[发明专利]一种套筒盘管式换热器及其制造方法和制造装置

说明书

本发明公开了一种套筒盘管式换热器及其制造方法和制造装置，所述换热器包括盘管和套筒，所述套筒的外壁面设置有螺旋半圆沟槽，所述制造方法包括：获取盘管制造参数和套筒制造参数；所述盘管制造参数包括盘管参数、流体参数、换热器两端的温度以及目标制冷量；根据所述盘管制造参数确定盘管长度；根据所述套筒制造参数、所述盘管参数和所述盘管长度确定套筒的尺寸。本发明的目的在于提供一种套筒盘管式换热器及其制造方法和制造装置，用于实现制冷机与循环流体之间更高效的换热。

技术领域

本发明涉及制冷与低温工程领域，尤其涉及一种套筒盘管式换热器及其制造方法和制造装置。

背景技术

低温制冷技术作为一种能够提供120K及以下低温的制冷技术，在众多领域发挥了非常重要的作用。在光电探测及相关军事及航天领域，低温制冷技术作为重要的支撑学科，在提升探测器滤波、灵敏度等方面起到了至关重要的作用；在凝聚态物理和高低温超导等众多科学研究领域中同时也起着关键的支撑作用；随着医学和能源等商业和民用科学领域技术不断的发展，也催生了像核磁共振、超导蜂窝基站、天然气液化、超导电缆、超导电机等需要低温工程学科支持的应用。

提供低温环境最主要的方式之一是通过低温制冷机，而换热器作为低温制冷机中极为关键的部件，如何制造换热器实现高效换热显得尤为重要。在现有制造换热器的方法中，往往只以换热器冷热端的平均温度作为制造参数进行换热器的制造，忽视了其他制造参数对换热器整体效能的影响，无法实现制冷机与循环流体之间更高效的换热。

发明内容

本发明的目的在于提供一种套筒盘管式换热器及其制造方法和制造装置，用于实现制冷机与循环流体之间更高效的换热。

有鉴于此，本发明提供了一种套筒盘管式换热器的制造方法，包括：

获取盘管制造参数和套筒制造参数；所述盘管制造参数包括盘管参数、流体参数、换热器两端的温度以及目标制冷量；

根据所述盘管制造参数确定盘管长度；

根据所述套筒制造参数、所述盘管参数和所述盘管长度确定套筒的尺寸。

可选地，所述盘管参数包括盘管内径、盘管外径、盘管的曲率半径、盘管内传热因子、盘管传热高度和盘管导热系数。

可选地，所述流体参数包括流体导热系数、普朗特数。

可选地，所述根据所述盘管制造参数确定盘管长度具体包括：

根据所述盘管内径、所述盘管的曲率半径、所述盘管内传热因子、所述流体导热系数和所述普朗特数确定盘管内的放热系数；

根据所述盘管内径、所述盘管外径、所述盘管传热高度、所述盘管导热系数和所述盘管内的放热系数确定盘管外表面的传热系数；

根据所述目标制冷量、所述换热器两端的温度以及所述盘管外表面的传热系数得到盘管所需传热面积；

根据所述盘管所需传热面积确定所述盘管的实际传热面积，并根据所述实际传热面积和所述盘管内径确定盘管长度。

可选地，所述根据所述盘管内径、所述盘管的曲率半径、所述盘管内传热因子、所述流体导热系数和所述普朗特数确定盘管内的放热系数具体为：

α₁＝j×(λ₁/d₁)Pr^1/3(1+1.77d₁/R)

其中，α₁为管内放热系数，j为盘管内传热因子，由j和雷诺数关系曲线查得，λ₁为流体导热系数，d₁为盘管内径，Pr为普朗特数，R为盘管的曲率半径。