技术背景 传统的热交换器高温流体和低温流体之间存在 传热壁， 两种流体不混合，

说

由于温差的存在， 这类热交换器体积大， 效率低。 如果在过程中允许高温流体 和低温流体混合， 那么可以将两种流体在一个容器内直接混合， 这种办法虽然 可以使热交换器的体积大幅度较低，但失去了 热交换器的对流传热所带来的优 势， 需要较大的流体流量才能使混合后的流体的温 度达到要求。 如果能够发明 一种高温流体和低温流体既混合又具有对流传 热优书势的热交换器，就可以使热 交换器的体积大幅度降低， 在以冷却为目的的过程中， 可以减少冷却介质的流 量； 在以加热为目的的过程中， 可以减少加热介质的流量。

发明内容

为了解决上述问题， 本发明提出的技术方案如下：

一种直混对流热交换器， 包括混合容器 A和混合容器 B， 所述混合容器 A 和所述混合容器 B连通，在所述混合容器 A上设高温流体入口和高温混合物出 口， 在所述混合容器 B上设低温流体入口和低温混合物出口， 设连通所述混合 容器 A和所述混合容器 B的逆流通道， 在所述逆流通道上设流体泵。

在所述混合容器 A和所述混合容器 B之间设至少一个级间混合容器，所述 混合容器 A依次经每个所述级间混合容器与所述混合容� � B连通， 两个或多个 所述逆流通道相互接续依次经每个所述级间混 合容器连通所述混合容器 A和所 述混合容器 B。

相互连通的所述混合容器 A和所述混合容器 B的组合体设为细长管道， 在 所述细长管道的一端附近设所述高温流体入口 和所述高温混合物出口，在所述 细长管道的另一端附近设所述低温流体入口和 所述低温混合物出口， 所述逆流 通道连通所述细长管道的一端附近混合区和所 述细长管道的另一端附近混合 区。

在所述混合容器 A上设低温流体相变物出口和 /或热低温流体出口， 在所 述混合容器 B上设高温流体相变物出口和 /或冷高温流体出口。

所述高温流体入口设为与发动机排气道连通。

所述低温流体入口设为与液氧罐连通，所述高 温混合物出口设为与发动机 的进气道连通。

所述高温流体相变物出口设为与液体二氧化碳 收集罐和 /或干冰收集罐连 通。

相互连通的所述混合容器 A和所述混合容器 B的组合体设为细长管道，在 所述细长管道的长度方向上相互接续的设置两 个或多个所述逆流通道。

在一个或多个所述级间混合容器上设流体导出 口， 以导出特定浓度或特定 温度的流体或流体相变物。

在所述细长管道的非两端区域上设一个或多个 流体导出口，以导出特定浓 度或特定温度的流体或流体相变物。

本发明的原理是将高温流体和低温流体的混合 物的一部分泵出体系后，再 将其注入上游的高温流体流中（或上游的温度 较高的高温流体和低温流体混合 物中）， 形成混合对流传热关系； 或将高温流体和低温流体的混合物的一部分 泵出体系后， 再将其注入上游的低温流体流中 （或上游的温度较低的高温流体 和低温流体混合物中）， 形成混合对流传热关系。 依此类推， 可形成更多级的 混合对流传热或无级混合对流传热。所谓无级 混合对流传热是指混合容器的个 数非常之多以至于相邻的两个混合容器的温度 和组分差别可以视为相同的混 合对流传热方式， 或者在设有细长管道的结构中， 设有非常之多的逆流通道以 至于一个逆流通道连通的两个区域的温度和组 分可以视为相同的混合对流传 热方式。

本发明所公开的直混对流热交换器可以用于气 气、气液或液液之间的混合 本发明所谓的逆流通道是指将某一混合容器内 的流体泵送到相邻混合容 器内的通道， 逆流通道的流向可以指向高温流体， 也可以指向低温流体； 在设 有细长管道的结构中，所谓的逆流通道是指将 细长管道的某一区域内的流体泵 送到细长管道内的相邻区域， 逆流通道的流向可以指向高温流体， 也可以指向 低温流体； 一般说来， 逆流管道的流向应与主流向相反， 所谓主流向是指连通 相邻两个混合容器间的流向， 在设有细长管道的结构中， 所谓主流向是指细长 管道内的流向。

本发明所谓低温流体是指在所述直混对流热交 换器中被加热的流体，所谓 高温流体是指在所述直混对流热交换器中被冷 却的流体； 所谓低温流体相变物 是指低温流体发生相变的产物， 如水的相变物是水蒸气； 所谓高温流体相变物 是指高温流体发生相变的产物， 如水蒸汽的相变物是水或冰； 所谓热低温流体 是指接受对流传热后的温度变高的低温流体； 所谓冷高温流体是指接受对流传 热后的温度变低的高温流体； 所谓逆流通道相互接续是指具有串联关系的相 邻 的两个逆流通道的流体出口和入口经混合容器 或经细长管道的某一区域相互 连接的关系； 所谓混合容器 A和混合容器 B的组合体是指将混合容器 A和混合 容器 B设置成一个整体， 进而构成细长管道。

本发明的流体导出口的设置是为了从系统中获 得不同温度或不同组成成 分的流体混合。例如当将液氧储罐内的液氧作 为低温流体时， 可以通过流体导 出口的设置获得高浓度的含氧气体， 在必要的时候， 将此高浓度含氧气体导入 发动机的燃烧室， 可以保证发动机瞬间高功率输出， 提高发动机的负荷响应能 力。

本发明的有益效果如下：

1、 本发明结构简单， 制造成本低， 可靠性高。 2、 本发明既使高温流体和低温流体混合， 又保持了对流传热的优势， 大 幅度提高了热交换器的效率。

附图说明 图 1为本发明实施例 1的结构示意图；

图 2和图 3为本发明实施例 2的结构示意图；

图 4为本发明实施例 3的结构示意图；

图 5为本发明实施例 4的结构示意图；

图 6为本发明实施例 5的结构示意图；

图 7为本发明实施例 6的结构示意图；

图 8为本发明实施例 7的结构示意图；

图 9为本发明实施例 8的结构示意图。

具体实施方式

实施例 1

如图 1所示的直混对流热交换器， 包括混合容器 A1和混合容器 B2， 混合 容器 A1和混合容器 B2连通， 在混合容器 A1上设高温流体入口 3和高温混合 物出口 301， 在混合容器 B2上设低温流体入口 4和低温混合物出口 401， 设连 通混合容器 A1和混合容器 B2的逆流通道 5， 在逆流通道 5上设流体泵 501。

实施例 2

如图 2和图 3所示的直混对流热交换器， 其与实施例 1的区别在于： 在混 合容器 A1和混合容器 B2之间设至少一个级间混合容器 1020， 混合容器 A1依 次经每个级间混合容器 1020与混合容器 B2连通， 两个或多个逆流通道 5相互 接续依次经每个级间混合容器 1020连通混合容器 A1和混合容器 B2。

实施例 3

如图 4所示的直混对流热交换器， 其与实施例 1的区别在于： 相互连通的 混合容器 A1和混合容器 B2的组合体设为细长管道 1122， 在细长管道 1 122的 一端附近设高温流体入口 3和高温混合物出口 301，在细长管道 1122的另一端 附近设低温流体入口 4和低温混合物出口 401， 逆流通道 5连通细长管道 1 122 的一端附近混合区和细长管道 1 122的另一端附近混合区。

实施例 4

如图 5所示的直混对流热交换器， 其与实施例 1的区别在于： 在混合容器 A1上设低温流体相变物出口 1012和 /或热低温流体出口 1013， 在混合容器 B2 上设高温流体相变物出口 1022和 /或冷高温流体出口 1023。

实施例 5

如图 6所示的直混对流热交换器， 其与实施例 1的区别在于： 高温流体入 口 3设为与发动机排气道 1008连通， 低温流体入口 4设为与液氧罐 6连通， 高温混合物出口 301设为与发动机的进气道 1007连通， 高温流体相变物出口 1022设为与液体二氧化碳收集罐 7和 /或干冰收集罐 8连通。

实施例 6

如图 7所示的直混对流热交换器， 其与实施例 1的区别在于： 相互连通的 混合容器 A1和混合容器 B2的组合体设为细长管道 1122， 在细长管道 1122的 长度方向上相互接续的设置两个或多个逆流通 道 5。

实施例 7

如图 8所示的直混对流热交换器， 其与实施例 2的区别在于： 在一个或多 个级间混合容器 1020上设流体导出口 100，以导出特定浓度或特定温度的流体 或流体相变物。

实施例 8

如图 9所示的直混对流热交换器， 其与实施例 6的区别在于： 在细长管道 1122的非两端区域上设一个或多个流体导出口 100， 以导出特定浓度或特定温 度的流体或流体相变物。

显然， 本发明不限于以上实施例， 还可以有许多变形。 本领域的普通技术 人员， 能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所 有变形， 均应认为是本发 明的保护范围。