1.一种自激脉动强化换热的容积式换热器,其特征在于:包括壳体(1)、隔板(2)、热媒入口管段(3)、热媒出口管段(4)、冷媒入口管段(5)、冷媒出口管段(6)、换热管(7)、软管(8)、限流阀(10)、自激振荡装置(12)和脉动液力传动装置(13);所述壳体(1)内设有所述隔板(2),所述隔板(2)上设有孔,所述隔板(2)将所述壳体(1)分隔成上下两个腔体,所述上腔体和所述下腔体通过所述隔板(2)上的孔连通,所述冷媒出口管段(6)连通所述壳体(1)的上腔体,所述冷媒入口管段(5)连通所述壳体(1)的下腔体,所述换热管(7)穿过所述隔板(2)的孔,所述换热管(7)的入口端位于所述壳体(1)的上腔体内并通过所述软管(8)连通所述热媒入口管段(3),所述换热管(7)的出口端位于所述壳体(1)的下腔体内并通过另一根所述软管(8)连通所述热媒出口管段(4);所述脉动液力传动装置(13)包括顶盖(13-1)、底座(13-2)、膜片(13-3)、刚性杆结构(13-4)和复位弹簧(13-5),所述底座(13-2)固定在所述壳体(1)上,所述顶盖(13-1)与所述底座(13-2)之间设有所述膜片(13-3),所述底座(13-2)设有连通所述膜片(13-3)的孔,所述刚性杆结构(13-4)的一端穿过所述顶盖(13-1)顶在所述膜片(13-3)上,另一端与所述换热管(7)的出口端固定,所述刚性杆结构(13-4)与所述顶盖(13-1)之间还设有所述复位弹簧(13-5);所述自激振荡装置(12)包括前喷嘴(12-1)、振荡腔(12-2)、后喷嘴(12-3)、出口法兰(12-4)和侧接管道(12-5),所述前喷嘴(12-1)与所述后喷嘴(12-3)之间设有所述振荡腔(12-2),所述后喷嘴(12-3)通过所述出口法兰(12-4)连通所述底座(13-2)的孔以及所述侧接管道(12-5),所述前喷嘴(12-1)通过设有所述限流阀(10)的管路连通所述热媒出口管段(4)。
2.根据权利要求1所述的一种自激脉动强化换热的容积式换热器,其特征在于:所述壳体(1)的外形为长方体,所述隔板(2)的孔为圆孔,所述隔板(2)的开孔边缘与所述换热管(7)的单边间隙为10-20mm。
3.根据权利要求1所述的一种自激脉动强化换热的容积式换热器,其特征在于:所述振荡腔(12-2)为亥姆霍兹共振腔,所述前喷嘴(12-1)的直径小于所述后喷嘴(12-3)的直径,所述前喷嘴(12-1)、所述后喷嘴(12-3)与所述底座(13-2)的孔同轴。
4.根据权利要求1所述的一种自激脉动强化换热的容积式换热器,其特征在于:所述刚性杆结构(13-4)包括竖杆和设置在竖杆顶端的圆管,所述圆管套装在所述换热管(7)的出口端,所述竖杆的另一端设有凸缘,所述复位弹簧(13-5)套装在所述竖杆上,其一端顶在所述竖杆的凸缘上另一端顶在所述顶盖(13-1)上。
5.根据权利要求1所述的一种自激脉动强化换热的容积式换热器,其特征在于:所述底座(13-2)包括上法兰和下法兰,其上法兰一侧的端面内凹形成内凹面,所述底座(13-2)通过其下法兰安装在所述壳体(1)上,所述顶盖(13-1)边缘设有与所述底座(13-2)的上法兰相匹配的安装法兰,所述顶盖(13-1)中部设有孔,安装螺栓依次穿过所述顶盖(13-1)的安装法兰、所述膜片(13-3)的边缘安装孔和所述底座(13-2)的上法兰并固定,所述膜片(13-
3)其余部分紧紧贴合在底座(13-2)的内凹面上。
6.根据权利要求1所述的一种自激脉动强化换热的容积式换热器,其特征在于:所述热媒入口管段(3)、所述热媒出口管段(4)均穿入所述壳体(1)并与所述壳体(1)焊接。
7.根据权利要求1所述的一种自激脉动强化换热的容积式换热器,其特征在于:所述换热管(7)采用不锈钢材料,呈盘管式布置。
8.根据权利要求8所述的一种自激脉动强化换热的容积式换热器,其特征在于:所述换热管(7)的盘管内径为20-30mm,壁厚2-3mm,螺旋线直径为100-200mm,圈数为5-15圈,螺距为20-40mm。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的一种自激脉动强化换热的容积式换热器的工作方法,其特征在于,具体步骤是:
步骤一、热媒介质经所述热媒入口管段(3)进入所述换热管(7),冷媒介质经所述冷媒入口管段(5)进入所述壳体(1),热媒介质通过所述换热管(7)将热量传递给冷媒介质;
步骤二、从所述换热换管(7)出来的热媒介质经所述热媒出口管段(4)流出后,经所述限流阀(10)到达所述前喷嘴(12-1),当热媒介质的流速达到所述限流阀(10)的限定值时,所述限流阀(10)自动关闭,从而产生可控的流体压力脉动,管道中的流动呈往复流特征,破坏了热媒介质在所述换热管(7)内壁上的边界层,提高所述换热管(7)的传热系数并抑垢和除垢;
步骤三、当从所述热媒出口管段(4)流出的热媒介质的流速在所述限流阀(10)的限定值以下时,经过所述前喷嘴(12-1)进入所述振荡腔(12-2),当所述前喷嘴(12-1)产生的不稳定扰动波在穿过所述振荡腔(12-2)时,产生流体自激振荡,在所述后喷嘴(12-3)处形成脉冲射流;
步骤四、从所述后喷嘴(12-3)出来的脉冲射流沿着所述出口法兰(12-4)冲击所述脉动液力传动装置(13)中的所述膜片(13-3),在脉冲射流以及所述复位弹簧(13-5)的作用下所述膜片(13-3)上下往复运动,继而通过与所述膜片(13-3)贴合的所述刚性杆结构(13-4)造成所述换热管(7)的往复振动,进而对所述壳体(1)内进行热交换的热媒介质和冷媒介质造成脉动干扰,有效破坏了冷媒介质和热媒介质的边界层,增大了所述换热管(7)内外流体湍流度,提高了对流换热系数,并且能够抑制所述换热管(7)和所述壳体(1)内部结垢,减少所述壳体(1)底部沉淀物,最后热媒介质从所述侧接管道(12-5)流出,而被加热的冷媒价值从所述冷媒出口管段(6)流出。
10.根据权利要求9所述的一种自激脉动强化换热的容积式换热器的工作方法,其特征在于:从所述热媒入口管段(3)流入的热媒介质的流速在1.5m/s~3m/s之间,温度在55℃到
90℃之间,所述限流阀(10)的限定值为3-3.5m/s之间。