專利名稱：電場強化傳熱換熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種管殼式換熱器，具體是一種可以應用電水動力學 (Electrohydrodynamics，簡稱EHD)強化傳熱技術實現(xiàn)高效換熱的管殼式換熱器。
技術背景 目前工業(yè)生產中，各類換熱器被廣泛應用來進行熱交換，其中以管殼式換熱 器應用最為普遍。為了提高換熱器的換熱系數(shù)，科技工作者們從結構強化、擾動強化、流體 誘導振動強化等多個方面展開了研究，但仍滿足不了目前高效節(jié)能的需求。1916年國外學者 Chubb首先發(fā)現(xiàn)，對流動換熱的流場施加電場后可以強化傳熱的現(xiàn)象，實驗中電場(電壓一般 5000 50000V)可將水蒸發(fā)速度提高3倍，人們把這種電場強化傳熱技術稱為EHD強化傳熱 技術；但是之后該技術受節(jié)能技術市場需求不足的影響，并沒有引起人們的重視。直到20世 紀末能源危機的到來，該技術才再次引起科技工作者們的注意，并開展了相關的系列機理研 究；目前對于電場能夠強化傳熱這一結論已經得到證實，并有實驗證實 一定條件下，電場 可以顯著提高換熱系數(shù)和旺盛泡狀沸騰時的臨界熱流密度(實驗中某些工質可提高至5倍)， 令人振奮的是，電場的功耗卻只有幾瓦 十幾瓦，如此小的電場功耗相比于其帶來的顯著換 熱強化效果，使得EHD強化傳熱技術受到了廣泛關注。在目前，EHD強化傳熱技術還沒有 直接應用于工業(yè)生產中的例子及生產用的換熱器裝置，其主要原因在于如何借鑒并改進現(xiàn) 有管殼式換熱器結構以實現(xiàn)EHD強化傳熱技術的應用，在換熱管中去施加高壓電場如何實現(xiàn) 絕緣與密封問題，如何實現(xiàn)最佳的強化效果等，所有這些都要求能夠提出一款新型的管殼式 換熱器。
發(fā)明內容本實用新型針對目前上述的問題與現(xiàn)狀，設計提出了一種電場強化傳熱換熱 器，通過對目前傳統(tǒng)管殼式換熱器結構的改進，可以直接實現(xiàn)電場強化傳熱技術在換熱器上 的應用。
本實用新型為實現(xiàn)上述解決的問題所采用技術方案是電場強化傳熱換熱器主要由殼體、 設置在殼體上下端的封頭、管板、換熱管等組成，其中一封頭的端部開有電線引出孔，而另 一個封頭則沒有；用于對流場施加電場的電極安裝于換熱管中，電極與電極引出端子連為一 體，電線一端與電極引出端子相連，電線另一端經由封頭上的電線引出孔牽出后與電壓發(fā)生 器相連通，電線引出孔在電線牽出后做靜密封處理。
按上述方案，換熱管超出管板一部分，換熱管兩端管口外周加工有螺紋，配合2個管口 螺母使用，其中用在引出電線一端的管口螺母中心開有圓孔。
按上述方案，電極兩端與電極引出端子相連，電極引出端子為金屬材質的圓棒且圓棒外 圓周上加工有螺紋，與壓緊螺母配合；電極由兩個電極端子固定塞實現(xiàn)固定，電極在換熱管
3中采用偏心固定，以實現(xiàn)產生非均勻電場，提高強化效果；電極端子固定塞為絕緣材質且開 有臺階孔，換熱管兩端管口被電極端子固定塞與管口螺母封?。辉陔x換熱管管口一定距離的 圓周位置開設換熱管流體的出、入口，管程中的流體改由此出入口流出流進。
按上述方案，換熱管管壁與管板及殼體連為一體，作為地極。
本實用新型主要優(yōu)點在于電場強化傳熱換熱器可是實現(xiàn)電場強化傳熱技術在管殼式換 熱器上的應用，結構簡單、安裝方便；同時，本實用新型不通電時可作為普通管殼式換熱器 使用。


圖1為本實用新型實施例的布置結構示意圖。 圖2為圖1中換熱管的結構示意圖。
圖中1.殼體,2.封頭,3.管板，4.電極引出端子，5.電線引出孔，6.電線,7.換熱管,8.換熱管 入口,9.管程入口，10.殼程出口,11.換熱管出口,12.管程出口,13.殼程入口,14.電極,15.壓緊螺 母,16.管口螺母,17.電極端子固定塞。
具體實施方式
在圖1中，電場強化傳熱換熱器由殼體(l)、封頭(2)、管板(3)、換熱管(7)等組成， 換熱器中定距桿、折流板等其他的輔助構件在圖1中沒有畫出；換熱管(7)由2片管板(3) 固定，殼體(1)上開有殼程入口(13)、殼程出口(12);封頭(2)共2個， 一個上面開有管 程入口 (9)與電線引出孔(5),另一個上面開有管程出口 (12);用于對流場施加電場的電極 (14)安裝于換熱管(7)中，電極(14)與電極引出端子(4)連為一體，電線(6)—端與電極引 出端子(4)相連，電線(6)另一端通過電線引出孔(5)牽出，與電壓發(fā)生器接通。電極(14) 在換熱管("中的安裝結構是本實用新型的另外一個創(chuàng)新設計，下面結合圖2進行說明，
在圖2中，換熱管(7)超出管板一部分，換熱管(7)兩端管口外周加工有螺紋，配合2 個管口螺母(16)使用，在引出電線(6)—端的管口螺母(16)中心開有圓孔，便于電線(6) 牽出，另一端的管口螺母(16)則沒有開孔；電極(14)兩端與電極引出端子(4)相連，電極 引出端子(4)為金屬圓棒且外圓周上加工有螺紋，與壓緊螺母(15)配合；電極(14)的固定 主要通過兩個電極端子固定塞(17)實現(xiàn)，電極端子固定塞(17)為橡膠等絕緣材質，且上開 有如圖中所示的臺階孔；將2個電極引出端子(4)分別穿入電極端子固定塞(17)孔中，擰 緊壓緊螺母(15)即可將電極(14)固定于換熱管(7)中，且偏心布置，最后分別擰緊兩個管 口螺母(16)即可實現(xiàn)換熱管(7)的管口密封。在換熱管(7)中，電極(14)通過電極引出端子 (4)、電線(6)經由封頭(2)上的電線引出孔(5)與電壓發(fā)生器連通，成為電壓極，換熱管(7)
4管壁則與管板(3)及殼體(1)連為一體成為地極，電極(14)施加電壓后將在換熱管(7)中形 成電場，并施加在管內流動的介質上，實現(xiàn)換熱過程的強化。
本實用新型可以實現(xiàn)電場強化傳熱技術在換熱器中的應用，不施加電壓，仍可作為傳 統(tǒng)管殼式換熱器使用；同時，本實用新型結構簡單，易于實現(xiàn)，且成本低。
權利要求1、電場強化傳熱換熱器，主要由殼體(1)、設置在殼體上下兩端的封頭、管板(3)、換熱管(7)等組成，其特征在于其中一封頭(2)端部開有電線引出孔(5)；用于對流場施加電場的電極(14)安裝于換熱管(7)中，電極(14)與電極引出端子(4)連為一體，電線(6)一端與電極引出端子(4)相連，電線(6)另一端經由電線引出孔(5)牽出后與電壓發(fā)生器接通。
2、 根據(jù)權利要求1所述的電場強化傳熱換熱器，其特征在于換熱管(7)超出管板一部分， 換熱管(7)兩端管口外周加工有螺紋，配合2個管口螺母(16)使用，用在引出電線(6)—端的 管口螺母(16)中心開有圓孔。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的電場強化傳熱換熱器，其特征在于電極(14)兩端與電極引出 端子(4)相連，電極引出端子(4)為金屬材質的圓棒且圓棒外圓周上加工有螺紋，與壓緊螺 母(15)配合；電極(14)由兩個電極端子固定塞(17)實現(xiàn)固定，電極端子固定塞(17)為絕緣材 質且開有臺階孔；電極(14)在換熱管(7)中為偏心布置。
4、 根據(jù)權利要求1或2所述的電場強化傳熱換熱器，其特征在于換熱管(7)管壁與管板(3) 及殼體(l)連為一體，作為地極。
專利摘要本實用新型涉及一種管殼式換熱器，具體是一種可以應用電水動力學強化傳熱技術實現(xiàn)高效換熱的管殼式換熱器。電場強化傳熱換熱器主要由殼體、設置在殼體上下端的封頭、管板、換熱管等組成，其中一封頭的端部開有電線引出孔，而另一個封頭則沒有；用于對流場施加電場的電極安裝于換熱管中，電極與電極引出端子連為一體，電線一端與電極引出端子相連，電線另一端經由封頭上的電線引出孔牽出后與電壓發(fā)生器相連通，電線引出孔在電線牽出后做靜密封處理。本實用新型主要優(yōu)點在于電場強化傳熱換熱器可是實現(xiàn)電場強化傳熱技術在管殼式換熱器上的應用，結構簡單、安裝方便；同時，本實用新型不通電時可作為普通管殼式換熱器使用。
文檔編號F28F13/00GK201293597SQ20082019070
公開日2009年8月19日 申請日期2008年9月10日 優(yōu)先權日2008年9月10日
發(fā)明者吳艷陽, 喻九陽, 徐建民, 曹鵬彬, 俠 楊, 王成剛, 燕 羅 申請人:武漢工程大學