专利名称：脉动流/电场混合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，具体是一种将脉动流、电场组合使用以强化传热效果的 脉动流/电场混合强化传热换热器。
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，科技工作者们从表面结构强化、插入物扰动强化、振动 强化、电场强化等多个方面展开了研究；研究表明电场、脉动流均对增强传热效果具有积 极作用，但是此类研究均以单一强化方式为主要研究内容，且没有提出具体有效的结构形式。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对上述现有技术而提出一种脉动流/电场混合强化传热换热 器，其通过将电场强化传热技术与脉动流强化传热技术进行组合，以达到更好的强化传热效果。
本发明为解决上述提出的问题所采用解决方案为脉动流/电场混合强化传热换热器，包 括有壳体、上下封头、管板和换热管，壳体的两端分别经由管板与上下封头相连接，换热管 的上下两端分别固定在管板上，其特征在于设置在壳体上的壳程入口与一个脉动流发生器出 口相连接，设置在封头上的管程入口则与另一个脉动流发生器出口相连接；换热管的内部设 有一弹簧电极，弹簧电极与设置在换热管两端管口的电极端子固定塞相连接，所述的弹簧电 极由金属极芯和外绝缘层构成，弹簧电极的一端由电缆引出与高压直流电源正极相连接，换 热管的管壁与管板及壳体连为一体作为地极。
按上述方案，所述的换热管为长圆管换热管，弹簧电极为均直型弹簧电极。
按上述方案，所述的换热管为波节管换热管，弹簧电极为波节型弹簧电极，且波节型弹 簧电极的波节距等于波节管换热管的波节距。
按上述方案，所述的脉动流发生器所产生的脉动流压力脉动频率在脉动流发生器上直接 调节；弹簧电极的共振频率与脉动流压力脉动频率一致或趋于一致。
本发明的主要工作原理换热管中流体传热强化来源于三部分，第一部分是壳程中、管 程中流体的脉动变化使得流体湍流化增强以强化传热；第二部分是管程中脉动流诱导弹簧电 极振动，弹簧电极的振动对换热管中流体形成二次扰动，以增强换热；第三部分是换热管中 振动的弹簧电极形成了非均匀交变电场，非均匀交变电场对换热过程具有强化作用。
本发明主要优点在于作为正极的弹簧电极在不受脉动流干扰的情况下，将在换热管内形成一个稳态的、非均匀电场，实现电场强化传热目的；当脉动流诱导弹簧电极共振后，弹 簧电极则会周期性的振动，从而在换热管内形成一个动态的、非均匀的交变电场分布，使得 电场强化传热效果进一步增强，有效地提高了强化传热效果；同时结构简单，安装方便。
图1带有均直型弹簧电极的脉动流/电场混合强化传热换热器的结构示意图。 图2带有波节型弹簧电极的脉动流/电场混合强化传热换热器的结构示意图。
具体实施例方式
如图所示，脉动流/电场混合强化传热换热器主要由壳体5、上下封头(6、 14)、管板IO、 换热管3、脉动流发生器(1、 13)、弹簧电极4等组成，其中壳体5的两端分别经由管板10 与上下封头(6、 14)相连接，换热管的上下两端分别固定在管板上，设置在壳体上的壳程入 口 2与一个脉动流发生器13出口相连接，管程入口 9则与另一个脉动流发生器1出口相连； 换热管的内部中心设有一弹簧电极(弹簧电极直径比换热管管径稍小)，换热管3两端管口配 合2个绝缘材质的电极端子固定塞7使用，弹簧电极4的两端由电极端子固定塞7实现在换 热管3中的固定；如图1，换热管为长圆管换热管，长圆管换热管中的弹簧电极为均直型弹 簧电极，如图2，换热管为波节管换热管，波节管换热管中的弹簧电极为波节型弹簧电极； 弹簧电极4由金属极芯和外绝缘层构成，弹簧电极4的一端由电缆8引出接上高压直流电源 正极，换热管3管壁与管板10及壳体5连为一体作为地极，通电后，在换热管3内形成电场。
脉动流发生器l的脉动频率等于其所产生的脉动流压力脉动频率，弹簧电极4的共振频 率与脉动流发生器1所产生的脉动流压力脉动频率保持一致或趋于一致，所述弹簧电极的共 振频率主要由弹簧电极结构尺寸、弹簧电极材料性能及弹簧电极周围介质特性共同确定，改 变弹簧电极的这些相关特征参数可以改变弹簧电极的共振频率；弹簧电极4振动扰流强化传 热的同时也改变了换热管3内电场的交变频率，实现了非均匀、交变电场的分布，有利于提 高电场强化传热效果。
壳程流体首先进入脉动流发生器13，被转化成压力脉动流后流出，然后流进壳程入口2 进入壳体后由壳程出口 ll流出；管程的流体先进入脉动流发生器l，被转化成压力脉动流后 流出，然后流进管程入口9进入封头6内，在封头6中进入换热管3后，再从换热管3中流 出到另一端的封头14中，最后由管程出口12流出；管程与壳程中流体流动的方向如图中箭
头标示方向。
权利要求
1、脉动流/电场混合强化传热换热器，包括有壳体(5)、上下封头(6、14)、管板(10)和换热管(3)，壳体的两端分别经由管板与上下封头相连接，换热管的上下两端分别固定在管板上，其特征在于设置在壳体上的壳程入口(2)与一个脉动流发生器(13)出口相连接，设置在封头上的管程入口(9)则与另一个脉动流发生器(1)出口相连接；换热管的内部设有一弹簧电极(4)，弹簧电极与设置在换热管两端管口的电极端子固定塞(7)相连接，所述的弹簧电极由金属极芯和外绝缘层构成，弹簧电极的一端由电缆(8)引出与高压直流电源正极相连接，换热管的管壁与管板及壳体连为一体作为地极。
2、 按权利要求1所述的脉动流/电场混合强化传热换热器，其特征在于所述的换热管为 长圆管换热管，弹簧电极为均直型弹簧电极。
3、 按权利要求1所述的脉动流/电场混合强化传热换热器，其特征在于所述的换热管为 波节管换热管，弹簧电极为波节型弹簧电极，且波节型弹簧电极的波节距等于波节管换热管 的波节距。
4、 按权利要求1或2或3所述的脉动流/电场混合强化传热换热器，其特征在于所述的 脉动流发生器所产生的脉动流压力脉动频率在脉动流发生器上直接调节；弹簧电极的共振频 率与脉动流压力脉动频率一致或趋于一致。
全文摘要
本发明涉及一种脉动流/电场混合强化传热换热器，包括有壳体、上下封头、管板和换热管，壳体的两端分别经由管板与上下封头相连接，换热管的上下两端分别固定在管板上，其特征在于设置在壳体上的壳程入口与一个脉动流发生器出口相连接，设置在封头上的管程入口则与另一个脉动流发生器出口相连接；换热管的内部设有一弹簧电极，弹簧电极与设置在换热管两端管口的电极端子固定塞相连接，所述的弹簧电极由金属极芯和外绝缘层构成，弹簧电极的一端由电缆引出与高压直流电源正极相连接，换热管的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传热效果增强，提高了强化传热效果；同时结构简单，安装方便。
文档编号F28D7/10GK101476827SQ20091006061
公开日2009年7月8日 申请日期2009年1月21日 优先权日2009年1月21日
发明者吴艳阳, 喻九阳, 徐建民, 侠 杨, 王成刚, 燕 罗, 郑贤中, 马季红 申请人:武汉工程大学