[发明专利]一种基于次声波的高效换热器

说明书

技术领域

本发明涉及换热设备的管式换热器，特别涉及一种基于次声波的高效换热器。

背景技术

工业生产中广泛采用各类换热器进行热量交换，在众多的换热器中，管式换热器的应用最为普遍。传统的管式换热器由管壳和换热管束两部分组成，这种管式换热器依靠换热管束壁面两侧的温差实现换热，在运行时由于管壳和换热管束之间的流体流动稳定，导致动量边界层和温度边界层厚度大，此时换热器的换热性能有限，换热系数低。

现有的管式换热器采用优化设计，如优选材质、布置隔板、增设肋片等，通过实验规模的换热器模型进行热态试验和数值模拟相结合来改善换热器的换热性能，提高换热器的换热系数，最后再进行工业应用。

但是，现有的管式换热器在现场中存在着以下缺点：工业规模的管式换热器换热系数不高，使得换热器体积庞大，消耗钢材严重，造价昂贵，在长期运行后积灰积垢严重，从而大幅度降低换热器的换热系数，因此目前的管式换热器在大幅度提高换热性能上缺乏简单可靠的方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于次声波的高效换热器，有效地解决管式换热器换热系数不高，体积庞大导致的占地空间大等问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于次声波的高效换热器包括管式换热器，所述的管式换热器的中间部位为换热主体，所述的管式换热器侧壁上安装次声波发生器，所述的次声波发生器包括聚声腔、次声频振动器、信号激励装置、供电接口，所述的聚声腔外依次设置次声频振动器、信号激励装置、供电接口。

作为优选，所述的次声波发生器安装在管式换热器上的高度在其换热主体的二分之一的位置，

作为优选，所述的次声波发生器向管式换热器内施加频率在4～14 Hz之间、有效振幅在9～30 Pa之间的次声波。

本发明采取了上述改进措施进行，其有益效果显著：本发明增设了次声波发生器，采用边界层次声波的控制方法，施加次声波后，换热管束表面的边界层得到控制，从而解决了常规管式换热器换热效率不高的问题，比常规的管式换热器大幅度提高了换热效率，且该换热器结构简单、运行可靠、维护低廉。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明的次声波发生器的结构示意图；

图3是未启动次声波发生器前管式换热器的对流换热系数；

图4是启动次声波发生器后管式换热器的对流换热系数。

图中：1是管式换热器，2是次声波发生器，3是聚声腔，4是次声频振动器，5是信号激励装置，6是供电接口。

具体实施方式

下面对照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1，如附图1、图2所示，一种基于次声波的高效换热器包括常规的管式换热器1、次声波发生器2，管式换热器1的中间部位为换热主体，管式换热器1侧壁上安装次声波发生器2，次声波发生器2安装在管式换热器1上的高度在其换热主体的二分之一的位置。次声波发生器2包括聚声腔3、次声频振动器4、信号激励装置5、供电接口6，聚声腔3外依次设有次声频振动器4、信号激励装置5、供电接口6。

本实施例1中次声波发生器2向管式换热器1内施加频率为10 Hz、有效振幅可选择9 Pa或15Pa或22Pa或30Pa的次声波。

实施例1的控制实例如下：在雷诺数Re为563～2282的工作条件下，本发明涉及的一种基于次声波的高效换热器在没有启动次声波发生器前，实测的管式换热器的对流换热系数如图3所示，计算得到平均对流换热系数为 24.2 W/m²-K；启动次声波发生器，向管式换热器内施加频率为10 Hz、有效振幅为22 Pa的次声波，其对流换热系数如图4所示，计算得到平均对流换热系数为73.6 W/m²-K，对流换热系数提高了203%。

当然，次声波发生器2向管式换热器1内可以施加频率为14 Hz、有效振幅为9～30 Pa之间任意值的次声波，譬如有效振幅可为10 Pa或16Pa或20Pa或30Pa。

再者，次声波发生器2向管式换热器1内施加频率为4 Hz、有效振幅可选择9Pa或12Pa或23Pa或28 Pa的次声波。

以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然，本发明不限于以上实施例。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。