[发明专利]一种应用于斯特林热机的换热器组件

说明书

本发明公开了一种应用于斯特林热机的换热器组件，通过对管式换热器、烧结型回热器及管壳式冷却器的优化设计与优化组合，提高了斯特林热机换热器组件的换热效率，减小了换热器组件的无益容积。

技术领域

本发明属于斯特林热机的换热器技术领域，具体涉及一种应用于斯特林热机的换热器组件。

背景技术

斯特林热机基于斯特林循环，一般以氦气为工质，通过气缸容积的变化实现工质在闭式循环回路中的流动，活塞在较低的温度和压力下压缩工质，并在较高的温度和压力下吸热膨胀，从而获得正的循环功。

斯特林热机换热器组件的工作原理是：利用加热器将外部热量导入到内部工质，利用冷却器将循环废热导出机体，利用回热器向工质周期性吸、放热，从而在加热器和冷却器之间建立稳定的温度梯度，保证斯特林循环持续进行。

斯特林热机对换热器组件的要求是换热高效且无益容积尽可能小。对于较小功率百瓦级的斯特林热机，采用翅片式换热器或管壳式换热器均可满足使用需求，鉴于翅片式换热器易加工且成本较低，较小功率的斯特林热机一般多采用翅片式换热器。但对于较大功率千瓦级及以上的斯特林热机，一般均需选择换热效率更高、无益容积相对更小的管壳式换热器作为加热器与冷却器。常见的斯特林热机回热器主要有金属丝网堆叠型、金属纤维丝压制型、金属纤维烧结型以及泡沫金属型等。综上所述，现有换热器的实现方式均存在换热效率较低、无益容积较大的问题，难以满足大功率斯特林热机的指标要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种应用于斯特林热机的换热器组件，能够实现高效的换热，以保证斯特林热机的正常工作。

本发明提供的一种应用于斯特林热机的换热器组件，包括管式加热器3、烧结型回热器5和管壳式冷却器7，所述管式加热器3、烧结型回热器5和管壳式冷却器7的顺序同轴固定连接；

所述管式加热器3与所述管壳式冷却器7具有相同结构，均为圆环形，侧壁为套接的多层轴向分布换热管束，所述换热管束的两个端面分别与结构件的两个端面固定连接；使用时，所述管式加热器3与加热装置连接，所述管壳式冷却器7与冷却系统连接；

所述烧结型回热器5两端面均安装金属丝编织隔垫6。

进一步地，所述换热管束由不锈钢换热管组成。

进一步地，所述换热管束的两个端面分别与结构件的两个端面固定连接的方式为激光焊接。

进一步地，所述多层轴向分布换热管束之间交错排列。

进一步地，所述烧结型回热器5由丝径为22μm的不锈钢金属纤维丝通过烧结成型。

进一步地，所述烧结型回热器5的两个端面分别与管式加热器3和管壳式冷却器7的端面法兰连接，法兰端面采用石墨金属复合密封垫4密封。

有益效果：

本发明通过对管式换热器、烧结型回热器及管壳式冷却器的优化设计与优化组合，提高了斯特林热机换热器组件的换热效率，减小了换热器组件的无益容积。

附图说明

图1为本发明提供的一种应用于斯特林热机的换热器组件的结构示意图。

图2为本发明提供的一种应用于斯特林热机的换热器组件的管式加热器的立体结构示意图。

图3为本发明提供的一种应用于斯特林热机的换热器组件的管壳式冷却器的立体结构示意图。

其中，1-穹顶，2-配气活塞，3-管式加热器，4-石墨金属复合密封垫，5-烧结型回热器，6-金属丝编织隔垫，7-管壳式冷却器。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。