專利名稱：直混對流熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱能與動力領(lǐng)域，尤其是一種直混對流熱交換器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的熱交換器高溫流體和低溫流體之間存在傳熱壁，兩種流體不混合，由于溫 差的存在，這類熱交換器體積大，效率低。如果在過程中允許高溫流體和低溫流體混合，那 么可以將兩種流體在一個容器內(nèi)直接混合，這種辦法雖然可以使熱交換器的體積大幅度較 低，但失去了熱交換器的對流傳熱所帶來的優(yōu)勢，需要較大的流體流量才能使混合后的流 體的溫度達到要求。如果能夠發(fā)明一種高溫流體和低溫流體既混合又具有對流傳熱優(yōu)勢的 熱交換器，就可以使熱交換器的體積大幅度降低，在以冷卻為目的的過程中，可以減少冷卻 介質(zhì)的流量；在以加熱為目的的過程中，可以減少加熱介質(zhì)的流量。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案如下一種直混對流熱交換器，包括混合容器A和混合容器B，所述混合容器A和所述混 合容器B連通，在所述混合容器A上設(shè)高溫流體入口和高溫混合物出口，在所述混合容器B 上設(shè)低溫流體入口和低溫混合物出口，設(shè)連通所述混合容器A和所述混合容器B的逆流通 道，在所述逆流通道上設(shè)流體泵。在所述混合容器A和所述混合容器B之間設(shè)至少一個級間混合容器，所述混合容 器A依次經(jīng)每個所述級間混合容器與所述混合容器B連通，兩個或多個所述逆流通道相互 接續(xù)依次經(jīng)每個所述級間混合容器連通所述混合容器A和所述混合容器B。相互連通的所述混合容器A和所述混合容器B的組合體設(shè)為細長管道，在所述細 長管道的一端附近設(shè)所述高溫流體入口和所述高溫混合物出口，在所述細長管道的另一端 附近設(shè)所述低溫流體入口和所述低溫混合物出口，所述逆流通道連通所述細長管道的一端 附近混合區(qū)和所述細長管道的另一端附近混合區(qū)。在所述混合容器A上設(shè)低溫流體相變物出口和/或熱低溫流體出口，在所述混合 容器B上設(shè)高溫流體相變物出口和/或冷高溫流體出口。所述高溫流體入口設(shè)為與發(fā)動機排氣道連通。所述低溫流體入口設(shè)為與液氧罐連通，所述高溫混合物出口設(shè)為與發(fā)動機的進氣 道連通。所述高溫流體相變物出口設(shè)為與液體二氧化碳收集罐和/或干冰收集罐連通。
相互連通的所述混合容器A和所述混合容器B的組合體設(shè)為細長管道，在所述細 長管道的長度方向上相互接續(xù)的設(shè)置兩個或多個所述逆流通道。在一個或多個所述級間混合容器上設(shè)流體導(dǎo)出口，以導(dǎo)出特定濃度或特定溫度的 流體或流體相變物。在所述細長管道的非兩端區(qū)域上設(shè)一個或多個流體導(dǎo)出口，以導(dǎo)出特定濃度或特
3定溫度的流體或流體相變物。本發(fā)明的原理是將高溫流體和低溫流體的混合物的一部分泵出體系后，再將其注 入上游的高溫流體流中(或上游的溫度較高的高溫流體和低溫流體混合物中)，形成混合 對流傳熱關(guān)系；或?qū)⒏邷亓黧w和低溫流體的混合物的一部分泵出體系后，再將其注入上游 的低溫流體流中(或上游的溫度較低的高溫流體和低溫流體混合物中)，形成混合對流傳 熱關(guān)系。依此類推，可形成更多級的混合對流傳熱或無級混合對流傳熱。所謂無級混合對 流傳熱是指混合容器的個數(shù)非常之多以至于相鄰的兩個混合容器的溫度和組分差別可以 視為相同的混合對流傳熱方式，或者在設(shè)有細長管道的結(jié)構(gòu)中，設(shè)有非常之多的逆流通道 以至于一個逆流通道連通的兩個區(qū)域的溫度和組分可以視為相同的混合對流傳熱方式。本發(fā)明所公開的直混對流熱交換器可以用于氣氣、氣液或液液之間的混合對流傳 熱，還可以用于臨界流體間的混合對流傳熱或臨界流體與非臨界流體之間的混合對流傳 熱。本發(fā)明所謂的逆流通道是指將某一混合容器內(nèi)的流體泵送到相鄰混合容器內(nèi)的 通道，逆流通道的流向可以指向高溫流體，也可以指向低溫流體；在設(shè)有細長管道的結(jié)構(gòu) 中，所謂的逆流通道是指將細長管道的某一區(qū)域內(nèi)的流體泵送到細長管道內(nèi)的相鄰區(qū)域， 逆流通道的流向可以指向高溫流體，也可以指向低溫流體；一般說來，逆流管道的流向應(yīng)與 主流向相反，所謂主流向是指連通相鄰兩個混合容器間的流向，在設(shè)有細長管道的結(jié)構(gòu)中， 所謂主流向是指細長管道內(nèi)的流向。本發(fā)明所謂低溫流體是指在所述直混對流熱交換器中被加熱的流體，所謂高溫流 體是指在所述直混對流熱交換器中被冷卻的流體；所謂低溫流體相變物是指低溫流體發(fā)生 相變的產(chǎn)物，如水的相變物是水蒸氣；所謂高溫流體相變物是指高溫流體發(fā)生相變的產(chǎn)物， 如水蒸汽的相變物是水或冰；所謂熱低溫流體是指接受對流傳熱后的溫度變高的低溫流 體；所謂冷高溫流體是指接受對流傳熱后的溫度變低的高溫流體；所謂逆流通道相互接續(xù) 是指具有串聯(lián)關(guān)系的相鄰的兩個逆流通道的流體出口和入口經(jīng)混合容器或經(jīng)細長管道的 某一區(qū)域相互連接的關(guān)系；所謂混合容器A和混合容器B的組合體是指將混合容器A和混 合容器B設(shè)置成一個整體，進而構(gòu)成細長管道。本發(fā)明的流體導(dǎo)出口的設(shè)置是為了從系統(tǒng)中獲得不同溫度或不同組成成分的流 體混合。例如當將液氧儲罐內(nèi)的液氧作為低溫流體時，可以通過流體導(dǎo)出口的設(shè)置獲得高 濃度的含氧氣體，在必要的時候，將此高濃度含氧氣體導(dǎo)入發(fā)動機的燃燒室，可以保證發(fā)動 機瞬間高功率輸出，提高發(fā)動機的負荷響應(yīng)能力。本發(fā)明的有益效果如下1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，可靠性高。2、本發(fā)明既使高溫流體和低溫流體混合，又保持了對流傳熱的優(yōu)勢，大幅度提高 了熱交換器的效率。


圖1為本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2和圖3為本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)示意4
圖5為本發(fā)明實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實施例5的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明實施例6的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明實施例7的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明實施例8的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式實施例1如圖1所示的直混對流熱交換器，包括混合容器Al和混合容器B2，混合容器Al和 混合容器B2連通，在混合容器Al上設(shè)高溫流體入口 3和高溫混合物出口 301，在混合容器 B2上設(shè)低溫流體入口 4和低溫混合物出口 401，設(shè)連通混合容器Al和混合容器B2的逆流 通道5，在逆流通道5上設(shè)流體泵501。實施例2如圖2和圖3所示的直混對流熱交換器，其與實施例1的區(qū)別在于在混合容器Al 和混合容器B2之間設(shè)至少一個級間混合容器1020，混合容器Al依次經(jīng)每個級間混合容器 1020與混合容器B2連通，兩個或多個逆流通道5相互接續(xù)依次經(jīng)每個級間混合容器1020 連通混合容器Al和混合容器B2。實施例3如圖4所示的直混對流熱交換器，其與實施例1的區(qū)別在于相互連通的混合容器 Al和混合容器B2的組合體設(shè)為細長管道1122，在細長管道1122的一端附近設(shè)高溫流體入 口 3和高溫混合物出口 301，在細長管道1122的另一端附近設(shè)低溫流體入口 4和低溫混合 物出口 401，逆流通道5連通細長管道1122的一端附近混合區(qū)和細長管道1122的另一端附 近混合區(qū)。實施例4如圖5所示的直混對流熱交換器，其與實施例1的區(qū)別在于在混合容器Al上設(shè) 低溫流體相變物出口 1012和/或熱低溫流體出口 1013，在混合容器B2上設(shè)高溫流體相變 物出口 1022和/或冷高溫流體出口 1023。實施例5如圖6所示的直混對流熱交換器，其與實施例1的區(qū)別在于高溫流體入口 3設(shè)為 與發(fā)動機排氣道1008連通，低溫流體入口 4設(shè)為與液氧罐6連通，高溫混合物出口 301設(shè) 為與發(fā)動機的進氣道1007連通，高溫流體相變物出口 1022設(shè)為與液體二氧化碳收集罐7 和/或干冰收集罐8連通。實施例6如圖7所示的直混對流熱交換器，其與實施例1的區(qū)別在于相互連通的混合容器 Al和混合容器B2的組合體設(shè)為細長管道1122，在細長管道1122的長度方向上相互接續(xù)的 設(shè)置兩個或多個逆流通道5。實施例7如圖8所示的直混對流熱交換器，其與實施例2的區(qū)別在于在一個或多個級間混 合容器1020上設(shè)流體導(dǎo)出口 100，以導(dǎo)出特定濃度或特定溫度的流體或流體相變物。
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實施例8如圖9所示的直混對流熱交換器，其與實施例6的區(qū)別在于在細長管道1122的 非兩端區(qū)域上設(shè)一個或多個流體導(dǎo)出口 100，以導(dǎo)出特定濃度或特定溫度的流體或流體相 變物。
權(quán)利要求
一種直混對流熱交換器，包括混合容器A(1)和混合容器B(2)，其特征在于所述混合容器A(1)和所述混合容器B(2)連通，在所述混合容器A(1)上設(shè)高溫流體入口(3)和高溫混合物出口(301)，在所述混合容器B(2)上設(shè)低溫流體入口(4)和低溫混合物出口(401)，設(shè)連通所述混合容器A(1)和所述混合容器B(2)的逆流通道(5)，在所述逆流通道(5)上設(shè)流體泵(501)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述直混對流熱交換器，其特征在于在所述混合容器A(I)和所述 混合容器B (2)之間設(shè)至少一個級間混合容器(1020)，所述混合容器A(I)依次經(jīng)每個所述 級間混合容器(1020)與所述混合容器B (2)連通，兩個或多個所述逆流通道(5)相互接續(xù) 依次經(jīng)每個所述級間混合容器(1020)連通所述混合容器A(I)和所述混合容器B(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述直混對流熱交換器，其特征在于相互連通的所述混合容器 A(I)和所述混合容器B(2)的組合體設(shè)為細長管道(1122)，在所述細長管道(1122)的一端 附近設(shè)所述高溫流體入口(3)和所述高溫混合物出口(301)，在所述細長管道(1122)的另 一端附近設(shè)所述低溫流體入口(4)和所述低溫混合物出口(401)，所述逆流通道(5)連通所 述細長管道(1122)的一端附近混合區(qū)和所述細長管道(1122)的另一端附近混合區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述直混對流熱交換器，其特征在于在所述混合容器A(I)上設(shè)低 溫流體相變物出口(1012)和/或熱低溫流體出口(1013)，在所述混合容器B (2)上設(shè)高溫 流體相變物出口(1022)和/或冷高溫流體出口(1023)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述直混對流熱交換器，其特征在于所述高溫流體入口(3)設(shè)為 與發(fā)動機排氣道(1008)連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述直混對流熱交換器，其特征在于所述低溫流體入口(4)設(shè)為 與液氧罐(6)連通，所述高溫混合物出口(301)設(shè)為與發(fā)動機的進氣道(1007)連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直混對流熱交換器，其特征在于所述高溫流體相變物出口 (1022)設(shè)為與液體二氧化碳收集罐(7)和/或干冰收集罐(8)連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述直混對流熱交換器，其特征在于相互連通的所述混合容器 A(I)和所述混合容器B(2)的組合體設(shè)為細長管道(1122)，在所述細長管道(1122)的長度 方向上相互接續(xù)的設(shè)置兩個或多個所述逆流通道(5)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述直混對流熱交換器，其特征在于在一個或多個所述級間混合 容器(1020)上設(shè)流體導(dǎo)出口(100)，以導(dǎo)出特定濃度或特定溫度的流體或流體相變物。
10.根據(jù)權(quán)利要求3或8所述直混對流熱交換器，其特征在于在所述細長管道(1122) 的非兩端區(qū)域上設(shè)一個或多個流體導(dǎo)出口(100)，以導(dǎo)出特定濃度或特定溫度的流體或流 體相變物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種直混對流熱交換器，包括混合容器A和混合容器B，所述混合容器A和所述混合容器B連通，在所述混合容器A上設(shè)高溫流體入口和高溫混合物出口，在所述混合容器B上設(shè)低溫流體入口和低溫混合物出口，設(shè)連通所述混合容器A和所述混合容器B的逆流通道，在所述逆流通道上設(shè)流體泵。本發(fā)明既使高溫流體和低溫流體混合，又保持了對流傳熱的優(yōu)勢，大幅度提高了熱交換器的效率。
文檔編號F28C3/00GK101968323SQ201010284810
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者靳北彪 申請人:靳北彪