述外筒(11)上设有进口(16)和出口(17)。本实用新型的夹套换热器具有较好的换热性能。

Description

夹套换热器

技术领域

本实用新型涉及换热器，具体地，涉及一种夹套换热器。

背景技术

空间环境地面模拟实验(环模实验)是光学遥感器研制过程中的一个重要环节，其主要功能是在地面模拟太空冷黑、真空等环境以确保遥感器在太空中可以正常工作。换热系统是空间环境地面模拟实验核心，主要用于提供太空中的深低温环境。目前常用的夹套换热器中的换热介质主要是液氮，可以提供100K左右的低温环境，随着光学遥感器的发展，在环模实验中需要降温速度更快、效率更高的换热系统。目前的实现方法是通过加大液氮流量以及增长实验的遇冷时间，但会造成试验周期过长且成本高。开发具有更高换热性能的蜂窝夹套换热器是解决以上问题的一种有效方法。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种夹套换热器，该夹套换热器具有较好的换热性能。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种夹套换热器，包括夹套，所述夹套包括外筒和内筒，所述外筒和所述内筒之间形成中空腔；所述夹套上形成有多组焊点组，每组所述焊点组包括多个焊点，所述焊点连接所述外筒以及所述内筒；多组所述焊点组沿所述夹套的轴向间隔排布，位于所述焊点组的间隔之间的所述内筒的筒壁设置为波纹状，所述外筒上设有进口和出口。

优选地，所述外筒和所述内筒为同心圆筒，多个所述焊点绕周向形成在所述夹套上。

优选地，位于所述焊点组的间隔之间的所述内筒的筒壁上形成有多个波峰部和多个波谷部，多个所述波峰部和多个所述波谷部间隔设置，且多个所述波峰部之间的延伸方向与所述夹套的径向一致。

进一步优选地，相邻两个所述波峰部的高度相等，相邻两个所述波谷部15的深度相等。

优选地，相邻两组所述焊点组的间隔距离为6-10cm。

进一步优选地，位于所述焊点组的间隔之间的波纹状筒壁的波峰设有8-16个。

优选地，位于所述焊点组的间隔之间的所述内筒的筒壁形成为正弦波状或余弦波状。

进一步优选地，所述正弦波或所述余弦波的振幅与所述焊点的深度的比值为1:5-15。

优选地，所述外筒的内壁面上设置有扰流结构，所述扰流结构与所述内筒的波纹状筒壁对应设置。

进一步优选地，所述扰流结构包括多组凸起组，每组所述凸起组包括多个凸起，多个所述凸起分散设置在所述外筒的内壁面上。

通过上述技术方案，本实用新型的夹套换热器通过在夹套上形成多组焊点组，并将位于焊点组间隔之间的内筒的筒壁设置为波纹状，既能够通过相对光滑波纹状的内筒筒壁的壁面实现导流的效果；也可以增加夹套内冷却工质的湍动能，从而提高冷却工质的混合效果；还可以增加夹套换热器的换热面积，能够显著提高夹套换热器的换热性能。

有关本实用新型的其他优点以及优选实施方式的技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例的剖视图；

图3是本实用新型一个实施例中的局部放大示意图；

图4是本实用新型一个实施例的换热效果图；

图5是本实用新型另一个实施例中的局部放大示意图。

附图标记说明

1 夹套

11 外筒 12 内筒

13 焊点 14 波峰部

15 波谷部 16 进口

17 出口 18 凸起

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“顶部”和“底部”是与夹套换热器使用时的相对位置关系。具体地，体地，“内”和“外”是相对而言的，以夹套1为基础，则夹套1形成的内腔所包括的范围称为“内”，夹套1形成的内腔外的范围称为“外”；以内筒12和外筒11为基础，内筒12和外筒11所形成的中空腔为“内”，中空腔以外的部分称为“外”；“顶部”和“底部”是指夹套换热器放置在水平面上的具体位置关系。

本实用新型的基本实施方式中，如图1和图2所示，提供一种夹套换热器，包括夹套1，夹套1包括外筒11和内筒12，外筒11和内筒12之间形成中空腔；夹套1上形成有多组焊点组，每组焊点组包括多个焊点13，焊点13连接外筒11以及内筒12；多组焊点组沿夹套1的轴向间隔排布，位于焊点组的间隔之间的内筒12的筒壁设置为波纹状，外筒11上设有进口16和出口17。

具体地，外筒11和内筒12与轴向垂直的截面的形状可以分别为四边形、圆形、五边形、六边形以及其它可能的形状，优选地，为了使得内筒12和外筒11之间形成的中空腔均匀，内筒12和外筒11与轴向垂直的截面一致。更优选地，为了能够减少中空腔内冷却工质的流动阻力，内筒12和外筒11与轴向垂直的截面设置为圆形。外筒11的壁面向内筒12凹陷，与内筒12连接形成焊点13，焊点13的形成使得内筒12的筒壁向远离外筒11的方向凹陷，以增大中空腔与内筒夹套1所包括空间的接触面积，从而增加夹套换热器的换热效果。

根据本实用新型，在进口16和出口17密封的情况下，内筒12和外筒11之间形成中空腔为密封腔，该中空腔是用来提供换热工质的流动场所，以能够达到换热效果。

更具体地，夹套1上形成的多组焊点组中相邻两组焊点组之间的距离以及每组焊点组中相邻两个焊点13之间的距离可以是本领域技术人员根据实际情况确定。外筒11上的进口16和出口17分别设置在外筒11上的任意位置，夹套换热器中采用的换热工质可以为常用的能够使得夹套内温度保持在100K左右或者以下的换热工质，如液氦、液氮、液氖等。优选地，为了降低换热成本，换热工质采用液氮。进口16和出口17可以设置在夹套1上不影响换热的任意位置，具体地，作为本实用新型的一种具体实施方式，为了能够提高换热效果，进口16和出口17均设置在夹套1的顶部，且分别设置在夹套1轴向的两端，这样设置既可以充分利用换热工质，降低换热成本，也可以达到更好地换热效果。

上述基本实施方式中提供的夹套换热器工作时，通过进口16向中空腔内注入换热工质，换热工质在中空腔内流动时，夹套1上形成的焊点13以及波纹状的内筒壁会扰动冷却工质的流动，使得冷却工质各处的温度更为均匀，同时也能增加冷却工质和夹套1内空间的换热面积，以达到更好地的换热效果。

上述基本实施方式提供的夹套换热器，通过在夹套1上形成焊点组以及将位于焊点组的间隔之间的内筒12的筒壁设置为波纹状，既能够通过相对光滑波纹状的内筒筒壁的壁面实现导流的效果；也可以增加夹套内冷却工质的湍动能，从而提高冷却工质的混合效果；还可以增加夹套换热器的换热面积，能够显著提高夹套换热器的换热性能。

在本实用新型的一个具体实施方式中，外筒11和内筒12为同心圆筒，多个焊点13绕周向形成在夹套1上。将外筒11和内筒12设置为同心圆筒，能够使得外筒11和内筒12之间形成中空腔更为均匀，中空腔内的冷却工质的流动阻力更小，从而提高夹套换热器的换热效果。

在本实用新型的一个具体实施方式中，相邻两组焊点组的焊点13间隔设置，也就是说相邻两组焊点组中的相邻两个焊点13的延伸方向不与夹套1的轴向方向一致，相邻两组焊点组中的相邻两个焊点13的连线与夹套1的轴向方向形成一定夹角。优选地，为了进一步提高其换热效果，经过每组焊点组中的相邻两个焊点13在夹套1上的中点且延伸方向为夹套1轴向的直线经过与之相邻的焊点组中的一个焊点13，且间隔一组的两组焊点组中的相邻两个焊点13的延伸方向与夹套1的轴向一致。

在本实用新型的一个具体实施方式中，位于焊点组的间隔之间的内筒12的筒壁上形成有多个波峰部14和多个波谷部15，多个波峰部14和多个波谷部15间隔设置，且多个波峰部14之间的延伸方向与夹套1的径向一致。冷却工质从进口16流进中空腔后，在中空腔内流动的过程中，与流动方向垂直的多个波峰部14和多个波谷部15能够进一步提高冷却工质的湍动能，从而进一步提高夹套换热器的换热效果。

具体地，上述具体实施方式中提到的波峰部14和波谷部15是相对而言的，如将向外筒11凸出的部分设置为波峰部14，则远离外筒11的凹陷部就为波谷部15；如将向外筒11凸出的部分设置为波谷部，则远离外筒11的凹陷部就为波峰部。为了能够更好地进行描述，如图2和图3所示，这里将向外筒11凸出的部分设置为波峰部14，则远离外筒11的凹陷部就为波谷部15。

在本实用新型的一个具体实施方式中，为了能够进一步提高夹套换热器的换热效果，相邻两个波峰部14的高度相等，相邻两个波谷部15的深度相等。将相邻两个波峰部14的高度以及相邻两个波谷部15的深度设置为相等，能够降低换热工质在中空腔内的流动阻力，从而提高夹套换热器换热效果。

为了能够进一步提高夹套换热器换热效果，在本实用新型的一个具体实施方式中，相邻两组焊点组的间隔距离为6-10cm。将相邻两组焊点组之间的距离设置为6-10cm，能够保持冷却工质在较低流动阻力的条件下产生较大的湍动能以及较大的换热面积，从而提高其换热效果。

在本实用新型的一个具体实施方式中，位于焊点组的间隔之间的波纹状筒壁的波峰设有8-16个。当相邻两组焊点组的间隔距离为6-10cm时，且位于焊点组的间隔之间的内筒12的筒壁形成为正弦波状或余弦波状，正弦波或余弦波的最小周期为0.25-0.75cm。

由图4可知，将位于焊点组的间隔之间的波纹状筒壁的波峰设置为2个时，其换热效果约为不设置波纹状筒壁的换热效果1.07倍；当将位于焊点组的间隔之间的波纹状筒壁的波峰设置为4个时，其换热效果约为不设置波纹状筒壁的换热效果1.2倍；当将位于焊点组的间隔之间的波纹状筒壁的波峰设置为6个时，其换热效果约为不设置波纹状筒壁的换热效果1.35倍；当将位于焊点组的间隔之间的波纹状筒壁的波峰设置为8-16个时，其换热效果约为不设置波纹状筒壁的换热效果1.45-1.52倍。说明当将位于焊点组的间隔之间的波纹状筒壁的波峰设置为8-16个时，该夹套换热器具有较好地散热效果。

在本实用新型的一个具体实施方式中，位于焊点组的间隔之间的内筒12的筒壁形成为正弦波状或余弦波状。既能够进一步减少换热工质的流动阻力，同时也能够保证其换热面积，从而进一步提高夹套换热器换热效果。

为了进一步提高夹套换热器的换热效果，在本实用新型的一个具体实施方式中，正弦波或余弦波的振幅与焊点13的深度的比值为1:5-15。

在本实用新型的一个具体实施方式中，外筒11的内壁面上设置有扰流结构，扰流结构与内筒12的波纹状筒壁对应设置。通过扰流结构的设置能够进一步增加冷却工质流动过程中的湍动能，从而提高夹套换热器换热效果。

具体地，扰流结构可以是能够形成扰流的结构，如设置在外筒11内壁面上的波纹结构或者凸起结构。

在本实用新型的一个具体实施方式中，如图5所示，扰流结构包括多组凸起组，每组凸起组包括多个凸起18，多个凸起18分散设置在外筒11的内壁面上。具体地，多组凸起组分别与内筒12的波纹状筒壁对应设置。通过分散设置在外筒11的内壁面上的凸起18，能够在换热工质中形成扰流，从而提高夹套换热器的换热效果。

在本实用新型的一个相对优选地具体实施方式中，提供一种夹套换热器，如图1-图5所示，包括夹套1，夹套1包括外筒11和内筒12，外筒11和内筒12为同心圆筒，且外筒11和内筒12之间形成中空腔；夹套1上形成有多组焊点组，每组焊点组包括多个焊点13，多个焊点13绕周向形成在夹套1上，相邻两组焊点组的焊点13间隔设置，焊点13连接外筒11以及内筒12；多组焊点组沿夹套1的轴向间隔排布，位于焊点组的间隔之间的内筒12的筒壁上形成有8-16个波峰部14和相应的波谷部15，多个波峰部14和多个波谷部15间隔设置，且多个波峰部14之间的延伸方向与夹套1的轴向一致，相邻两个波峰部14的高度相等，相邻两个波谷部15的深度相等，且多个波峰部14和多个波谷部15连接形成正弦波状或余弦波状，正弦波或余弦波的振幅与焊点13的深度的比值为1:5-15，外筒11的内壁面上设置有扰流结构，扰流结构包括多组凸起组，多组凸起组分别与内筒12的波纹状筒壁对应设置，每组凸起组包括多个凸起18，多个凸起18分散设置在外筒11的内壁面上；外筒11上设有进口16和出口17。

上述优选实施方式提供的夹套换热器工作时，通过进口16向中空腔内注入换热工质，换热工质在中空腔内流动时，夹套1上形成的焊点13、波纹状的内筒壁以及外筒11上分散设置的凸起18会扰动冷却工质的流动，使得冷却工质各处的温度更为均匀，同时也能增加冷却工质和夹套1内空间的换热面积，以达到更好地的换热效果。

上述优选实施方式提供的夹套换热器，通过在夹套1上形成焊点组、将位于焊点组的间隔之间的内筒12的筒壁设置为波纹状以及在外筒11上设置用于扰流的凸起18，既能够通过相对光滑波纹状的内筒筒壁的壁面实现导流的效果；也可以增加夹套内冷却工质的湍动能，从而提高冷却工质的混合效果；还可以增加夹套换热器的换热面积，能够显著提高夹套换热器的换热性能。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种夹套换热器，其特征在于，包括夹套(1)，所述夹套(1)包括外筒(11)和内筒(12)，所述外筒(11)和所述内筒(12)之间形成中空腔；所述夹套(1)上形成有多组焊点组，每组所述焊点组包括多个焊点(13)，所述焊点(13)连接所述外筒(11)以及所述内筒(12)；多组所述焊点组沿所述夹套(1)的轴向间隔排布，位于所述焊点组的间隔之间的所述内筒(12)的筒壁设置为波纹状，所述外筒(11)上设有进口(16)和出口(17)。

2.根据权利要求1所述的夹套换热器，其特征在于，所述外筒(11)和所述内筒(12)为同心圆筒，多个所述焊点(13)绕周向形成在所述夹套(1)上。

3.根据权利要求1所述的夹套换热器，其特征在于，位于所述焊点组的间隔之间的所述内筒(12)的筒壁上形成有多个波峰部(14)和多个波谷部(15)，多个所述波峰部(14)和多个所述波谷部(15)间隔设置，且多个所述波峰部(14)之间的延伸方向与所述夹套(1)的轴向一致。

4.根据权利要求3所述的夹套换热器，其特征在于，相邻两个所述波峰部(14)的高度相等，相邻两个所述波谷部(15)的深度相等。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的夹套换热器，其特征在于，相邻两组所述焊点组的间隔距离为6-10cm。

6.根据权利要求5所述的夹套换热器，其特征在于，位于所述焊点组的间隔之间的波纹状筒壁的波峰设有8-16个。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的夹套换热器，其特征在于，位于所述焊点组的间隔之间的所述内筒(12)的筒壁形成为正弦波状或余弦波状。

8.根据权利要求7所述的夹套换热器，其特征在于，所述正弦波或所述余弦波的振幅与所述焊点(13)的深度的比值为1:5-15。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的夹套换热器，其特征在于，所述外筒(11)的内壁面上设置有扰流结构，所述扰流结构与所述内筒(12)的波纹状筒壁对应设置。

10.根据权利要求9所述的夹套换热器，其特征在于，所述扰流结构包括多组凸起组，每组所述凸起组包括多个凸起(18)，多个所述凸起(18)分散设置在所述外筒(11)的内壁面上。

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