[发明专利]脉动流场下黄原胶-非牛顿纳米流体换热器

说明书

本发明公开了一种脉动流场下黄原胶‑纳米流体换热器，包括新型管、上支撑架、支撑架、底座、脉动泵，所述新形管包括波壁管和U形肘管，所述黄原胶‑非牛顿纳米流体位于新形管的内部。当热流体流过换热器上面的波壁管时脉动泵造成的周期性流场使波壁管内工质扰动增强，非牛顿纳米流体的强大换热效率在进一步吸收热流体的热量，冷却换热器中的热流体。被冷却流体流经新形管的波壁管和U形肘管，在流经波壁管时热值传递强化，达到换热效果的最大化，最终达到换热的目的。

技术领域

本发明属于工程设备领域，具体涉及一种脉动流场下黄原胶-非牛顿纳米流体换热器。

背景技术

换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。换热器行业涉及暖通、压力容器、中水处理设备，化工，石油等近30多种产业，相互形成产业链条。数据显示2010年中国换热器产业市场规模在500亿元左右，主要集中于石油、化工、冶金、电力、船舶、集中供暖、制冷空调、机械、食品、制药等领域。其中，石油化工领域仍然是换热器产业最大的市场，其市场规模为150亿元；电力冶金领域换热器市场规模在80亿元左右；船舶工业换热器市场规模在40亿元以上；机械工业换热器市场规模约为40亿元；集中供暖行业换热器市场规模超过30亿元，食品工业也有近30亿元的市场。另外，航天飞行器、半导体器件、核电常规岛核岛、风力发电机组、太阳能光伏发电、多晶硅生产等领域都需要大量的专业换热器，这些市场约有130亿元的规模。国内换热器行业在节能增效、提高传热效率、减少传热面积、降低压降、提高装置热强度等方面的研究取得了显著成绩。基于石油、化工、电力、冶金、船舶、机械、食品、制药等行业对换热器稳定的需求增长，我国换热器行业在未来一段时期内将保持稳定增长，2011年至2020年期间，我国换热器产业将保持年均10-15％左右的速度增长，到2020年我国换热器行业规模有望达到1500亿元。

但目前传统的换热器大都采用直壁管换热器和常规冷却剂(氟利昂、氨、水、空气、盐水等)，换热效率相对较低，节能减排的效果不明显。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是强化管路系统的能量利用，将波壁管、纳米流体、非牛顿流体结合起来的换热器将得到一种非常高效的新型换热器，波壁管热质传递效率高，方便拆卸；纳米流体相对于传统流体导热系数高；黄原胶-非牛顿纳米流体能进一步提高纯纳米流体热导率。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种脉动流场下黄原胶-非牛顿纳米流体换热器，包括新型管、上支撑架、支撑架、底座、脉动泵；

所述支撑架安装在底座上，所述支撑架位于上支撑架和底座之间，所述上支撑架与支撑架固定连接；

所述支撑架上固定安装有新形管，所述新形管包括波壁管和U形肘管，相邻的波壁管通过所述U形肘管固定连接，所述温度传感器Ⅰ位于所述波壁管的内部，所述温度传感器Ⅱ位于所述U形肘管的内部；所述黄原胶(Xanthan gum,(C₃₅H₄₉O₂₉)_n)-非牛顿纳米流体位于新形管的内部，作为纳米流体工质，所述上支撑架上固定有脉动泵，所述脉动泵与所述新形管的入口端连接。

进一步地，所述黄原胶-非牛顿纳米流体为含有Cu纳米颗粒的黄原胶非牛顿水基纳米流体。

进一步地，所述波壁管的数量大于所述U形肘管的数量。

进一步地，所述波壁管的数量和所述温度传感器Ⅰ的数量相等，所述U形肘管的数量和所述温度传感器Ⅱ的数量相等。

进一步地，所述新形管由N个装有温度传感器Ⅰ的波壁管和N-1个装有温度传感器Ⅱ的U形肘管依次间隔连接组成，N为大于等于2的自然数。