帶徑向強化導熱的回熱換熱器的製作方法

2023-04-29 07:46:11 2

專利名稱：帶徑向強化導熱的回熱換熱器的製作方法
技術領域：
本發明屬於製冷與低溫技術領域的回熱換熱器，特別涉及一種帶徑向強化導熱的回熱換熱器。
背景技術：
低溫制冷機在軍事、空間技術、低溫電子學、低溫醫學、低溫生物學、天然氣液化等許多領域有著廣泛的應用背景。近年來，低溫製冷技術在民用科技和國防科技中的重要性日益增加。隨著各種紅外和超導電子學器件和產品進入實用化階段，低溫制冷機得到了迅速發展，為這些相關的技術器件低溫提供有效的低溫冷源，保證其正常工作。
回熱器是低溫制冷機中的關鍵部件，它廣泛應用於斯特林制冷機，脈衝管制冷機，G-M制冷機，熱聲制冷機或熱聲發動機中。回熱器起到了回熱蓄冷的作用，其原理是流體前一周期產生的冷量用於預冷後一周期的流體，使得制冷機冷端的溫度不斷降低，最終達到我們需要的製冷溫度。
在製冷溫區較高或製冷量較大的制冷機中，為了減小回熱器中的流動損失，通常需要採用較小長徑比的回熱器結構，(即通常所說的短粗型)，而現有的制冷機中回熱器的填料通常採用不鏽鋼絲網，鉛球或磁性複合材料，它們都有一個明顯的不足是在同一軸向位置的橫截面處，由於填料的徑嚮導熱性能差，導致在徑向方向產生較大的溫差。這在小長徑比的回熱器中表現的更為顯著。從而大大影響了回熱器的蓄冷性能，降低了回熱器的回熱效率。

發明內容
本發明的目的在於克服已有制冷機的回熱器結構的不足，提供一種帶徑向強化導熱的回熱換熱器，該帶徑向強化導熱的回熱換熱器能有效地解決現有回熱器徑嚮導熱能力不足的缺點，強化了回熱器的徑向換熱，保持回熱器同一軸向位置橫截面上的溫度一致性或減小溫度差別，提高回熱器的換熱效率，從而提高制冷機的效率。
本發明的技術方案如下本發明提供的帶徑向強化導熱的回熱換熱器，包括回熱器殼體；其特徵在於，還包括相間放置於所述回熱器殼體內的導熱率不同的帶孔金屬板和金屬絲網/鉛球；所述帶孔金屬板的外徑與回熱器外殼的內徑一致；所述帶孔金屬板上小孔的水力直徑為0.5mm-5mm；所述小孔面積總和為帶孔金屬板橫截面積的1/4-2/3。
所述帶孔金屬板的厚度1-10mm。帶孔金屬板上小孔為圓形孔或方形孔。帶孔金屬板可為帶網狀格金屬板。帶孔金屬板可為帶孔銅、鋁或銀質金屬板。所述的金屬絲網為磷青銅、磁性金屬或不鏽鋼絲網。回熱器外殼為薄壁不鏽鋼管、鈦合金薄壁管或非金屬薄壁管。所述非金屬薄壁管為玻璃鋼管或尼龍管。
本發明提供的帶徑向強化導熱的回熱換熱器，具有以下優點其結構簡單，填充填料方便的優點下，通過添加回熱器填料材料和改變填充方式等方法，能夠在不增加軸向漏熱損失的前提下，強化了回熱器的徑向換熱能力，保持回熱器同一軸向位置橫截面上的溫度一致性或減小溫度差別，提高回熱器的效率，從而增加制冷機的製冷性能。


圖1是本發明一實施例的結構示意圖；圖2是本發明另一實施例的結構示意圖；
圖3是本發明的網狀結構金屬板的示意圖；圖4為帶孔金屬板的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例進一步面熟本發明參照圖1、2、3、4，本發明的帶徑向強化導熱的回熱換熱器，本發明提供的帶徑向強化導熱的回熱換熱器，包括回熱器殼體和相間放置於所述回熱器殼體內的導熱率不同的帶孔金屬板和金屬絲網/鉛球；所述帶孔金屬板的外徑與回熱器外殼的內徑一致；所述帶孔金屬板上小孔的水力直徑為0.5mm-5mm；所述小孔面積總和為帶孔金屬板橫截面積的1/4-2/3。
所述帶孔金屬板的厚度1-10mm。帶孔金屬板上小孔為圓形孔或方形孔。帶孔金屬板可為帶網狀格金屬板。帶孔金屬板可為帶孔銅、鋁或銀質金屬板。所述的金屬絲網為磷青銅、磁性金屬或不鏽鋼絲網。回熱器外殼為薄壁不鏽鋼管、鈦合金薄壁管或非金屬薄壁管。所述非金屬薄壁管為玻璃鋼管或尼龍管。
本發明的帶徑向強化導熱的回熱換熱器，可在一根回熱器殼體中，交錯填入不鏽鋼絲網和帶孔銅板，不鏽鋼絲網填充量大於帶孔金屬板的填充量。
本發明的帶徑向強化導熱的回熱換熱器，還可在一根薄壁不鏽鋼管中，交錯填入網狀銅板和不鏽鋼絲網。不鏽鋼絲網填充量大於網狀銅板的填充量。
本發明的工作原理為，冷熱工作流體交替流過回熱器，兩者流動方向相反，當冷流體流過回熱器時，冷卻蓄冷絲網填料或帶孔銅板，冷量貯存在蓄冷絲網填料中，在高溫端和低溫端之間產生一個溫度梯度。帶孔銅板和銅絲網的熱導率比不鏽鋼絲網高兩個數量級，所以大大增加了回熱器徑向的導熱能力，使流體在同一截面的徑向方向的溫度保持基本一致。當熱流體流過回熱器時，回熱器中貯存的冷量用以冷卻來流，同理，帶孔銅板和銅絲網能使流體在同一截面的徑向方向的溫度保持基本一致，沿回熱器軸向方向，使來流溫度逐步降低，到達回熱器低溫端時，達到一個較低的溫度。
實施例1圖1為一種將帶孔金屬板3和不鏽鋼絲網2交錯填入回熱器外殼1內構成的帶徑向強化導熱的回熱換熱器。其中帶孔金屬板3的外徑與回熱器外殼1的內徑一致。帶孔金屬板3中小孔的水力直徑為1mm、3或5mm，可根據需要而定；小孔面積總和為帶孔金屬板3橫截面積的1/4-2/3即可。金屬板厚度在1-10mm範圍內，可根據需要而定；只要保證不鏽鋼絲網的填充量大於帶孔金屬板的填充量即可。
實施例2圖2為一種將網格狀金屬板3和不鏽鋼絲網2交錯填入回熱器外殼1內構成的帶徑向強化導熱的回熱換熱器。其中網格狀金屬板3的外徑與回熱器外殼1的內徑一致。網格狀金屬板中網格的水力直徑為0.5mm，可根據需要而定；網格面積總和為網格狀金屬板3橫截面積的1/4-2/3即可。網格狀金屬板3厚度在1-10mm範圍內，可根據需要而定；只要保證不鏽鋼絲網的填充量大於網格狀金屬板的填充量即可。
總之，本發明的帶徑向強化導熱的回熱換熱器，所使用的帶孔金屬板可為帶孔銅、鋁或銀質金屬板。金屬絲網可為磷青銅、磁性金屬或不鏽鋼絲網；也可以用鉛球作充填物。但要保證兩者的導熱率不同即可。回熱器外殼可為薄壁不鏽鋼管、鈦合金薄壁管或非金屬薄壁管(比如玻璃鋼管)。
權利要求
1.一種帶徑向強化導熱的回熱換熱器，包括回熱器殼體；其特徵在於，還包括相間放置於所述回熱器殼體內的導熱率不同的帶孔金屬板和金屬絲網/鉛球；所述帶孔金屬板的外徑與回熱器外殼的內徑一致；所述帶孔金屬板上小孔的水力直徑為0.5mm-5mm；所述小孔面積總和為帶孔金屬板橫截面積的1/4-2/3。
2.按權利要求1所述的帶徑向強化導熱的回熱換熱器，包括其特徵在於，所述帶孔金屬板的厚度1-10mm。
3.按權利要求1或2所述的帶徑向強化導熱的回熱換熱器，其特徵在於，所述的帶孔金屬板上小孔為圓形孔或方形孔。
4.按權利要求1或2所述的帶徑向強化導熱的回熱換熱器，其特徵在於，所述帶孔金屬板為帶網狀格金屬板。
5.按權利要求1或2所述的帶徑向強化導熱的回熱換熱器，其特徵在於，所述的帶孔金屬板為帶孔銅、鋁或銀質金屬板。
6.按權利要求3所述的帶徑向強化導熱的回熱換熱器，其特徵在於，所述的帶孔金屬板為帶孔銅、鋁或銀質金屬板。
7.按權利要求1所述的帶徑向強化導熱的回熱換熱器，其特徵在於，所述的金屬絲網為磷青銅、磁性金屬或不鏽鋼絲網。
8.按權利要求1所述的帶徑向強化導熱的回熱換熱器，其特徵在於，所述回熱器外殼為薄壁不鏽鋼管、鈦合金薄壁管或非金屬薄壁管。
9.按權利要求8所述的帶徑向強化導熱的回熱換熱器，其特徵在於，所述非金屬薄壁管為玻璃鋼管或尼龍管。
全文摘要
本發明涉及一種帶徑向強化導熱的回熱換熱器，回熱器殼體，以及相間放置於所述回熱器殼體內的導熱率不同的帶孔金屬板和金屬絲網/鉛球；帶孔金屬板的外徑與回熱器外殼的內徑一致；所述帶孔金屬板上小孔的水力直徑為0.5mm－5mm；所述小孔面積總和為帶孔金屬板橫截面積的1/4－2/3。其優點如下結構簡單，填充方便，在不增加軸向漏熱損失的前提下，可強化回熱器的徑向換熱能力，保持回熱器同一軸向位置橫截面上的溫度一致性或減小溫度差別，提高回熱器的效率，從而增加制冷機的製冷性能。
文檔編號F25B40/06GK1971172SQ20051012621
公開日2007年5月30日 申請日期2005年11月25日 優先權日2005年11月25日
發明者楊魯偉, 王國平, 馬克·迪特雷西, 宮塔·圖莫斯 申請人:中國科學院理化技術研究所