[发明专利]多层同轴圆筒间壁翅片式换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种换热器，具体涉及一种多层同轴圆筒间壁翅片式换热器。

背景技术

当今矿物质能源日趋短缺，人类居住环境也遭受到严峻破坏，尤其是温室气体排放，造成人类生存环境问题日益凸显，地球平均气温上升，冰川逐渐缩小融化，海平面不断上升，正一步一步危及岛国，威胁沿海城市的安全，这已是不争事实。我国日益严重的雾霾问题久久得不到解决，严重影响人们身体健康，使人们患肺癌几率大幅上升，雾霾现象严重难以从根本上得到解决，原因在于是我国工业化进程加快，向大气排放的废气日益增多所致，而自然界本身自发因素居少。我们也知道人类所使用的能源差不多会有80%以上是需要经过热能转换的过程，热能转换主要依靠换热设备来实现的。人类许多活动及生产实践都离不开能源，而我国大多数能源来自矿物质能源，矿物质能源消耗会产生对环境不利的气体排放。由此我国竭力倡导对清洁能源开发与利用，同时大力研究开发节能设备新产品新技术，而热能转换设备当属节能减排最为关键的设备。

针对空气换热的设备主要有：板翅式换热器和管式翅片式换热器，流体介质多为液相或有相变的换热器主要采用板式换热器、板壳式换热器、管壳式换热器和涡旋板式换热器等，这些换热器各有其优点与缺点：如板式换热器虽然效率较高，但不够耐压；而管壳式换热器虽然耐压却效率不高，且占地方等，在此不加以赘述。另一方面，靠高导热材料来提高换热效率也有其局限性，新的换热技术不仅仅依靠高性能换热材料，尤其还需选择促其高效结构上的优势，并依据场协同理论来提高换热器性能这已是不争事实，场协同理论在科学实践中得到充分的证实。我们也知道分子热运动是遵循高分子动能向低分子动能传递的，流体温度就体现在分子运动平均动能上，所以热能只能由高温向低温处流动，若想提高热流密度，须加大温差，而两流体交换热量采用逆流方式其平均温差是最大的，其换热效果也是最好的，比之错流或顺流换热方式要强得多。场协同理论告诉我们：在逆流换热情况下，若两侧流体纵向流速在某横截面上均匀相等，那么同侧流体横截面温度梯度场也是相等的，这样就大大减弱同侧横向返热，并导致速度场矢量和与温度梯度场矢量和的余弦夹角趋于零，从而实现换热效率最大化。还有现行微通道换热器其效率非常高，究其原因，采用传统换热学理论无法作出较合理的解释，只能从微观分子运动学找其原因，研究发现，微通道直径大小比较接近流体分子运动自由程是导致其换热效率高的原因，也就是说以较短距离传递分子间相互动能，其速度是非常快的，尤其是以接近分子运动自由程方式传递分子动能。但现行微通道换热器难以实现液体与液体之间换热，更有甚者微通道流程设计过长，并且来回串接，不仅加大了微通道侧的压降，多耗费循环泵的电能，而且微通道侧后段40%以上的流程效率变得较低下，是因为微通道高效换热原理致使其微通道前段流程内的流体得到较充分的换热，其后段流程里的流体与空气间温差变得较小了，所以总会有后流程换热表面积发挥不了很大作用，若加大流体流量情况会亦然如此，这也是微通道换热器难以实现大规模换热最主要原因之一，因为较大微通道换热器势必就有过长微通道侧流程，这也是现行微通道换热器应用上很大的痛点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可克服现行微通道换热器弊端，并且充分应用场协同理论，提高换热效率目的的多层同轴圆筒间壁翅片式换热器。

本发明为了克服现行微通道换热器弊端，并且充分应用场协同理论，采用了微通道侧短流程，而与现行的微通道换热器采用错流换热方式不同，它是把诸多并列微通道短流程组合成较大的横截面积总和以利于大流量大规模的换热，而且与空气是纯逆流换热方式，风侧流程延长至液态侧流程一样长可弥补空气侧换热系数较弱的缺陷，可使两侧换热能力趋于平衡，达到节约金属材料和提高换热效率的目的。