一种用于超音速颗粒群驱动装置的换热器

本技术涉及换热器，尤其是涉及一种用于超音速颗粒群驱动装置的换热器。

背景技术：

1、超音速颗粒群驱动装置，是为了模拟某些材料和结构受到高温高速颗粒群冲刷环境后的性能。超音速颗粒群驱动装置其主要包括总控制装置、高温换热介质加热设备、液体增压设备、换热器、射流喷射装置等。

2、超音速颗粒群驱动装置的设计过程中需要使用超音速驱动介质，在喷嘴释压后可通过快速汽化有效减小水和水蒸气对后端实验的干扰，突出颗粒群冲刷效应，有效控制实验的干扰因素，换热器作为驱动装置中必不可少的装置，是实现快速汽化的重要设备。因此，对换热器的运行条件要求具有能够实现超高温超高压换热，并且要求换热效率高，安全性能好，同时，还需要满足结构紧凑，维修方便等条件。

3、 目前的换热器有多种不同的类型，例如中国专利文献cn116026171a公开了一种超高温高压套管换热器，cn 111664427a公开了一种超高温超高压孔道式换热器，cn109654909b公开了一种高温高压微细管壳式换热器。上述技术方案为了实现高温高压条件下的换热需要，均将换热管与换热器设计为一个整体，虽然满足了超高压超高温换热要求，但是，现有的换热器在安装过程中需要整体安装，维修过程中需要将整个换热器拆卸后维修，操作极其不便，而且耗费时间长，成本高。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是解决现有技术中的换热器安装维修不便，效率低，成本高等问题而提供一种用于超音速颗粒群驱动装置的换热器，其能够实现超高温高压换热，换热效率高，结构紧凑，安装维修方便。

2、本实用新型实现其发明目的所采用的技术方案是：一种用于超音速颗粒群驱动装置的换热器，包括带有高压换热腔的换热器壳体和集成式换热单元，所述的换热器壳体包括壳体主体和开启式壳体盖，所述的集成式换热单元与壳体盖集成为一体，所述的集成式换热单元包括多组独立循环的高压螺旋换热管单元。该用于超音速颗粒群驱动装置的换热器，将换热器壳体设置为两部分，一部分为高压换热腔形成的主体部分即壳体主体，一部分为开启式壳体盖。将壳体盖设置成开启式结构，并将集成式换热单元与壳体盖连接为一体，在安装过程中，壳体主体和壳体盖与集成式换热单元可以分步安装，在壳体主体安装完成后再将壳体盖与集成式换热单元一起吊装插入到高压换热腔内部，最后将壳体盖与壳体主体紧固连接为一体，从而完成换热器的安装操作。同理，维修时，只需要将一体式的壳体盖和集成式换热单元一起吊出，即可实现维修，操作方便快捷。所述的集成式换热单元与壳体主体之间不进行固定连接，而是集成在壳体盖上并随壳体盖一起操作，有利于现场安装或拆卸维修。为了保证换热效率以及实现超高压高温换热要求，集成式换热单元采用多组独立循环换热的高压螺旋换热管单元，即方便根据换热效率的要求设置高压螺旋换热单元的数量，也可以实现对每组高压螺旋换热管单元换热效果的单独检测，任何一组高压螺旋换热管单元出现破损，不能正常工作，可以针对该组高压螺旋换热管单元进行更换，极大的降低了生产成本。高压螺旋换热管单元的设计，增加了换热面积，提升了换热效果。

3、作为优选，所述的高压螺旋换热管单元分别包括螺旋管、高压螺旋换热管单元进口和高压螺旋换热管单元出口。高压螺旋换热管单元主要包括由一内部可通高压液体的螺旋管，所述的螺旋管优选是由一根内径2.5毫米长度144米的高压细管呈螺旋结构制作而成。为了方便向螺旋管内部通入高压液体，在螺旋管上设置有高压螺旋管单元进口和高压螺旋管单元出口，从而在第一螺旋管内部实现独立的热交换循环。螺旋管能够增大换热面积，提升换热效果，同时使得结构更加紧凑。

4、作为优选，所述的螺旋管呈一体螺旋管套筒结构设置，各组高压螺旋换热管单元中的螺旋管套筒沿换热器壳体的轴线由内向外呈层层套设结构设置。螺旋管设置成螺旋套筒结构，各组高压螺旋换热管单元中螺旋管套筒的内外套设，从而形成一集成式换热单元，结构紧凑，换热面积大，换热效率高。

5、作为优选，所有高压螺旋换热管单元具有相同的换热面积，各组高压螺旋换热管单元中螺旋管套筒的直径由内向外依次递增，螺旋管套筒的高度由内向外依次递减。作为一种优选方案，各组高压螺旋换热管单元设置有相同的换热面积，在此前提下，各组高压螺旋换热管单元中的螺旋管套筒具有不同的直径和高度，由内向外，处于最内侧的螺旋管套筒直径最小高度最大，处于外侧的螺旋管套筒直径最大，高度早小。

6、作为优选，所有高压螺旋换热管单元具有不同的换热面积，各组高压螺旋换热管单元中螺旋管套筒的直径由内向外依次递增，螺旋管套筒的高度相同。作为另一种优选方案，高压螺旋换热管单元可以采用不同的换热面积，在此前提下，螺旋管套筒的直径不同，高度可以设置为相同，同样可以满足内外套设的设置结构要求。

7、作为优选，所述的螺旋管呈一体螺旋管盘体结构设置，各组高压螺旋换热管单元中的螺旋管盘体沿换热器壳体的轴线由上向下依次间隔叠设。作为另一种优选方案，螺旋管也可以设置为螺旋管盘体结构，通过螺旋管盘体上下叠设，同样可以实现换热目的，而且换热面积大，换热效率高。

8、作为优选，所有高压螺旋换热管单元具有相同的换热面积，各组高压螺旋换热管单元中螺旋管盘体的直径相同。所有螺旋管盘体具有相同的直径，从而实现相同换热面积设置。

9、作为优选，所有高压螺旋换热管单元具有不同的换热面积，各组高压螺旋换热管单元中螺旋管盘体的直径由上向下依次递增。螺旋管盘体的直径自上向下可以呈递增结构设置。

10、作为优选，多组独立循环的高压螺旋换热管单元集成固定在一高压螺旋换热管单元固定提升架上。通过一高压螺旋换热管单元固定提升架实现将所有高压螺旋换热管单元与壳体盖集成设置，方便集成式换热单元与壳体盖一起开启，一起吊装，方便安装和维修操作。

11、作为优选，所述的高压螺旋换热管单元固定提升架包括管架上盘体、管架支撑固定体和管架下盘体，在所述的管架支撑固定体上均布有若干管固定件。上述结构的设置方便螺旋管在轴向和径向上的固定，并且可以实现与高压换热腔活动插设，不需要与壳体主体之间进行固定连接，极大的方便了安装和维修操作。

12、作为优选，所述的管架上盘体的上盘面设置有若干盘体固定件和盘体支撑件。盘体固定件的设置是为了方便与壳体盖的固定连接，而盘体支撑件的设置由是为了增加管架上盘体与壳体盖之间的接触支撑面积，增加稳定性。

13、作为优选，所述的壳体盖内部一体设置有支撑固定架，所述的集成式换热单元固定连接在支撑固定架上与壳体盖形成一体式结构。通过支撑固定架的设置方便管架上盘体的连接。

14、作为优选，所述的壳体主体的侧壁上至少设置有一个高温换热介质进口，在壳体主体的底部至少设置有一个低温换热介质出口。高温换热介质进口和低温换热介质出口是为了方便高温换热介质进入高压换热腔内部并经换热后再进行循环。作为优选方案，为了增加流量和流速，高温换热介质进口设置有两个，低温换热介质出口也设置有两个。

15、作为优选，所述的换热器壳体上还设置有压力表、温度计、热电偶和安全阀接口。

16、本实用新型的有益效果是：该用于超音速颗粒群驱动装置的换热器，壳体盖设置成开启式结构，并将集成式换热单元与壳体盖连接为一体，极大的方便了安装和拆卸维修操作。

17、集成式换热单元采用多组独立循环换热的高压螺旋换热管单元，结构紧凑，换热面积大，换热效率高，即方便根据换热效率的要求设置高压螺旋换热单元的数量，也可以实现对每组高压螺旋换热管单元换热效果的单独检测，任何一组高压螺旋换热管单元出现破损，不能正常工作，可以针对该组高压螺旋换热管单元进行更换，极大的降低了生产成本。

18、该换热器的设计能够满足超音速颗粒群驱动的要求，换热后的超高温高压液体在喷嘴释压后可通过快速汽化减小水和水蒸气对后端实验的干扰，突出颗粒群冲刷效应，有效控制实验干扰因素，能够在不需要额外加热或压缩的情况下，实现较高的能量传递和颗粒群加速效果。