适用于航空发动机的螺旋缠绕管空油换热器制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于航空发动机的螺旋缠绕管空油换热器，包括第一环形总管、第二环形总管和螺旋缠绕管组件；第二环形总管在前后方向上同轴间隔开地设置在第一环形总管的前方；多个螺旋缠绕管组件呈周向间隔开且呈辐射状布置在第一环形总管和第二环形总管上，多个螺旋缠绕管组件螺旋缠绕地布置而形成环柱状且并联连通于第一环形总管和第二环形总管之间，从而使得航空煤油从进油口进入第一环形总管后，分别流经多个螺旋缠绕管组件，再汇聚于第二环形总管，从出油口排出并最终进入燃烧室进行燃烧，而高温高压空气由前向后横掠多个螺旋缠绕管组件与航空煤油进行换热并被冷却。本发明专利技术的结构紧凑、换热效果好，同时提高了能量的利用率且适用范围广。

【技术实现步骤摘要】
适用于航空发动机的螺旋缠绕管空油换热器
本专利技术涉及航空发动机冷却
，尤其是涉及一种适用于航空发动机的螺旋缠绕管空油换热器。
技术介绍
为了提高航空发动机的效率和推力，发动机的冷却至关重要。随着对发动机性能要求的进一步提升，要求发动机具有更高的涡轮前温度和更大的增压比，更大的增压比意味着用于冷却的高压空气的冷却品质下降，给发动机热端部件的冷却带来更大的挑战，根据技术资料统计来看，每年涡轮前温度平均提高22K，其中依靠耐温材料的提高，每年平均8K，而剩下的14K，则是由传热工作者解决的。冷却技术对提高航空发动机循环效率、增加工作可靠性、延长整机使用寿命具有重要意义。在航空发动机中布置空油换热器是一种应用前景十分广阔的方案。航空煤油燃烧前可通过空油换热器进行物理和化学吸热，在降低高压冷却空气的温度进而提高其冷却品质的同时，化学反应产生的高能小分子产物又通过在燃烧室里的燃烧，释放出吸收的热量，这样既提高了冷却效率，又提高了能量的利用率。布置在航空发动机上的换热器由于对换热器的体积和重量都有限制，因此常用的民用换热器不能直接应用于航空发动机上。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种适用于航空发动机的螺旋缠绕管空油换热器，结构紧凑、空间利用率高、换热效果好，可以有效地提高高温高压空气的冷却品质，同时还可以提高能量的利用率且适用范围广。根据本专利技术实施例的适用于航空发动机的螺旋缠绕管空油换热器，包括：第一环形总管，所述第一环形总管上设有进油口；第二环形总管，所述第二环形总管上设有出油口，所述第二环形总管与所述第一环形总管在前后方向上同轴间隔开地设置，所述第二环形总管位于所述第一环形总管的前方；螺旋缠绕管组件，所述螺旋缠绕管组件有多个，多个所述螺旋缠绕管组件的前端和后端呈周向间隔开且呈辐射状布置在所述第一环形总管和所述第二环形总管上，多个所述螺旋缠绕管组件螺旋缠绕地布置而形成环柱状且并联连通于所述第一环形总管和所述第二环形总管之间，从而使得航空煤油从所述进油口进入所述第一环形总管后，分别流经多个所述螺旋缠绕管组件，再汇聚于所述第二环形总管，从所述出油口排出并最终进入燃烧室进行燃烧，而高温高压空气由前向后横掠多个所述螺旋缠绕管组件被冷却降温后对所述航空发动机的热端部件进行冷却。根据本专利技术实施例的适用于航空发动机的螺旋缠绕管空油换热器，具有如下优点：第一、由于螺旋缠绕管空油换热器整体上呈圆环柱形，可以方便地安装在航空发动机内部的环状空间，提高了航空发动机内部空间利用率；第二、在螺旋缠绕管空油换热器工作时，飞行器自身携带的温度为330K、压力为5MPa航空煤油RP-3从进油口进入第一环形总管，分别流经多个螺旋缠绕管组件，再汇聚于第二环形总管，当温度为900K、压力为3MPa的高温高压空气由前向后横掠多个螺旋缠绕管组件时，由于航空煤油的临界温度为645.5K，临界压力为2.390MPa，此时，螺旋缠绕管空油换热器中的航空煤油处于超临界压力状态，具有超临界压力的航空煤油在拟临界温度附近时，航空煤油的热物性发生剧烈变化且具有很大的比热值，同时具有气体的扩散速率和液体的粘性及密度，因此，航空煤油的吸热能力强，高温高压空气与航空煤油间的换热效果好，能够有效降低高温高压空气的温度；第三、在螺旋缠绕管空油换热器中，总体上航空煤油由后向前流动，高温高压空气由前向后流动，航空煤油在螺旋管道组件中流动方向发生连续变化，在径向方向上产生二次环流，从而强化了螺旋缠绕管组件的传热，提高了传热系数，进一步地提高了螺旋缠绕管空油换热器的换热效能；第四、换热完成后，航空煤油从出油口排出并最终进入燃烧室进行燃烧释放出吸收的热量，可以有效地提高能量的利用率，冷却后的高温高压空气对航空发动机的热端部件进行冷却，可以有效提高冷却效率；第五、本专利技术实施例的适用于航空发动机的螺旋缠绕管空油换热器适用于多种航空发动机，例如涡喷发动机、涡扇发动机、冲压发动机、涡轮冲压组合发动机、火箭冲压组合发动机、涡轮火箭冲压组合发动机和吸气预冷发动机，适用范围广。根据本专利技术的一个实施例，所述进油口有一个或多个；所述出油口有一个或多个。根据本专利技术的一个实施例，所述螺旋缠绕管组件采用合金材料制成。根据本专利技术的一个实施例，每一所述螺旋缠绕管组件包括第一支管、第二支管和多个螺旋缠绕管，所述第一支管在径向方向上延伸且与所述第一环形总管连通；所述第二支管在径向方向上延伸且与所述第二环形总管连通；多个所述螺旋缠绕管的一端分别在径向方向上铺开排成一列且分别与所述第一支管连通，多个所述螺旋缠绕管的另一端分别在径向方向上铺开排成一列且分别与所述第二支管连通。根据本专利技术进一步的实施例，所述第一支管通过第一连接管与所述第一环形总管连通，所述第二支管通过第二连接管与所述第二环形总管连通。根据本专利技术再进一步的实施例，所述第一连接管和所述第二连接管均为多孔扁管。根据本专利技术再进一步的实施例，所述多孔扁管中包含多个彼此独立且并行的管孔，且同一所述多孔扁管的多个所述管孔中的航空煤油的流向一致。根据本专利技术进一步的实施例，多个所述螺旋缠绕管组件的所述第一支管间隔均匀，多个所述螺旋缠绕管组件的所述第二支管间隔均匀。根据本专利技术进一步的实施例，每一所述螺旋缠绕管组件中的多个所述螺旋缠绕管间隔均匀。根据本专利技术进一步的实施例，所述第一环形总管位于多个所述螺旋缠绕管组件的所述第一支管靠外的一端；所述第二环形总管位于多个所述螺旋缠绕管组件的所述第二支管靠外的一端。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为本专利技术实施例的适用于航空发动机的螺旋缠绕管空油换热器的立体示意图。图2为本专利技术实施例的适用于航空发动机的螺旋缠绕管空油换热器的轴向侧视图。图3为本专利技术实施例的适用于航空发动机的螺旋缠绕管空油换热器的局部结构示意图。图4为本专利技术实施例的适用于航空发动机的螺旋缠绕管空油换热器的第一环形总管、第一支管及第一连接管的装配图。附图标记：螺旋缠绕管空油换热器1000第一环形总管1进油口11第二环形总管2出油口21螺旋缠绕管组件3第一支管31第二支管32螺旋缠绕管33第一连接管34第二连接管35具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。下面结合图1至图4来描述本专利技术实施例的适用于航空发动机的螺旋缠绕管空油换热器1000。如图1至图4所示，根据本专利技术实施例的适用于航空发动机的螺旋缠绕管空油换热器10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于航空发动机的螺旋缠绕管空油换热器，其特征在于，包括：/n第一环形总管，所述第一环形总管上设有进油口；/n第二环形总管，所述第二环形总管上设有出油口，所述第二环形总管与所述第一环形总管在前后方向上同轴间隔开地设置，所述第二环形总管位于所述第一环形总管的前方；/n螺旋缠绕管组件，所述螺旋缠绕管组件有多个，多个所述螺旋缠绕管组件的前端和后端呈周向间隔开且呈辐射状布置在所述第一环形总管和所述第二环形总管上，多个所述螺旋缠绕管组件螺旋缠绕地布置而形成环柱状且并联连通于所述第一环形总管和所述第二环形总管之间，从而使得航空煤油从所述进油口进入所述第一环形总管后，分别流经多个所述螺旋缠绕管组件，再汇聚于所述第二环形总管，从所述出油口排出并最终进入燃烧室进行燃烧，而高温高压空气由前向后横掠多个所述螺旋缠绕管组件被冷却降温后对所述航空发动机的热端部件进行冷却。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于航空发动机的螺旋缠绕管空油换热器，其特征在于，包括：
第一环形总管，所述第一环形总管上设有进油口；
第二环形总管，所述第二环形总管上设有出油口，所述第二环形总管与所述第一环形总管在前后方向上同轴间隔开地设置，所述第二环形总管位于所述第一环形总管的前方；
螺旋缠绕管组件，所述螺旋缠绕管组件有多个，多个所述螺旋缠绕管组件的前端和后端呈周向间隔开且呈辐射状布置在所述第一环形总管和所述第二环形总管上，多个所述螺旋缠绕管组件螺旋缠绕地布置而形成环柱状且并联连通于所述第一环形总管和所述第二环形总管之间，从而使得航空煤油从所述进油口进入所述第一环形总管后，分别流经多个所述螺旋缠绕管组件，再汇聚于所述第二环形总管，从所述出油口排出并最终进入燃烧室进行燃烧，而高温高压空气由前向后横掠多个所述螺旋缠绕管组件被冷却降温后对所述航空发动机的热端部件进行冷却。


2.根据权利要求1所述的适用于航空发动机的螺旋缠绕管空油换热器，其特征在于，所述进油口有一个或多个；所述出油口有一个或多个。


3.根据权利要求1所述的适用于航空发动机的螺旋缠绕管空油换热器，其特征在于，所述螺旋缠绕管组件采用合金材料制成。


4.根据权利要求1所述的适用于航空发动机的螺旋缠绕管空油换热器，其特征在于，每一所述螺旋缠绕管组件包括第一支管、第二支管和多个螺旋缠绕管，所述第一支管在径向方向上延伸且与所述第一环形总管连通；所述第二支管在径向方向上延伸且与...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵敬春，刘东洋，冯晶森，张旋，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11