夹套换热器的制作方法

文档序号:25558599发布日期:2021-06-22 15:23
夹套换热器的制作方法

本实用新型涉及换热器,具体地,涉及一种夹套换热器。



背景技术:

蜂窝夹套换热器广泛应用于空间环境地面模拟实验,其作用是提供太空中的深低温环境。现有蜂窝夹套换热器中的换热介质主要是液氮,可以提供100k左右的低温环境。随着光学遥感器的发展,环模实验对换热器的降温速度和换热效率提出了更高的要求,目前主要是通过加大液氮流量以及增长试验的遇冷时间来提高换热器的性能,但是会导致周期长且成本高的问题,因此亟须开发具有更好换热性能的蜂窝夹套换热器。



技术实现要素:

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种夹套换热器,该夹套换热器具有较好地换热性能。

为了解决上述技术问题,本实用新型提供一种夹套换热器,包括夹套,所述夹套包括外筒和内筒,所述外筒和所述内筒之间形成中空腔;所述夹套上形成有多组焊点组,每组所述焊点组包括多个焊点,所述焊点连接所述外筒以及所述内筒;多组所述焊点组沿所述夹套的轴向间隔排布,所述内筒的内筒壁上布置有丁胞结构,所述外筒上设有进口和出口。

优选地,所述外筒和所述内筒为同心圆筒,多个所述焊点绕周向形成在所述夹套上。

进一步优选地,相邻两组所述焊点组之间的焊点间隔设置。

优选地,相邻两组所述焊点组的间隔距离为6-10cm,每组焊点组中相邻两个焊点的间隔距离为6-10cm。

优选地,所述丁胞结构包括多个丁胞组,每个丁胞组均包括多个丁胞,且每个丁胞组中的多个所述丁胞绕周向分散设置在所述焊点的外侧。

进一步优选地,每个丁胞组中包括2-8个所述丁胞,所述丁胞为半球形丁胞、水滴形丁胞、圆柱形丁胞和半椭球形丁胞中的至少一种。

优选地,以所述内筒和所述外筒之间的距离为1cm计,所述丁胞在内筒壁上的投影面积为0.12-2.cm2,所述丁胞的凹陷深度为0.16-0.8cm。

优选地,每个丁胞组中相邻两个所述丁胞的间隔距离相等。

优选地,所述外筒的内壁面上设置有扰流结构。

进一步优选地,所述扰流结构包括多组波纹结构,每组所述波纹结构包括波峰部和波谷部,多个所述波峰部和多个所述波谷部间隔设置,且多个所述波峰部之间的延伸方向与所述夹套的轴向一致。

通过上述技术方案,本实用新型的夹套换热器通过在夹套上形成多组焊点组,并在内圆筒的内筒壁上设置有丁胞结构,既能够在丁胞结构凹陷内产生漩涡减薄来流边界层;也可以增加夹套内冷却工质的湍动能,从而提高冷却工质的混合效果;还可以增加夹套换热器的换热面积,能够显著提高夹套换热器的换热性能。

有关本实用新型的其他优点以及优选实施方式的技术效果,将在下文的具体实施方式中进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的结构示意图;

图2是本实用新型一个实施例的剖视图;

图3是本实用新型一个实施例中的内筒示意图;

图4是图3中的a部分放大示意图;

图5是本实用新型一个实施例中的局部放大图。

附图标记说明

1夹套

11外圆筒12内圆筒

13焊点14进口

15出口16丁胞

17波纹结构

171波峰部172波谷部

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型,并不用于限制本实用新型。

在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”、“相连”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或者是一体连接;可以是直接连接,也可以是通过中间媒介间接连接,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中,术语“内”、“外”、“顶部”和“底部”是与夹套换热器使用时的相对位置关系。具体地,“内”和“外”是相对而言的,以夹套1为基础,则夹套1形成的内腔所包括的范围称为“内”,夹套1形成的内腔外的范围称为“外”;以内筒12和外筒11为基础,内筒12和外筒11所形成的中空腔为“内”,中空腔以外的部分称为“外”;“顶部”和“底部”是指夹套换热器放置在水平面上的具体位置关系。

本实用新型的基本实施方式中,如图1-图4所示,提供一种夹套换热器,包括夹套1,夹套1包括外筒11和内筒12,外筒11和内筒12之间形成中空腔;夹套1上形成有多组焊点组,每组焊点组包括多个焊点13,焊点连接外筒11以及内筒12;多组焊点组沿夹套1的轴向间隔排布,内筒12的内筒壁上布置有丁胞结构,外筒11上设有进口14和出口15。

具体地,外筒11和内筒12与轴向垂直的截面的形状可以分别为四边形、圆形、五边形、六边形以及其它可能的形状,优选地,为了使得内筒12和外筒11之间形成的中空腔均匀,内筒12和外筒11与轴向垂直的截面一致。更优选地,为了能够减少中空腔内冷却工质的流动阻力,内筒12和外筒11与轴向垂直的截面设置为圆形。外筒11的壁面向内筒12凹陷,与内筒12连接形成焊点13,焊点13的形成使得内筒12的筒壁向远离外筒11的方向凹陷,以增大中空腔与内筒夹套1所包括空间的接触面积,从而增加夹套换热器的换热效果。

根据本实用新型,在进口14和出口15密封的情况下,内筒12和外筒11之间形成中空腔为密封腔,该中空腔是用来提供换热工质的流动场所,以能够达到换热效果。丁胞结构包括形成在内筒12内筒壁上的多个丁胞16,丁胞16是指在流道壁上形成的凹穴,其能够在流体流动过程中形成旋涡,从而增加流体流动的湍动能。丁胞16的在流道壁上的投影面积小于焊点13在夹套1上的投影面积,具体地,丁胞16在流道壁上的投影面积以及焊点在夹套1上的投影面积的比值与每个焊点6周围设置的丁胞16的数目有关,每个焊点6周围设置的丁胞16数目越多,则丁胞16在流道壁上的投影面积越小。

更具体地,夹套1上形成的多组焊点组中相邻两组焊点组之间的距离以及每组焊点组中相邻两个焊点13之间的距离可以是本领域技术人员根据实际情况确定。外筒11上的进口14和出口15分别设置在外筒11上的任意位置,夹套换热器中采用的换热工质可以为常用的能够使得夹套内温度保持在100k左右或者以下的换热工质,如液氦、液氮、液氖等。优选地,为了降低换热成本,换热工质采用液氮。进口14和出口15可以设置在夹套1上不影响换热的任意位置,优选地,为了能够提高换热效果,进口14和出口15均设置在夹套1的顶部,且分别设置在夹套1轴向的两端,这样设置既可以充分利用换热工质,降低换热成本,也可以达到更好地换热效果。

上述基本实施方式中提供的夹套换热器工作时,通过进口14向中空腔内注入换热工质,换热工质在中空腔内流动时,夹套1上形成的焊点13以及设置在内筒12内筒壁上的丁胞结构会扰动冷却工质的流动,使得冷却工质各处的温度更为均匀,同时也能增加冷却工质和夹套1内空间的换热面积,以达到更好地的换热效果。

上述基本实施方式提供的夹套换热器,通过在夹套1上形成焊点组以及在内筒12的内筒壁上设置丁胞结构,既能够在丁胞结构凹陷内产生漩涡减薄来流边界层;也可以增加夹套内冷却工质的湍动能,从而提高冷却工质的混合效果;还可以增加夹套换热器的换热面积,能够显著提高夹套换热器的换热性能。

在本实用新型的一个具体实施方式中,如图1和图2所示,外筒11和内筒12为同心圆筒,多个焊点13绕周向形成在夹套1上。将外筒11和内筒12设置为同心圆筒,能够使得外筒11和内筒12之间形成中空腔更为均匀,中空腔内的冷却工质的流动阻力更小,从而提高夹套换热器的换热效果。

在本实用新型的一个具体实施方式中,如图1和图2所示,相邻两组焊点组的焊点13间隔设置,也就是说相邻两组焊点组中的相邻两个焊点13的延伸方向不与夹套1的轴向方向一致,相邻两组焊点组中的相邻两个焊点13的连线与夹套1的轴向方向形成一定夹角。优选地,为了进一步提高其换热效果,经过每组焊点组中的相邻两个焊点13在夹套1上的中点且延伸方向为夹套1轴向的直线经过与之相邻的焊点组中的一个焊点13,且间隔一组的两组焊点组中的相邻两个焊点13的延伸方向与夹套1的轴向一致。

为了能够进一步提高夹套换热器换热效果,在本实用新型的一个具体实施方式中,相邻两组焊点组的间隔距离为6-10cm,每组焊点组中相邻两个焊点13的间隔距离为6-10cm。能够保持冷却工质在较低流动阻力的条件下产生较大的湍动能以及较大的换热面积,从而提高其换热效果。

在本实用新型的一个具体实施方式中,如图3、图4和图5所示,丁胞结构包括多个丁胞组,每个丁胞组均包括多个丁胞16,且每个丁胞组中的多个丁胞16绕周向分散设置在焊点13的外侧。将丁胞16分散设置在焊点13的外侧,经过分散设置在焊点13外侧的丁胞16的冷却工质形成较大的旋涡,并在焊点13的作用下,能够进一步增加其湍动能,从而增加夹套换热器的换热效果。

在本实用新型的一个具体实施方式中,丁胞16为半球形丁胞、水滴形丁胞、圆柱形丁胞和半椭球形丁胞中的至少一种。丁胞16的形状是指形成丁胞16的凹穴的形状,具体地,半球形丁胞是指丁胞16的凹陷形状为半球形,水滴形丁胞是指丁胞16的凹陷形状为水滴形。优选地,为了能够在相同的投影面积下形成较大的湍动能,丁胞16为半球形丁胞或半椭球形丁胞。

在本实用新型的一个具体实施方式中,每个丁胞组中包括2-8个丁胞16,2-8个丁胞16两两对应设置在焊点13的两侧,以进一步增加冷却工质流动过程中的湍动能,从而增加夹套换热器的换热效果。具体地,焊点13周围的丁胞16与该焊点13的间隔距离为1-3cm。

为了能够进一步增加夹套换热器的换热效果,在本实用新型的一个具体实施方式中,以内筒12和外筒11之间的距离为1cm计,丁胞16在内筒壁上的投影面积为0.12-2cm2,丁胞16的凹陷深度为0.16-0.8cm。既能够有效提高冷却工质流动过程中的湍动能,也不会对冷却工质流动过程的流动阻力有较大改变,有效提供夹套换热器的换热效果。

具体地,外筒11和内筒12之间的距离越大,丁胞16在内筒壁上的投影面积越大,丁胞16的凹陷深度越深。

作为本实用新型的一个具体实施方式,内筒12和外筒11之间的距离为1cm,丁胞16在内筒壁上的投影面积为0.12-2cm2,丁胞16的凹陷深度为0.16-0.8cm。

在本实用新型的一个具体实施方式中,每个丁胞组中相邻两个丁胞16的间隔距离相等。将每个丁胞组中相邻两个丁胞16的间隔距离设置为相等,经过同一丁胞组中的各个丁胞16形成的旋涡能够重合,形成更大的旋涡,从而有效增加冷却工质流动过程中的湍动能,以进一步提高夹套换热器的换热效果。

在本实用新型的一个具体实施方式中,外筒11的内壁面上设置有扰流结构。通过扰流结构的设置能够进一步增加冷却工质流动过程中的湍动能,从而提高夹套换热器换热效果。

具体地,扰流结构可以是能够形成扰流的结构,如设置在外筒11内壁面上的波纹结构或者凸起结构。

在本实用新型的一个具体实施方式中,如图5所示,扰流结构包括多组波纹结构17,每组波纹结构17包括波峰部171和波谷部172,多个波峰部171和多个波谷部172间隔设置,且多个波峰部171之间的延伸方向与夹套1的轴向一致。冷却工质从进口14流进中空腔后,在中空腔内流动的过程中,与流动方向垂直的多个波峰部171和多个波谷部172能够进一步提高冷却工质的湍动能,从而进一步提高夹套换热器的换热效果。

具体地,上述具体实施方式中提到的波峰部171和波谷部172是相对而言的,如将向内筒12凸出的部分设置为波峰部171,则远离内筒12的凹陷部就为波谷部172;如将向内筒12凸出的部分设置为波谷部,则远离内筒12的凹陷部就为波峰部。为了能够更好地进行描述,如图5所示,这里将向内筒12凸出的部分设置为波峰部171,则远离内筒12的凹陷部就为波谷部172。

在本实用新型的一个具体实施方式中,间隔设置的波峰部171和波谷部172连接成正弦波状或余弦波状。既能够进一步减少换热工质的流动阻力,同时也能够保证其换热面积,从而进一步提高夹套换热器换热效果。

在本实用新型的一个相对优选地具体实施方式中,提供一种夹套换热器,如图1-图5所示,包括夹套1,夹套1包括外筒11和内筒12,外筒11和内筒12为同心圆筒,且外筒11和内筒12之间形成中空腔;夹套1上形成有多组焊点组,每组焊点组包括多个焊点13,多个焊点13绕周向形成在夹套1上,相邻两组焊点组的焊点13间隔设置,相邻两组焊点组的间隔距离为6-10cm,每组焊点组中相邻两个焊点13的间隔距离为6-10cm,焊点13连接外筒11以及内筒12;多组焊点组沿夹套1的轴向间隔排布,内筒12的内筒壁上布置有丁胞结构,丁胞结构包括多个丁胞组,每个丁胞组均包括2-8个丁胞16,每个丁胞组中相邻两个丁胞16的间隔距离相等,每个丁胞组中的多个丁胞16绕周向分散设置在焊点13的外侧,以内筒12和外筒11之间的距离为1cm计,丁胞16在内筒壁上的投影面积为0.12-2cm2,丁胞16的凹陷深度为0.16-0.8cm;外筒11的内壁面上设置有扰流结构,扰流结构包括多组波纹结构17,每组波纹结构17包括波峰部171和波谷部172,多个波峰部171和多个波谷部172间隔设置,且多个波峰部171之间的延伸方向与夹套1的轴向一致;外筒11上设有进口14和出口15。

上述优选实施方式提供的夹套换热器工作时,通过进口14向中空腔内注入换热工质,换热工质在中空腔内流动时,夹套1上形成的焊点13、设置在内筒12内筒壁上的丁胞结构以及设置在外筒11上的波纹结构17会扰动冷却工质的流动,使得冷却工质各处的温度更为均匀,同时也能增加冷却工质和夹套1内空间的换热面积,以达到更好地的换热效果。

上述优选实施方式提供的夹套换热器,通过在夹套1上形成焊点组、在内筒12的内筒壁上设置丁胞结构以及在外筒11设置的波纹结构17,既能够在丁胞结构凹陷内产生漩涡减薄来流边界层;也可以增加夹套内冷却工质的湍动能,从而提高冷却工质的混合效果;还可以增加夹套换热器的换热面积,能够显著提高夹套换热器的换热性能。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式,但是,本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内,可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型,包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容,均属于本实用新型的保护范围。

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