本發(fā)明涉及制冷設(shè)備，特別是涉及一種低溫?fù)Q熱器。

背景技術(shù)：

1、在制冷低溫領(lǐng)域中，需要對(duì)循環(huán)的氣體工質(zhì)實(shí)現(xiàn)預(yù)冷降溫，通常由一個(gè)低溫冷源（比如另一臺(tái)該溫區(qū)的制冷機(jī)）提供降溫需要的冷量，為了降低導(dǎo)熱熱阻，冷源的冷頭通常為銅制成。將氣體工質(zhì)流經(jīng)冷頭的壁面，可以使其與冷頭進(jìn)行對(duì)流換熱達(dá)到預(yù)冷降溫的目的，但是為了增大換熱面積提高換熱效率，通常加工一個(gè)狹縫換熱器，氣體流經(jīng)狹縫內(nèi)的細(xì)小流道與狹縫換熱器的壁面進(jìn)行對(duì)流換熱，狹縫換熱器壁面再與低溫冷源的冷頭熱接觸實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱換熱。因此，現(xiàn)有的常見(jiàn)低溫?fù)Q熱器結(jié)構(gòu)通常由進(jìn)氣口、狹縫換熱器、出氣口組成。需要預(yù)冷的氣體工質(zhì)從進(jìn)氣口進(jìn)入狹縫換熱器，狹縫可擴(kuò)大換熱面積從而實(shí)現(xiàn)氣體工質(zhì)與換熱器壁面的高效換熱。狹縫換熱器的壁面一般直接與冷源連接，從而保證壁面的低溫。預(yù)冷降溫后的氣體工質(zhì)再?gòu)某鰵饪诹鞒觥?/p>

2、在氣體工質(zhì)流經(jīng)狹縫換熱器壁面后，會(huì)導(dǎo)致狹縫換熱器壁面的溫度升高，因此狹縫換熱器通常和冷頭水平布置。這樣可保持狹縫換熱器的壁面沿著軸向方向都可以與低溫冷源換熱。在水平空間受限情況下，預(yù)冷換熱器需要垂直布置的情況下，這樣導(dǎo)致狹縫換熱器只有上部才能與冷源直接接觸，從而導(dǎo)致遠(yuǎn)離冷源的下部狹縫換熱器壁面溫度升高，從而影響換熱效率。

3、綜上，現(xiàn)有的低溫?fù)Q熱器在長(zhǎng)軸向尺度設(shè)計(jì)以增大換熱面積并要求垂直放置以減小徑向占用空間的條件下，由于固體壁面導(dǎo)熱熱阻的存在并隨著軸向長(zhǎng)度的增大而增大，引起遠(yuǎn)離冷端的壁面溫度升高，從而降低了低溫?fù)Q熱效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種低溫?fù)Q熱器，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，能夠降低狹縫換熱器上下部的壁面溫差，達(dá)到提高換熱效率的目的。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、本發(fā)明提供一種低溫?fù)Q熱器，包括狹縫換熱器、進(jìn)氣接頭、出氣接頭和密封外殼，所述狹縫換熱器的頂端和底端分別連接所述進(jìn)氣接頭和出氣接頭，所述狹縫換熱器的外部設(shè)置所述密封外殼，所述密封外殼與所述狹縫換熱器之間形成能夠容納傳熱介質(zhì)的密封腔，所述密封外殼上設(shè)置有用于向所述密封腔內(nèi)充入所述傳熱介質(zhì)的充氣管。

4、優(yōu)選地，所述狹縫換熱器的頂端和底端分別一體設(shè)置有頂部連接板和底部連接板，所述密封外殼的兩端分別與所述頂部連接板和底部連接板連接，所述狹縫換熱器通過(guò)所述頂部連接板的上端面接觸低溫冷源。

5、優(yōu)選地，所述進(jìn)氣接頭通過(guò)連接法蘭固定于所述頂部連接板上，所述出氣接頭焊接于所述底部連接板的中心孔內(nèi)。

6、優(yōu)選地，所述進(jìn)氣接頭通過(guò)螺釘與所述連接法蘭連接，所述連接法蘭焊接于所述頂部連接板上。

7、優(yōu)選地，所述進(jìn)氣接頭的進(jìn)氣通道、所述狹縫換熱器的中心通道和所述出氣接頭的出氣通道為同心通道。

8、優(yōu)選地，所述狹縫換熱器的中心通道頂端的介質(zhì)入口處設(shè)置有導(dǎo)流器和雜質(zhì)吸附器，所述導(dǎo)流器設(shè)置于所述雜質(zhì)吸附器的頂部。

9、優(yōu)選地，所述狹縫換熱器和所述密封外殼均為無(wú)氧銅材質(zhì)。

10、優(yōu)選地，所述充氣管為銅管并與所述密封外殼焊接固定。

11、優(yōu)選地，所述進(jìn)氣接頭、所述出氣接頭和所述連接法蘭均為不銹鋼材質(zhì)。

12、本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)取得了以下技術(shù)效果：

13、本發(fā)明中的低溫?fù)Q熱器，在狹縫換熱器壁面外設(shè)置密封外殼，并在形成的空腔中填充有合適壓力的傳熱介質(zhì)。當(dāng)冷端溫度低于傳熱介質(zhì)的臨界溫度后，傳熱介質(zhì)會(huì)液化并在重力的作用下向下流動(dòng)，液化的傳熱介質(zhì)在下端的壁面加熱下氣化后向上流動(dòng)，從而形成兩相換熱循環(huán)，顯著降低狹縫換熱器的壁面溫差，達(dá)到提高換熱效率的目的；本發(fā)明采用的類(lèi)似重力熱管的兩相換熱循環(huán)，相對(duì)于單純的導(dǎo)熱來(lái)說(shuō)提高了換熱效率，降低了換熱器的體積重量，能夠更好的降低壁面溫度。

14、進(jìn)一步的，利用在進(jìn)氣口后布置導(dǎo)流器，可以有效減低在流道直徑發(fā)生顯著變化過(guò)程中導(dǎo)致的擾流，降低流動(dòng)過(guò)程中的流阻損失，同時(shí)導(dǎo)流器也可以作為雜質(zhì)吸附器中多孔材料的固定器，防止多孔顆粒材料從進(jìn)氣口漏出。布置的雜質(zhì)吸附器內(nèi)的多孔介質(zhì)表面在低溫下可吸附雜質(zhì)氣體。最后布置的狹縫換熱器通過(guò)壁面與氣體工質(zhì)的對(duì)流換熱預(yù)冷到合適的溫度。本發(fā)明布置的方案集成了穩(wěn)流、去雜質(zhì)和預(yù)冷換熱的功能，使得結(jié)構(gòu)緊湊。

技術(shù)特征：

1.一種低溫?fù)Q熱器，其特征在于：包括狹縫換熱器、進(jìn)氣接頭、出氣接頭和密封外殼，所述狹縫換熱器的頂端和底端分別連接所述進(jìn)氣接頭和出氣接頭，所述狹縫換熱器的外部設(shè)置所述密封外殼，所述密封外殼與所述狹縫換熱器之間形成能夠容納傳熱介質(zhì)的密封腔，所述密封外殼上設(shè)置有用于向所述密封腔內(nèi)充入所述傳熱介質(zhì)的充氣管。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫?fù)Q熱器，其特征在于：所述狹縫換熱器的頂端和底端分別一體設(shè)置有頂部連接板和底部連接板，所述密封外殼的兩端分別與所述頂部連接板和底部連接板連接，所述狹縫換熱器通過(guò)所述頂部連接板的上端面接觸低溫冷源。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低溫?fù)Q熱器，其特征在于：所述進(jìn)氣接頭通過(guò)連接法蘭固定于所述頂部連接板上，所述出氣接頭焊接于所述底部連接板的中心孔內(nèi)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低溫?fù)Q熱器，其特征在于：所述進(jìn)氣接頭通過(guò)螺釘與所述連接法蘭連接，所述連接法蘭焊接于所述頂部連接板上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫?fù)Q熱器，其特征在于：所述進(jìn)氣接頭的進(jìn)氣通道、所述狹縫換熱器的中心通道和所述出氣接頭的出氣通道為同心通道。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫?fù)Q熱器，其特征在于：所述狹縫換熱器的中心通道頂端的介質(zhì)入口處設(shè)置有導(dǎo)流器和雜質(zhì)吸附器，所述導(dǎo)流器設(shè)置于所述雜質(zhì)吸附器的頂部。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫?fù)Q熱器，其特征在于：所述狹縫換熱器和所述密封外殼均為無(wú)氧銅材質(zhì)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫?fù)Q熱器，其特征在于：所述充氣管為銅管并與所述密封外殼焊接固定。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低溫?fù)Q熱器，其特征在于：所述進(jìn)氣接頭、所述出氣接頭和所述連接法蘭均為不銹鋼材質(zhì)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種低溫?fù)Q熱器，涉及制冷設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，包括狹縫換熱器、進(jìn)氣接頭、出氣接頭和密封外殼，狹縫換熱器的頂端和底端分別連接進(jìn)氣接頭和出氣接頭，狹縫換熱器的外部設(shè)置密封外殼，密封外殼與狹縫換熱器之間形成能夠容納傳熱介質(zhì)的密封腔，密封外殼上設(shè)置有用于向密封腔內(nèi)充入傳熱介質(zhì)的充氣管；本發(fā)明在狹縫換熱器壁面外設(shè)置密封外殼，并在形成的空腔中填充有合適壓力的傳熱介質(zhì)。當(dāng)冷端溫度低于傳熱介質(zhì)的臨界溫度后，傳熱介質(zhì)會(huì)液化并在重力的作用下向下流動(dòng)，液化的傳熱介質(zhì)在下端的壁面加熱下氣化后向上流動(dòng)，從而形成兩相換熱循環(huán)，顯著降低狹縫換熱器的壁面溫差，達(dá)到提高換熱效率的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：劉少帥,應(yīng)孔快,遆元博,蔣珍華,陳志超,劉康俊,吳亦農(nóng),惠賀軍,丁磊,楊寶玉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19