[实用新型]一种基于螺旋结构的液冷式热交换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种液冷式热交换器，用于在电解水制备氢、氧气时对电解后的气液混合物进行有效降低，并避免冷却装置被腐蚀。

背景技术

在工业生产中，当采用电解水方式制备高纯氢气和氧气时，电解后生成的气体以及尚未被电解的溶液温度都很高，不能立刻对其进行气液分离处理，因此要首先采用热交换器对其进行降温处理。

现有的热交换器一般分为风冷式和液冷式(也称水冷式)。风冷式热交换器降温效果较低，并且常常受到实际空气温度的影响，使其降温的效果不能够满足电解液降温需要。例如，当气温在40摄氏度以上时，空气本身的温度就很高，采用风冷就达不到有效降温的要求。且风冷式多采用大功率风扇，体积大、成本较高。在液冷式热交换器中，散热管通常是直接放入冷液箱(如水箱)中以带走电解液内部的热量，且散热管都是以直管方式单根或多根并排在一起，或者形成“弓”型、“W”等结构，被散热流质(即电解后的气液混合物)在管内流动性不高且容易形成残留，散热效果不高，由于被散热流质存在腐蚀性，也会对散热装置产生破坏作用。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决在电解水制备氢、氧气时如何有效降低电解后的气液混合物的温度并避免冷却装置被腐蚀的问题，提出一种基于螺旋结构的液冷式热交换器。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种基于螺旋结构的液冷式热交换器，包括冷却室、散热管，外围设备包括电解容器的出口、气液分离装置的进口。

冷却室为一封闭容器，在其两端设有进口和出口，且进口的位置要低于出口的位置。此外，在冷却室上下两端各开有一个通孔。冷却液体从冷却室进口流向出口，将散热管中待散热流质的热量带走。冷却液体采用温度在20°以下的无腐蚀性液体，如自来水、井水等。冷却液体的流量根据实际散热需求自由设定，并可在冷却过程中调节。

散热管位于冷却室内部，最好位于冷却室的中心。散热管两端分别作为进口和出口，待散热流质从散热管的进口流向出口。散热管的进口和出口分别通过冷却室的上、下通孔伸出冷却室之外，其与冷却室通孔的连接处均要密封。散热管的进口与外围设备中电解容器的出口相连，散热管的出口与外围设备中气液分离装置的进口相连。散热管的管身为波纹结构，管内外表面均设有波纹，由此增大待散热流质与散热管管壁热交换的接触面积，加快向管外的冷却液体的热交换，同时使待散热流质产生紊流，便于均匀散热。散热管位于冷却室内的部分呈螺旋结构，其所形成的螺旋内径、螺旋圈数要根据用户实际的散热需求来确定。这种结构使得待散热流质在散热管中可形成螺旋式流动，待散热流质中各处的热量都能够充分的被冷却室内的冷却液体带走，而且待散热流质不会在管内淤积甚至堵塞散热管。其中，散热管的螺旋结构部分要位于冷却室入口和出口之间，使散热管螺旋结构在降温时能够全部处于冷却液体中。

由于待散热流质存在腐蚀性，因此散热管以及其出、入口的材质要选用耐腐蚀且导热性好的金属材质，可以采用钢、不锈钢等。

为节约冷却液体的使用量，在上述结构基础上，可以在冷却室内安装一个内管，并且处于散热管螺旋圈结构之内。内管的两端分别与冷却室相连，形成一个密闭空间。内管与散热管之间不直接接触，而是通过支架相连，从而固定住散热管。由于内管的内部不用充入冷却液体，可以减少冷却液体用量节约成本。

在使用本热交换器对待散热流质进行降温时，首先向冷却室内通入冷却液体。待冷却液体充满冷却室内并形成匀速流动后，向散热管中通入待散热流质。此时，测量从散热管出口出来的流质温度是否满足要求，否则对冷却液体流量及待散热流质的流量进行调整，直至流出的流质到达所要求的温度标准为止。

有益效果

本实用新型装置，对比现有技术，通过选用具备波纹管状的散热管，并呈螺旋结构置于冷却室内，使得待散热流质中的热量被冷却液体充分的带走，导热快，散热稳定，且不易受外界环境干扰。此外，该散热管呈螺旋盘状置于冷却室内，待散热流质在散热管内不会淤积，管腔不易堵塞，并且其所具有的波纹结构使得流经管中的待散热流质易于形成湍流，便于均匀散热。

综上所述，本实用新型所述散热器具有制造成本低、结构简单、一体化模块化强、耐腐蚀、导热快、散热量大、使用寿命长等特点。

附图说明

图1为本实用新型的垂直剖面结构示意图；

图2为本实用新型的水平剖面结构示意图。

其中，1-散热管、2-冷却室、3-内管、4-支架、5-散热管进口、6-散热管出口、7-冷却室进口、8-冷却室出口。

具体实施方式