專(zhuān)利名稱(chēng)：同心套管換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種緊湊式換熱器，尤其涉及一種應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)系統(tǒng) 中的氣一氣型緊湊式換熱器。
背景技術(shù)：
目前，基本的燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)系統(tǒng)如圖2所示。該系統(tǒng)由壓縮機(jī)l、燃燒室2、 燃?xì)廨啓C(jī)3組成。該系統(tǒng)正常工作時(shí)，壓縮機(jī)1吸入空氣使之升壓后輸入燃燒室2， 在燃燒室2中與進(jìn)入燃燒室2的燃料接觸并燃燒形成高溫高壓的燃?xì)?，該氣體隨后 進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)3膨脹做功后成為低溫常壓廢氣，排離燃?xì)廨啓C(jī)3進(jìn)入大氣，該燃 氣輪機(jī)3所做之功除用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)1夕卜，還可驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電輸入電網(wǎng)或可直接 用于驅(qū)動(dòng)相關(guān)機(jī)械。
圖2中來(lái)自大氣的常溫空氣經(jīng)過(guò)壓縮、燃燒、做功成為低溫(其溫度必定高 于常溫)廢氣又重回歸大氣，隨之必將形成一定的熱損失。為求節(jié)能，理應(yīng)盡可能 降低這類(lèi)損失，于是就有氣-氣型換熱器4的誕生。它安置于壓縮機(jī)1與燃燒室2 之間，如圖3所示，溫度較高的廢氣加熱溫度較低的空氣，令前者降溫后回歸大氣 以減少熱損失，后者升溫后進(jìn)入燃燒室2以降低燃料的消耗，從而可以提高整個(gè)循 環(huán)的熱效率。
在固定型的燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)系統(tǒng)中增設(shè)換熱器能起到節(jié)能的作用，然而，設(shè)置 換熱器需要較高的投資成本，另外，換熱器的體積和占地面積也較大。因此，人們 都在致力于研究緊湊式換熱器。圖4示出了現(xiàn)有的一種同心套管換熱器的同心套管 與密封罩的連接結(jié)構(gòu)示意圖。該同心套管換熱器的基本組件是四根同心圓管組成的 同心套管40，與其他緊湊式回?zé)崞飨啾龋渚o湊度比較高，且流動(dòng)阻力較小。然 而該換熱器的同心圓管上未設(shè)置翅片，圓管之間無(wú)支撐，因此其剛度較差，限制了 換熱器的長(zhǎng)度，且換熱效果也較差。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種換 熱效果好、強(qiáng)度高的同心套管換熱器。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是 一種同心套管換熱器，包括若干組同心套管、 分別罩設(shè)在若干組同心套管兩端的兩個(gè)密封罩、以及廢氣進(jìn)氣管、廢氣出氣管、吸 熱氣體進(jìn)氣管和吸熱氣體出氣管；各組同心套管包括直徑不同的內(nèi)管、中間管和外 管；在各所述密封罩的罩體內(nèi)壁上設(shè)有三塊隔板，三塊隔板上分別設(shè)有與若干組同 心套管的內(nèi)管、中間管和外管相對(duì)應(yīng)的通孔，若干組同心套管的內(nèi)管、中間管和外 管分別與三塊隔板相連，形成彼此封閉的內(nèi)管氣體通道、中間管氣體通道和外管氣 體通道；廢氣進(jìn)氣管和吸熱氣體出氣管的一端伸入其中一個(gè)密封罩的罩體內(nèi)，廢氣 出氣管和吸熱氣體進(jìn)氣管的一端伸入另一個(gè)密封罩的罩體內(nèi)，廢氣進(jìn)氣管和廢氣出 氣管與內(nèi)管氣體通道和外管氣體通道相連通，吸熱氣體進(jìn)氣管和吸熱氣體出氣管與 中間管氣體通道相連通，其特點(diǎn)是，在內(nèi)管和中間管的外壁上沿周向設(shè)有若干排翅 片，各排翅片由沿管子縱向間隔設(shè)置的多個(gè)翅片組成。
在上述的同心套管換熱器中，設(shè)置在中間管上的翅片的高度等于外管與中間 管之間的間隙；設(shè)置在內(nèi)管上的翅片的高度等于中間管與內(nèi)管之間的間隙。
在上述的同心套管換熱器中，各翅片的長(zhǎng)度等于該翅片與相鄰翅片之間的間距。
在上述的同心套管換熱器中，隔板上的通孔為臺(tái)階形通孔，各組同心套管的 內(nèi)管、中間管和外管的前端面抵靠在與其相對(duì)應(yīng)的臺(tái)階形通孔的臺(tái)階面上，管壁的
厚度與臺(tái)階面的高度相等。
在上述的同心套管換熱器中，還包括一支撐管，該支撐管穿設(shè)在內(nèi)管內(nèi)，支 撐管的兩端分別與兩個(gè)密封罩的罩體內(nèi)壁相連。
本實(shí)用新型在同心套管的內(nèi)管和中間管的外壁上設(shè)置了若干翅片組，增大了 換熱面積，提高了換熱效果，同時(shí)還能起到支撐作用，提高了換熱器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
另外，本實(shí)用新型的隔板上的通孔采用臺(tái)階形通孔，便于隔板與管子之間的連接， 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于制造的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本實(shí)用新型的同心套管換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖2是現(xiàn)有的基本燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)系統(tǒng)的原理示意圖3是現(xiàn)有的增加了換熱器的燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)系統(tǒng)的原理示意圖4是現(xiàn)有的一種同心套管換熱器的同心套管與密封罩的連接結(jié)構(gòu)示意圖;
圖5是本實(shí)用新型的同心套管的管子與隔板的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參考圖1，本實(shí)用新型的同心套管換熱器包括若干組同心套管6 (可以是一組 或多組，圖中只示出了一組)、分別設(shè)置在若干組同心套管6兩端的兩個(gè)密封罩7、 以及廢氣進(jìn)氣管81、廢氣出氣管82、吸熱氣體進(jìn)氣管83和吸熱氣體出氣管84。 其中，各組同心套管6包括直徑不同的內(nèi)管61、中間管62和外管63，內(nèi)管61、 中間管62和外管63的長(zhǎng)度依次遞減。在各密封罩7的罩體內(nèi)壁上設(shè)有三塊隔板
71、 72、 73,各塊隔板沿罩體內(nèi)壁周向設(shè)置，其中，隔板71上一一對(duì)應(yīng)地設(shè)有與 若干組同心套管的內(nèi)管61相對(duì)應(yīng)的通孔，隔板72上一一對(duì)應(yīng)地設(shè)有與若干組同心 套管的中間管62相對(duì)應(yīng)的通孔，隔板73上一一對(duì)應(yīng)地設(shè)有與若干組同心套管的外 管63相對(duì)應(yīng)的通孔，若干組同心套管的內(nèi)管、中間管和外管分別與三塊隔板71、
72、 73相連，形成相互獨(dú)立、彼此封閉的內(nèi)管氣體通道91、中間管氣體通道92 和外管氣體通道93。優(yōu)選地，如圖5所示，上述的隔板71、 72、 73上的通孔為臺(tái) 階形通孔750，各組同心套管的內(nèi)管、中間管和外管的前端面抵靠在與其相對(duì)應(yīng)的 臺(tái)階形通孔的臺(tái)階面760上，起到對(duì)同心套管的限位作用，管壁的厚度T與臺(tái)階 面760的高度H相等。廢氣進(jìn)氣管81和吸熱氣體出氣管84的一端伸入其中一個(gè) 密封罩的罩體內(nèi)，廢氣出氣管82和吸熱氣體進(jìn)氣管83的一端伸入另一個(gè)密封罩的 罩體內(nèi)。廢氣進(jìn)氣管81和廢氣出氣管82的口部直接設(shè)置在外管氣體通道93內(nèi)， 在廢氣進(jìn)氣管81和廢氣出氣管82的管壁上分別開(kāi)設(shè)有槽孔810和820,使得廢氣 進(jìn)氣管81和廢氣出氣管82可同時(shí)與內(nèi)管氣體通道91和外管氣體通道93相連通。 吸熱氣體進(jìn)氣管83和吸熱氣體出氣管84的口部設(shè)置在中間管氣體通道92內(nèi)，與 中間管氣體通道92相連通。在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，本實(shí)用新型的換熱器還包括 一支撐管60和一外殼體5，支撐管60穿設(shè)在內(nèi)管61內(nèi)，支撐管60的兩端分別與 兩個(gè)密封罩7的罩體內(nèi)壁相連，起到增強(qiáng)換熱器的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和減小內(nèi)管氣體通
道當(dāng)量直徑的效果；外殼體5呈筒體狀，套設(shè)在密封罩7和同心套管6外，并與兩 個(gè)密封罩7的外壁相連；從而起到對(duì)密封罩7和同心套管6的保護(hù)作用。
本實(shí)用新型的主要改進(jìn)之處在于，在內(nèi)管61和中間管62的外壁上沿周向設(shè) 有若干排翅片，最好是八排翅片，各排翅片由沿管子縱向間隔設(shè)置的多個(gè)翅片100 組成。設(shè)置翅片增大了換熱面積，提高了換熱效果，同時(shí)起到支撐作用，提高了換 熱器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。為了增強(qiáng)換熱效率，最好是，各個(gè)翅片100的長(zhǎng)度L等于該翅 片與相鄰翅片之間的間距G。此外，設(shè)置在中間管62上的翅片的高度可設(shè)置為等 于外管63與中間管62之間的間隙；設(shè)置在內(nèi)管61上的翅片的高度可設(shè)置為等于 中間管62與內(nèi)管61之間的間隙，這樣可進(jìn)一步提高換熱器的剛度。
本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下使本實(shí)用新型的換熱器如圖3方式安置于燃?xì)?輪機(jī)系統(tǒng)中，來(lái)自燃?xì)廨啓C(jī)的低壓高溫廢氣通過(guò)廢氣進(jìn)氣管81進(jìn)入換熱器的內(nèi)管 氣體通道91和外管氣體通道93內(nèi)，來(lái)自壓縮機(jī)的高壓低溫空氣通過(guò)吸熱氣體進(jìn)氣 管83進(jìn)入中間管氣體通道92內(nèi)，高溫廢氣向低溫空氣放熱后，成為低溫低壓廢氣 并經(jīng)匯合后通過(guò)廢氣出氣管82排離換熱器進(jìn)入大氣，而低溫空氣吸納高溫廢氣熱 量以后成為高溫高壓空氣，通過(guò)吸熱氣體出氣管84排離換熱器后進(jìn)入燃燒室。
雖然本實(shí)用新型的描述結(jié)合了特定的實(shí)施例，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng) 該理解本實(shí)用新型并不限于在此描述的實(shí)施例，并可以進(jìn)行各種修改和變化而 不背離本實(shí)用新型的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種同心套管換熱器，包括若干組同心套管、分別罩設(shè)在所述若干組同心套管兩端的兩個(gè)密封罩、以及廢氣進(jìn)氣管、廢氣出氣管、吸熱氣體進(jìn)氣管和吸熱氣體出氣管；各組同心套管包括直徑不同的內(nèi)管、中間管和外管；在各所述密封罩的罩體內(nèi)壁上設(shè)有三塊隔板，所述三塊隔板上分別設(shè)有與所述若干組同心套管的內(nèi)管、中間管和外管相對(duì)應(yīng)的通孔，若干組同心套管的內(nèi)管、中間管和外管分別與三塊隔板相連，形成彼此封閉的內(nèi)管氣體通道、中間管氣體通道和外管氣體通道；所述廢氣進(jìn)氣管和吸熱氣體出氣管的一端伸入其中一個(gè)密封罩的罩體內(nèi)，所述廢氣出氣管和吸熱氣體進(jìn)氣管的一端伸入另一個(gè)密封罩的罩體內(nèi)，廢氣進(jìn)氣管和廢氣出氣管與內(nèi)管氣體通道和外管氣體通道相連通，吸熱氣體進(jìn)氣管和吸熱氣體出氣管與中間管氣體通道相連通，其特征在于，在所述內(nèi)管和中間管的外壁上沿周向設(shè)有若干排翅片，各排翅片由沿管子縱向間隔設(shè)置的多個(gè)翅片組成。
2. 如權(quán)利要求l所述的同心套管換熱器，其特征在于，設(shè)置在所述中間管上 的翅片的高度等于所述外管與所述中間管之間的間隙；設(shè)置在所述內(nèi)管上的翅片的 高度等于中間管與內(nèi)管之間的間隙。
3. 如權(quán)利要求1所述的同心套管換熱器，其特征在于，各所述翅片的長(zhǎng)度等 于該翅片與相鄰翅片之間的間距。
4. 如權(quán)利要求1所述的同心套管換熱器，其特征在于，所述通孔為臺(tái)階形通 孔，各組同心套管的內(nèi)管、中間管和外管的前端面抵靠在與其相對(duì)應(yīng)的臺(tái)階形通孔 的臺(tái)階面上，管壁的厚度與所述臺(tái)階面的高度相等。
5. 如權(quán)利要求1所述的同心套管換熱器，其特征在于，還包括一支撐管，所 述支撐管穿設(shè)在所述內(nèi)管內(nèi)，支撐管的兩端分別與兩個(gè)密封罩的罩體內(nèi)壁相連。
6. 如權(quán)利要求l所述的同心套管換熱器，其特征在于，還包括一外殼體，所 述外殼體呈筒體狀，套設(shè)在所述密封罩和同心套管外，并與密封罩的外壁相連。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種同心套管換熱器，包括若干組同心套管、分別罩設(shè)在這些同心套管兩端的兩個(gè)密封罩、以及廢氣進(jìn)氣管、廢氣出氣管、吸熱氣體進(jìn)氣管和吸熱氣體出氣管。各組同心套管包括直徑不同的內(nèi)管、中間管和外管，同心套管的內(nèi)管、中間管和外管分別與設(shè)于密封罩內(nèi)壁上的三塊隔板相連，形成彼此封閉的內(nèi)管氣體通道、中間管氣體通道和外管氣體通道。本實(shí)用新型在內(nèi)管和中間管的外壁上沿周向設(shè)有若干排翅片，各排翅片由沿管子縱向間隔設(shè)置的多個(gè)翅片組成，從而增大了換熱面積，提高了換熱效果，同時(shí)還能起到支撐作用，提高了換熱器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
文檔編號(hào)F28D7/10GK201184761SQ200820055578
公開(kāi)日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2008年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月20日
發(fā)明者敏 余, 玫 盧, 凌 李, 茉 楊, 薛抄抄 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)