热交换器和包括这样的热交换器的用于冷却流体的系统技术方案

一种管状热交换器(10)，包括：流体循环室(20)，其用于被供以被称为外部流体的，达到第一温度的第一流体；热交换矩阵(30)，其被容纳在所述循环室内并由多个热交换管(31)形成，每个热交换管都包括彼此嵌套的至少一对管道(32；33)，管道沿被称为纵向方向的方向延伸，并且限定：用于流体循环的通道，其被称为内部通道(32c；33c)，并适合能够被供以称为内部流体的，达到第二温度的第二流体；以及用于流体循环的通道，其被称为中间通道(32d；33d)，并适合能够被供以称为中间流体的，到达第三温度的第三流体，第三温度与所述第一温度不同。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热交换器和包括这样的热交换器的用于冷却流体的系统
本专利技术涉及一种热交换器，并且更具体地涉及一种用于空中或轨道运输交通工具的管状热交换器。本专利技术也涉及一种包括这样的热交换器的用于冷却流体的系统。本专利技术也涉及一种用于配备有这样的冷却系统的空中或轨道运输交通工具的机舱的空调系统。
技术介绍
飞行器机舱的环境控制系统，以“环境控制系统”的首字母缩写词ECS广为人知，旨在向飞行器的机舱(通常指飞行器的任何内部空间，其空气的压力和/或温度必须受控制，诸如客舱、驾驶舱、货舱等)提供处于受控压力和/或温度下的空气。为此，已知的做法是从飞行器的推进发动机获取高压空气并使用多个装置处理该空气以使其达到与机舱的需要相适应的温度和压力。在这些设备项中，有至少一个空气/空气热交换器，其目的在于通过在该热空气流和冷空气流之间实现热交换来冷却从飞行器的推进发动机获取的空气。因而，这样的热交换器通常包括热回路和横向冷回路，它们被配置成能够确保由热回路输送的空气流(在下文中也称为热通路)和由冷回路输送的冷空气流(在下文中也称为冷通路)之间的热交换。例如，冷回路可以由从发动机二次流获取的空气流供应，称为风扇空气，其温度接近飞行器的外部环境，因此在飞行中可能达到的温度约为-50℃，压力约为200毫巴。冷回路也可以由从飞行器的进气口获取的空气流供应，该空气流供应空气通道，以冲压空气(RAMair)的名称更广为人知。热回路可以由来自推进发动机的空气直接供应，也可以由来自发动机且已经由空调系统的上游设备部分处理的空气供应。在电动空调系统的情况下，热回路可以由从飞行器外部获取并由合适的压缩机压缩的空气供应。目前在飞行器上使用的大多数热交换器由翅片或板式热交换器组成。这些交换器由大致矩形形状的热交换室形成并且包括翅片的堆叠层，例如波纹翅片，翅片堆叠层形成堆叠的循环通道，循环通道在从一层到另一层垂直的方向上交替地延伸。因而，供应交换器的一个面的热通路在不同层的通道中循环，而供应交换器的垂直面的冷通路在介于热通路的两个通道之间的横向通道中循环。这种架构使得可能在交换器的整个长度上将每个热通道插入两个冷通道之间，因此确保两种流体之间的热交换。申请人名下的国际申请WO201802171描述了这样的热交换器。这些热交换器使得可能冷却从发动机获取的空气或由专用压缩机压缩的环境空气，然后再由空调系统的其他设备进行处理，以便能够供应飞行器的机舱。交换器的冷却能力与其尺寸成正比。然而，热交换器的尺寸和重量是飞行器制造商的两个关键特征，他们不断寻求尽可能限制热交换器的重量和体积，同时追求高冷却性能。因此，专利技术人寻求一种新的解决方案，使得可能增加交换器内的交换表面，同时尽可能地限制交换器的尺寸。本专利技术人特别寻求开发一种热交换器，该热交换器不仅可用于运输交通工具(诸如飞行器)的空调系统，而且可用于需要通过来自冷流体源的冷流体冷却来自热流体源的热流体的所有类型的冷却系统。因此，本专利技术不是仅限于旨在用于空调系统的热交换器，而且还涉及旨在用于所有类型的热交换应用的热交换器。
技术实现思路
本专利技术的目标本专利技术的目标在于提供一种克服至少一些已知解决方案的缺点的热交换器。本专利技术的目标特别在于在至少一个实施例中提供一种使得可能优化交换表面的热交换器。本专利技术的目标也在于在至少一个实施例中提供一种与现有热交换器相比尺寸减小的交换器。本专利技术的目标也在于在至少一个实施例中提供一种压降较小的交换器。本专利技术的目标也在于在至少一个实施例中提供一种可以嵌入流体循环管道中，以便使这样的管道功能化，因而减小系统的尺寸的交换器。本专利技术的目标也在于提供一种配备有根据本专利技术的热交换器的系统，以通过冷流体来冷却热流体。本专利技术的目标也在于提供一种配备有根据本专利技术的热交换器的空调系统。本专利技术的目标也在于提供一种配备有根据本专利技术的空调系统的空中或轨道运输交通工具。本专利技术的公开内容为此，本专利技术涉及一种热交换器，包括：-流体循环室，其包括用于被供以被称为外部流体的，达到第一温度的第一流体的流体进口和流体出口，-热交换矩阵，其被容纳在所述循环室内并由多个热交换管形成，每个热交换管都包括彼此嵌套的至少一对管道，分别称为内部管道和外部管道，至少一对管道沿被称为纵向方向的方向延伸，并且限定○用于流体循环的通道，其被称为内部通道，由所述内部管道界定，并且适合能够被供以称为内部流体的，达到第二温度的第二流体，以及○用于流体循环的通道，其被称为中间通道，由所述内部管道和所述外部管道之间的管道间空间界定，并适合能够被供以称为中间流体的，到达第三温度的第三流体，第三温度与所述第一温度不同。根据本专利技术的热交换器的特征在于，至少一个热交换管——特别是每个热交换管——包括至少两对嵌套管道，所述嵌套管道对通过至少一个横向间隔件彼此连接。根据本专利技术的热交换器具有包括热交换矩阵的特定构造，热交换矩阵由被容纳在流体循环室内的多个热交换管形成，其中，至少一个热交换管包括至少两对彼此嵌套的管道。这样的热交换矩阵构造具有获得双重热交换表面的优点，因而在减小所述热交换器的尺寸的同时增大热交换表面。更特别地，根据本专利技术的热交换器包括达到第一温度的流体在其中循环的腔室。分别包括至少一对彼此嵌套的管道的多个热交换管被布置在该腔室内。每个管都包括由被容纳在外部管道内的内部管道限定的至少一对管道，这至少一对管道分别界定内部通道和管道间中间通道。而且，每个通道(分别是内部通道和中间通道)都可以被供以专用流体。根据本专利技术，所述外部和内部管道彼此嵌套，以便允许中间流体在由管道间空间界定的中间通道内循环，并允许内部流体在由内部管道界定的内部通道内循环。内部管道在内部流体和中间流体之间形成热交换表面，而外部管道在供应腔室的外部流体与中间流体之间形成热交换表面。因此，嵌套管道形成用于中间流体的双重热交换表面。因而，在中间管道内循环的中间流体可以被在内部通道内循环的内部流体与在流体循环室内循环的外部流体两者加热或冷却(取决于内部、中间和外部流体的温度)。因此，由根据本专利技术的热交换器的特定结构所允许的这种双重热交换使得可能以比现有技术的系统更好的效率来冷却和/或加热中间流体。根据本专利技术，嵌套管道的构造不仅使得可能形成双重热交换区，而且也使得可能减小交换器的尺寸。特别地，双重热交换具有减少交换器内的热交换管的数量的优点，同时从与现有交换器等效的交换表面获益。根据本专利技术的交换器使得与现有交换器相比可能增大交换表面，因此以等效尺寸获得更高效的热交换器，或者以等效性能获得较小尺寸。根据本专利技术，用于分别供应一对嵌套管道的所述内部通道和所述流体循环室的所述内部和外部流体来自相同的流体源。因而，所述外部流体和内部流体具有相同的性质并且可以达到相同的温度。内部流体和外部流体因而包围在中间通道中循环的中间流体。因此，中间流体在由内部管道界定的内壁处和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热交换器(10)，包括：/n-流体循环室(20)，所述流体循环室包括用于被供以被称为外部流体的，达到第一温度的第一流体的流体进口(21)和流体出口(22)，/n-热交换矩阵(30)，所述热交换矩阵被容纳在所述循环室(20)内并由多个热交换管(31)形成，每个热交换管都包括彼此嵌套的至少一对管道(32；33)，分别称为内部管道(32a；33a)和外部管道(32b；33b)，所述至少一对管道沿被称为纵向方向(70)的方向延伸，并且限定/n○用于流体循环的通道，所述通道被称为内部通道(32c；33c)，由所述内部管道(32a；33b)界定，并且适合能够被供以称为内部流体的，达到第二温度的第二流体，以及/n○用于流体循环的通道，其被称为中间通道(32d；33d)，由所述内部管道(32a；33a)和所述外部管道(32b；33b)之间的管道间空间界定，并适合能够被供以称为中间流体的，到达第三温度的第三流体，所述第三温度与所述第一温度不同，/n其特征在于，至少一个热交换管(31)包括至少两对嵌套管道(32；33)，所述嵌套管道对通过至少一个横向间隔件(40)彼此连接。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181128 FR 18719901.一种热交换器(10)，包括：
-流体循环室(20)，所述流体循环室包括用于被供以被称为外部流体的，达到第一温度的第一流体的流体进口(21)和流体出口(22)，
-热交换矩阵(30)，所述热交换矩阵被容纳在所述循环室(20)内并由多个热交换管(31)形成，每个热交换管都包括彼此嵌套的至少一对管道(32；33)，分别称为内部管道(32a；33a)和外部管道(32b；33b)，所述至少一对管道沿被称为纵向方向(70)的方向延伸，并且限定
○用于流体循环的通道，所述通道被称为内部通道(32c；33c)，由所述内部管道(32a；33b)界定，并且适合能够被供以称为内部流体的，达到第二温度的第二流体，以及
○用于流体循环的通道，其被称为中间通道(32d；33d)，由所述内部管道(32a；33a)和所述外部管道(32b；33b)之间的管道间空间界定，并适合能够被供以称为中间流体的，到达第三温度的第三流体，所述第三温度与所述第一温度不同，
其特征在于，至少一个热交换管(31)包括至少两对嵌套管道(32；33)，所述嵌套管道对通过至少一个横向间隔件(40)彼此连接。


2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，至少一个热交换管(31)包括至少两对嵌套管道(32；33)，所述嵌套管道的所述中间通道(32d；33d)由相同的中间流体分配器(50)供应。


3.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，至少一对嵌套管道(32；33)的至少一个内部管道(32a；33a)穿过所述中间流体分配器(50)。


4.根据权利要求3所述的热交换器，其特征在于，至少一对嵌套管道(32；33)的至少一个内部管道(32a；33a)穿过所述中间流体分配器(50)并通往所述循环室(20)。


5.根据权利要求1至4中的任一项所述的热交换器，其特征在于，至少一个横向间隔件(40)...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·银格尼托，R·安吉丽，F·波尼瓦德，M·布雷戈利，G·汉斯，J·罗基，
申请(专利权)人：利勃海尔航空航天图卢兹有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR