【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机引气冷却换热器
[0001]本专利技术涉及航空发动机冷却术领域,特别涉及一种航空发动机引气冷却换热器。
技术介绍
[0002]提高推力和热效率始终是航空发动机设计者所追求的目标,根据热力循环基本原理可知,提高增压比和涡轮前温度是提高推力和热效率的关键技术途径。但随着航空发动机的增压比和最高涡轮前温度不断提高,航空发动机的热防护问题面临极大挑战:一方面涡轮前温度的提高使得热端部件的冷却需求加重,另一方面总压比的提高造成冷却空气温度升高,涡轮可用冷气冷却品质进一步降低,两者共同作用使得热端部件的工作环境更加恶劣,仅依靠材料耐温水平和冷却技术的发展已无法满足如此苛刻的热防护需求。
[0003]为改善上述问题,现有的做法是通过在进气道中增设预冷装置降低压气机进气温度,减小压气机功率,提高发动机的热效率,缓解发动机热端部件的热防护问题,因此,这种方式对于扩展飞行器飞行包线以及提高发动机推重比具有重要意义。
[0004]其中,较为常见的是CCA技术(cooled cooling air,也称冷却冷却空气技术),通常CCA技术使用的热沉包括发动机外涵空气、航空煤油及冲压空气等,通过上述低温工质从高压压气机(highpressure compressor,HPC)出口引气提取热量,从而提高冷却空气的冷却品质,降低冷却引气流量和涡轮材料温度,提高发动机性能和寿命。
[0005]采用CCA技术能够大幅降低引气温度提高冷却引气品质,是解决上述问题的关键途径之一,目前已经受到了学术界和工业界的广泛关注。 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种航空发动机引气冷却换热器,其特征在于,所述换热器为空
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空换热器,所述换热器包括:进气组件(1),其上设置进气口,所述进气组件(1)整体呈环形结构;出气组件(3),其上设置出气口,所述出气组件(3)整体呈环形结构,所述进气组件(1)和出气组件(3)同轴设置;换热管束(2),其设置在所述进气组件(1)和出气组件(3)之间,所述换热管束(2)包括多个换热微管组(201),每个所述的换热微管组(201)包括并列设置的多个螺旋状换热微管(2011);所述的多个换热微管组(201)的前端沿周向间隔设置在所述出气组件(3)上,且每个所述的换热微管组(201)中的多个螺旋状换热微管(2011)的前端呈辐射状设置在所述出气组件(3)上;所述的多个换热微管组(201)的后端沿周向间隔设置在所述进气组件(1)上,且每个所述的换热微管组(201)中的多个螺旋状换热微管(2011)的后端呈辐射状设置在所述进气组件(1)上;在相邻的两个换热微管组(201)之间形成螺旋状的冷却介质通道(5);所述换热器为逆流换热器,在进行换热时,来自高压压气机的引气通过所述进气口进入所述进气组件(1)中、之后在所述换热管束(2)中与冷却介质进行换热后,通过所述出气组件(3)上的出气口排出;冷却介质通过所述冷却介质通道(5)流经所述换热器。2.根据权利要求1所述的换热器,其特征在于,所述冷却介质为外涵空气。3.根据权利要求1或2所述的换热器,其特征在于,所述进气组件(1)包括:进气集管(102),其呈环形结构;至少一个进气管(101),其与进气集管(102)连通,来自高压压气机的引气通过所述进气管(101)上的进气口进入所述进气组件(1)中;多个进气支管(103),所述的多个进气支管(103)沿周向间隔设置在所述进气集管(102)上,且所述的多个进气支管(103)呈辐射状设置在所述进气集管(102)的内侧。4.根据权利要求3所述的换热器,其特征在于,所述出气组件(3)包括:出气集管(302),其呈环形结构;多个出气支管(303),所述的多个出气支管(303)沿周向间隔设置在所述出气集管(302)上,且所述的多个出气支管(303)呈辐射状设置在所述出气集管(302)的内侧;至少一个出气管(301),其与所述出气集管(302)连通,所述出气集管(302)排出的引气通过所述出气管(301)上的出气口排出所述换热器。5.根据权利要求4所述的换热器,其特征在于,在相邻的两个出气支管(303)之间形成所述冷却介质通道(5)的冷却介质入口(501),在相邻的两个进气支管(103)之间形成所述冷却介质通道(5)的冷却介质出口(502),冷却介质从所述冷却介质入口(501)进入所述冷却介质通道(5)中,与引气进行换热后,通过所述冷却介质出口(502)排出。6.根据权利要求5所述的换热器,其特征在于,所述换热器还包括支撑筒(4),其为环形筒状结构,所述支撑筒(4)与所述进气集管(102)和出气集管(302)同轴设置,所述出气支管(303)沿周向、呈辐射状间隔设置在所述支撑筒(4)的前端外侧,所述进气支管(103)沿周向、呈辐射状间隔设置在所述支撑筒(4)的后端外侧。
7.根据权利要求6所述的换热器,其特征在于,在所述换热器中,所述冷却介质的流动方向与所述换热微管(2011)内引气的流动方向之间的夹角为15~30
°
。8.根据权利要求4或7所述的换热器,其特征在于,将所述换热器置于三维立体坐标系中,使得所述进气集管(102)和出气集管(30...
【专利技术属性】
技术研发人员:林鹏,曾宏刚,赵霄,张博,杨竹强,苏杭,
申请(专利权)人:大连理工大学宁波研究院大连理工大学,
类型:发明
国别省市:
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