热管换热器及斯特林发动机

本发明涉及换热器，尤其涉及一种热管换热器及斯特林发动机。

背景技术：

1、斯特林发电机是斯特林发动机和电机的耦合系统。作为一种外燃式热机，其具有很好的能源适用性和环境友好型，不仅可以利用太阳能、潮汐能、地热能等新兴可再生能源，也可以利用工业废热、余热等低品位能源。最重要的是，在热电转换过程中，不会对环境造成任何污染问题。此外，斯特林发动机遵循斯特林循环，其理想效率可以达到最高的热力学效率，因此其组成的斯特林发电机也具有较高的效率。

2、换热器是斯特林发动机的关键部件，对于斯特林发动机来说，其热端加热器、冷端排热器均为紧凑间壁式换热器，通过承压壁面实现内部工质与外热源的换热。高、低温换热器传热效果的优劣直接决定了斯特林发动机工程应用中对热源的适应性，并决定了发动机的输出能力。

3、热管具有高效传热、均温性、可异形化及热流密度可变等特性，用热管作为传热元件制造而成的热管换热器，它具有非能动、结构紧凑、防止单点失效的优点。

4、目前与斯特林发动机耦合的热管换热器主要为直热管换热器和单管异形热管换热器；其中，直热管的轴向传热能力非常好，从热管传给负载端的径向热阻成为主要热阻，因此热量从热管传出给负载端时，需要足够的传热面积，这不仅需要热管的冷凝段插入距离足够长，而且需要增大热管的直径，然而斯特林发动机的换热器横截面尺寸与轴向尺寸主要由发动机侧内部耦合决定，一般采用筒状承压壳与内部导热块规则流道成型的方式组成换热器模块，尺寸较难简单放大，且为了减小热阻，该结构要求紫铜导热块的翅片足够薄，所以其承压能力受限，只能在低压环境下工作，适合小功率斯特林发动机，无法实现大功率耦合。

技术实现思路

1、本发明提供一种热管换热器及斯特林发动机，用以解决现有技术中直热管与斯特林发动机热端换热器无法实现大功率耦合的问题。

2、本发明提供一种热管换热器，包括：加热器本体，所述加热器本体具有膨胀腔，所述加热器本体还设有多个第一流道，所述第一流道沿平行于所述加热器本体的轴向延伸，多个所述第一流道沿垂直于所述加热器本体的轴向排列设置，且多个所述第一流道分别与所述膨胀腔连通；所述加热器本体还设有第二流道，所述第二流道沿垂直于所述加热器本体的轴向延伸，且多个所述第一流道的外壁面均与所述第二流道的外壁面贴合，所述第二流道用于与热源连通。

3、根据本发明提供的一种热管换热器，所述第一流道为多排，所述第二流道为多个，相邻两排所述第一流道之间均设有所述第二流道。

4、根据本发明提供的一种热管换热器，相邻两排所述第一流道之间设有多个所述第二流道。

5、根据本发明提供的一种热管换热器，多个所述第二流道沿所述加热器本体的轴向排列设置；和/或多个所述第二流道沿所述加热器本体的径向排列设置。

6、根据本发明提供的一种热管换热器，所述第一流道和所述第二流道的截面形状为圆形、椭圆或多边形。

7、根据本发明提供的一种热管换热器，所述第一流道沿所述加热器本体的顶面向底面延伸。

8、根据本发明提供的一种热管换热器，所述热管换热器还包括端盖，所述端盖盖设于所述加热器本体的顶面。

9、根据本发明提供的一种热管换热器，所述热管换热器还包括至少一个加强件，所述加强件设于所述加热器本体的顶面与所述端盖之间。

10、根据本发明提供的一种热管换热器，所述热管换热器包括两个所述加热器本体，两个所述加热器本体相对设置，且相邻两个所述加热器本体上的第一流道一一对应。

11、本发明还提供一种斯特林发动机，包括上述任一项所述的热管换热器。

12、本发明提供的热管换热器及斯特林发动机，通过在加热器本体上设置多个第一流道，第一流道沿加热器本体的轴向延伸，多个第一流道分别与膨胀腔连通，实现工质的交换，且多个第一流道沿垂直于加热器本体的轴向排列设置，工质能够在多个第一流道和膨胀腔内交换，增大工质的流动；进一步地，通过在加热器本体上设置第二流道，第二流道沿垂直于加热器本体的轴向延伸，第二流道用于与热源连通，热源进入第二流道与多个第一流道内的工质进行交换，实现换热；通过多个第一流道的外壁面均与第二流道的外壁面贴合，能够对多个第一流道内的工质进行热交换，增大了换热面积，提高换热效率，且该结构简单，易于加工，可以更好的适用于斯特林发动机的工程化应用。

技术特征：

1.一种热管换热器，其特征在于，包括：加热器本体，所述加热器本体具有膨胀腔，所述加热器本体还设有多个第一流道，所述第一流道沿平行于所述加热器本体的轴向延伸，多个所述第一流道沿垂直于所述加热器本体的轴向排列设置，且多个所述第一流道分别与所述膨胀腔连通；

2.根据权利要求1所述的热管换热器，其特征在于，所述第一流道为多排，所述第二流道为多个，相邻两排所述第一流道之间均设有所述第二流道。

3.根据权利要求2所述的热管换热器，其特征在于，相邻两排所述第一流道之间设有多个所述第二流道。

4.根据权利要求3所述的热管换热器，其特征在于，多个所述第二流道沿所述加热器本体的轴向排列设置；和/或多个所述第二流道沿所述加热器本体的径向排列设置。

5.根据权利要求1所述的热管换热器，其特征在于，所述第一流道和所述第二流道的截面形状为圆形、椭圆或多边形。

6.根据权利要求1所述的热管换热器，其特征在于，所述第一流道沿所述加热器本体的顶面向底面延伸。

7.根据权利要求6所述的热管换热器，其特征在于，所述热管换热器还包括端盖，所述端盖盖设于所述加热器本体的顶面。

8.根据权利要求7所述的热管换热器，其特征在于，所述热管换热器还包括至少一个加强件，所述加强件设于所述加热器本体的顶面与所述端盖之间。

9.根据权利要求6所述的热管换热器，其特征在于，所述热管换热器包括两个所述加热器本体，两个所述加热器本体相对设置，且相邻两个所述加热器本体上的第一流道一一对应。

10.一种斯特林发动机，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的热管换热器。

技术总结本发明提供一种热管换热器及斯特林发动机，其中热管换热器包括加热器本体，加热器本体具有膨胀腔，加热器本体还设有多个第一流道，第一流道沿平行于加热器本体的轴向延伸，多个第一流道沿垂直于加热器本体的轴向排列设置，且多个第一流道分别与膨胀腔连通；加热器本体还设有第二流道，第二流道沿垂直于加热器本体的轴向延伸，且多个第一流道的外壁面均与第二流道的外壁面贴合，第二流道用于与热源连通。本发明通过在加热器本体上设置第二流道，热源进入第二流道与多个第一流道内的工质进行交换，实现换热；通过多个第一流道的外壁面均与第二流道的外壁面贴合，能够对多个第一流道内的工质进行热交换，增大了换热面积，提高换热效率。技术研发人员：陈燕燕,赵兴林,罗二仓,胡剑英,余国瑶,张丽敏,孙岩雷受保护的技术使用者：中国科学院理化技术研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/5