本发明专利技术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。本发明专利技术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。机与循环流体之间更高效的换热。机与循环流体之间更高效的换热。
【技术实现步骤摘要】
一种套筒盘管式换热器及其制造方法和制造装置
[0001]本专利技术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。
技术介绍
[0002]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。
[0003]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。
技术实现思路
[0004]本专利技术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。
[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种套筒盘管式换热器的制造方法，包括：
[0006]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；
[0007]根据所述盘管制造参数确定盘管长度；
[0008]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。
[0009]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。
[0010]可选地，所述流体参数包括流体导热系数、普朗特数。
[0011]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：
[0012]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；
[0013]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；
[0014]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；
[0015]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。
[0016]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：
[0017]α1＝j
×
(λ1/d1)Pr
1/3
(1+1.77d1/R)
[0018]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。
[0019]可选地，所述根据所述盘管内径、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具体为：
[0020][0021]其中，K为盘管外表面传热系数，α1为盘管内放热系数，d2为盘管外径，d1为盘管内径，δ为盘管传热高度，λ2为盘管导热系数。
[0022]可选地，所述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具体为：
[0023][0024]其中，A为盘管所需传热面积，Q为目标制冷量，K为盘管外表面传热系数，
△
t1为换热器两端最大温差，
△
t2为换热器两端最小温差。
[0025]可选地，所述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，具体为：
[0026]A
ac
＝1.3A
[0027]其中，A
ac
为实际传热面积，A为盘管所需传热面积；
[0028]所述根据所述实际传热面积和所述盘管内径得到盘管长度，具体为：
[0029]L＝A
ac
/(π*d1)
[0030]其中，L为盘管长度，A
ac
为实际传热面积，d1为盘管内径。
[0031]可选地，所述套筒制造参数包括螺旋半圆沟槽之间的间距、套筒与制冷机冷头安装的底面厚度和制冷机冷头外径；所述套筒的尺寸包括套筒内径、套筒外径、螺旋半圆沟槽直径、螺旋半圆沟槽的螺旋圈数和套筒长度；所述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包括：
[0032]根据所述制冷机冷头外径确定套筒内径；
[0033]根据所述套筒内径和所述盘管外径确定套筒外径；
[0034]根据所述盘管外径确定套筒外壁面螺旋半圆沟槽的直径；
[0035]根据所述套筒外径和所述盘管长度确定螺旋半圆沟槽的螺旋圈数；
[0036]根据所述盘管外径、所述螺旋圈数、所述套筒与制冷机冷头安装的底面厚度和所述螺旋半圆沟槽之间的间距确定套筒长度。
[0037]本申请第二方面提供了一种套筒盘管式换热器的制造装置，包括获取参数模块、第一确定模块和第二确定模块；
[0038]所述获取参数模块，用于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；
[0039]所述第一确定模块，用于根据所述盘管制造参数确定盘管长度；
[0040]所述第二确定模块，用于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。
[0041]本申请第三方面提供了一种套筒盘管式换热器，其中，盘管及套筒根据第一方面的一种套筒盘管式换热器的制造方法制造。
[0042]可选地，所述盘管嵌入套筒外壁面的螺旋半圆沟槽中。
[0043]从以上技术方案可以看出，本专利技术的优点在于：
[0044]本专利技术通过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。
[0045]在按照本申请提供的技术方案进行盘管设计时，不仅考虑换热器两端的温度，还考虑盘管参数、流体参数和目标制冷量对换热器整体效能的影响，基于上述预设参数设计得到贴合实际换热需要的盘管长度；进一步，根据盘管外径、盘管长度、螺旋半圆沟槽之间的间距、套筒与制冷机冷头安装的底面厚度和制冷机冷头外径确定套筒的规格。根据所得到的盘管长度以及套筒规格设计换热器，通过所述换热器实现制冷机与循环流体之间更高效的换热。
附图说明
[0046]为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种套筒盘管式换热器的制造方法，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的一种套筒盘管式换热器的制造方法，其特征在于，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。3.根据权利要求2所述的一种套筒盘管式换热器的制造方法，其特征在于，所述流体参数包括流体导热系数、普朗特数。4.根据权利要求3所述的一种套筒盘管式换热器的制造方法，其特征在于，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。5.根据权利要求4所述的一种套筒盘管式换热器的制造方法，其特征在于，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。6.根据权利要求4所述的一种套筒盘管式换热器的制造方法，其特征在于，所述根据所述盘管内径、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具体为：其中，K为盘管外表面传热系数，α1为盘管内放热系数，d2为盘管外径，d1为盘管内径，δ为盘管传热高度，λ2为盘管导热系数。7.根据权利要求4所述的一种套筒盘管式换热器的制造方法，其特征在于，所述根据所述目标制冷量...
【专利技术属性】
技术研发人员：史正军，梅桂华，宋萌，李力，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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