专利名称：电场强化传热换热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种管壳式换热器，具体是一种可以应用电水动力学 (Electrohydrodynaniics，简称EHD)强化传热技术实现高效换热的管壳式换热器。
背景技术：
目前工业生产中，各类换热器被广泛应用来进行热交换，其中以管壳式换热 器应用最为普遍。为了提高换热器的换热系数，科技工作者们从结构强化、扰动强化、流体 诱导振动强化等多个方面展开了研究，但仍满足不了目前高效节能的需求。1916年国外学者 Chubb首先发现，对流动换热的流场施加电场后可以强化传热的现象，实验中电场(电压一般 5000 50000V)可将水蒸发速度提高3倍，人们把这种电场强化传热技术称为EHD强化传热 技术；但是之后该技术受节能技术市场需求不足的影响，并没有引起人们的重视。直到20世 纪末能源危机的到来，该技术才再次引起科技工作者们的注意，并开展了相关的系列机理研 究；目前对于电场能够强化传热这一结论已经得到证实，并有实验证实 一定条件下，电场 可以显著提高换热系数和旺盛泡状沸腾时的临界热流密度(实验中某些工质可提高至5倍)， 令人振奋的是，电场的功耗却只有几瓦 十几瓦，如此小的电场功耗相比于其带来的显著换 热强化效果，使得EHD强化传热技术受到了广泛关注。在目前，EHD强化传热技术还没有 直接应用于工业生产中的例子及生产用的换热器装置，其主要原因在于如何借鉴并改进现 有管壳式换热器结构以实现EHD强化传热技术的应用，在换热管中去施加高压电场如何实现 绝缘与密封问题，如何实现最佳的强化效果等，所有这些都要求能够提出一款新型的管壳式 换热器
发明内容
本发明针对目前上述的问题与现状，设计提出了一种电场强化传热换热器， 通过对目前传统管壳式换热器结构的改进，可以直接实现电场强化传热技术在换热器上的应 用。
本发明为实现上述解决的问题所采用技术方案是电场强化传热换热器主要由壳体、设 置在壳体上下端的封头、管板、换热管等组成，其中一封头的端部开有电线引出孔，而另一 个封头则没有；用于对流场施加电场的电极安装于换热管中，电极与电极引出端子连为一体， 电线一端与电极引出端子相连，电线另一端经由封头上的电线引出孔牵出后与电压发生器相 连通，电线引出孔在电线牵出后做静密封处理。
按上述方案，换热管超出管板一部分，换热管两端管口外周加工有螺纹，配合2个管口 螺母使用，其中用在引出电线一端的管口螺母中心开有圆孔。
按上述方案，电极两端与电极引出端子相连，电极引出端子为金属材质的圆棒且圆棒外 圆周上加工有螺纹，与压紧螺母配合；电极由两个电极端子固定塞实现固定，电极在换热管
中采用偏心固定，以实现产生非均匀电场，提高强化效果；电极端子固定塞为绝缘材质且开 有台阶孔，换热管两端管口被电极端子固定塞与管口螺母封住；在离换热管管口一定距离的 圆周位置开设换热管流体的出、入口，管程中的流体改由此出入口流出流进。 按上述方案，换热管管壁与管板及壳体连为一体，作为地极。
本发明主要优点在于电场强化传热换热器可是实现电场强化传热技术在管壳式换热器 上的应用，结构简单、安装方便；同时，本发明不通电时可作为普通管壳式换热器使用。
图1为本发明实施例的布置结构示意图。 图2为图1中换热管的结构示意图。
图中1.壳体，2.封头,3.管板，4.电极引出端子，5.电线引出孔，6.电线,7.换热管，8.换热管 入口,9.管程入口,10.壳程出口,11.换热管出口，12.管程出口,13.壳程入口,14.电极，15.压紧螺 母,16.管口螺母,17.电极端子固定塞。
具体实施例方式
在图1中，电场强化传热换热器由壳体(l)、封头(2)、管板(3)、换热管(7)等组成， 换热器中定距杆、折流板等其他的辅助构件在图1中没有画出；换热管(7)由2片管板(3) 固定，壳体(1)上开有壳程入口(13)、壳程出口(12);封头(2)共2个， 一个上面开有管 程入口(9)与电线引出孔(5)，另一个上面开有管程出口(12);用于对流场施加电场的电极 (14)安装于换热管(7)中，电极(14)与电极引出端子(4)连为一体，电线(6)—端与电极引 出端子(4)相连，电线(6)另一端通过电线引出孔(5)牵出，与电压发生器接通。电极(H) 在换热管(7)中的安装结构是本发明的另外一个创新设计，下面结合图2进行说明，
在图2中，换热管(7)超出管板一部分，换热管(7)两端管口外周加工有螺纹，配合2 个管口螺母(16)使用，在引出电线(6)—端的管口螺母(16)中心开有圆孔，便于电线(6) 牵出，另一端的管口螺母(16)则没有开孔；电极(14)两端与电极引出端子(4)相连，电极 引出端子(4)为金属圆棒且外圆周上加工有螺纹，与压紧螺母(15)配合；电极(14)的固定 主要通过两个电极端子固定塞(17)实现，电极端子固定塞(17)为橡胶等绝缘材质，且上开 有如图中所示的台阶孔；将2个电极引出端子(4)分别穿入电极端子固定塞(17)孔中，拧 紧压紧螺母(15)即可将电极(14)固定于换热管(7)中，且偏心布置，最后分别拧紧两个管 口螺母(16)即可实现换热管(7)的管口密封。在换热管(7)中，电极(14)通过电极引出端子 (4)、电线(6)经由封头(2)上的电线引出孔(5)与电压发生器连通，成为电压极，换热管(7) 管壁则与管板(3)及壳体(1)连为一体成为地极，电极(14)施加电压后将在换热管(7)中形
成电场，并施加在管内流动的介质上，实现换热过程的强化。
本发明可以实现电场强化传热技术在换热器中的应用，不施加电压，仍可作为传统管 壳式换热器使用；同时，本发明结构简单，易于实现，且成本低。
权利要求
1、电场强化传热换热器，主要由壳体(1)、设置在壳体上下两端的封头、管板(3)、换热管(7)等组成，其特征在于其中一封头(2)端部开有电线引出孔(5)；用于对流场施加电场的电极(14)安装于换热管(7)中，电极(14)与电极引出端子(4)连为一体，电线(6)一端与电极引出端子(4)相连，电线(6)另一端经由电线引出孔(5)牵出后与电压发生器接通。
2、 根据权利要求1所述的电场强化传热换热器，其特征在于换热管(7)超出管板一部分， 换热管(7)两端管口外周加工有螺纹，配合2个管口螺母(16)使用，用在引出电线(6)—端的 管口螺母(16)中心开有圆孔。
3、 根据权利要求1或2所述的电场强化传热换热器，其特征在于电极(14)两端与电极引出 端子(4)相连，电极引出端子(4)为金属材质的圆棒且圆棒外圆周上加工有螺纹，与压紧螺 母(15)配合；电极(14)由两个电极端子固定塞(17)实现固定，电极端子固定塞(17)为绝缘材 质且开有台阶孔；电极(14)在换热管(7)中为偏心布置。
4、 根据权利要求1或2所述的电场强化传热换热器，其特征在于换热管(7)管壁与管板(3) 及壳体(l)连为一体，作为地极。
全文摘要
本发明涉及一种管壳式换热器，具体是一种可以应用电水动力学强化传热技术实现高效换热的管壳式换热器。电场强化传热换热器主要由壳体、设置在壳体上下端的封头、管板、换热管等组成，其中一封头的端部开有电线引出孔，而另一个封头则没有；用于对流场施加电场的电极安装于换热管中，电极与电极引出端子连为一体，电线一端与电极引出端子相连，电线另一端经由封头上的电线引出孔牵出后与电压发生器相连通，电线引出孔在电线牵出后做静密封处理。本发明主要优点在于电场强化传热换热器可是实现电场强化传热技术在管壳式换热器上的应用，结构简单、安装方便；同时，本发明不通电时可作为普通管壳式换热器使用。
文档编号F28F13/00GK101358818SQ200810196900
公开日2009年2月4日 申请日期2008年9月10日 优先权日2008年9月10日
发明者吴艳阳, 喻九阳, 徐建民, 曹鹏彬, 侠 杨, 王成刚, 燕 罗 申请人:武汉工程大学