一种包含紧凑型叠层转弯段结构的换热芯体及换热器制造技术

本发明专利技术公开了一种包含紧凑型叠层转弯段结构的换热芯体及换热器，包括复合叠层转弯结构，复合叠层转弯结构由引导流体平滑流动的弧形流道和引导流体至角区的角形流道交叉层叠形成，弧形流道、角形流道均由多根平行的肋条构成，弧形流道与角形流道的肋条之间搭接。本发明专利技术满足流体转弯功能的同时，提升了单位体积内散热面积，具有小流阻、强换热、高耐压、质量轻的优异特性。轻的优异特性。轻的优异特性。

【技术实现步骤摘要】
一种包含紧凑型叠层转弯段结构的换热芯体及换热器


[0001]本专利技术属于换热设备
，涉及一种包含紧凑型叠层转弯段结构的换热芯体及换热器，换热效率高、质轻，适用于航空发动机。

技术介绍

[0002]在进行换热器设计的过程中，特别是针对航空航天的应用场合，安装空间位置有限，接口位置相对固定，因此散热器在进行流道设计时候往往面临以下情况：进出口布置在同侧，并且在流动过程中需要在中间区域进行180
°
翻转，如图1所示。
[0003]换热器是通过一定设计构造出换热通道，实现冷热流体之间热交换的装置。现有的换热结构可大体分为两类，一类是管壳式换热器，以圆管为结构单元，冷热流体按流体域分为管程和壳程。另一类是板式、板翅式换热器等，这类产品包含隔板、翅片等，隔板为一次换热表面，翅片为二次换热表面。
[0004]现有技术大多都是约束在直通道内进行流体方向的偏转，或者利用叉排肋柱结构实现流体在流道内的翻转，如图2所示。这个过程中换热并不会得到强化。因为一方面直通道结构并没有较大的换热面积，另一方面对流体边界层也没有形成破坏，对流换热系数也不会得到提升。因此，针对单位体积换热量要求较高的场合，这种导流结构无法满足使用要求，需要通过一定手段对转折处的结构形式进行优化。
[0005]叉排肋柱结构相对于直通道来说，对流体边界层能够形成破坏，从而提高对流换热系数。但使用过程中受加工工艺的限制，单位体积内能形成的换热面积依然有限。加工工艺一般可选用机械铣加工或电化学腐蚀，铣加工刀具直径和电化学腐蚀液滴直径均会影响肋柱结构的紧凑度，从而限制其换热能力。此外，叉排肋柱结构一般用于冷板，对于换热器这种多层换热单元组合的结构，受加工成本和加工难度的限制，应用受到局限。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供一种包含紧凑型叠层转弯段结构的换热芯体，满足流体转弯功能的同时，提升了单位体积内散热面积，换热效率高，具有小流阻、高耐压、质量轻的优异特性，解决了现有技术中存在的问题。
[0007]本专利技术的另一目的是，提供一种换热器。
[0008]本专利技术所采用的技术方案是，一种包含紧凑型叠层转弯段结构的换热芯体，包括复合叠层转弯结构，所述复合叠层转弯结构由引导流体平滑流动的弧形流道和引导流体至角区的角形流道交叉层叠形成，弧形流道、角形流道均由多根平行的肋条构成，弧形流道与角形流道的肋条之间搭接。
[0009]进一步的，所述弧形流道为同心的圆弧形、扇形或椭圆弧形。
[0010]进一步的，所述角形流道由直线和直角组成，或者由直线、锐角和钝角组成。
[0011]进一步的，所述弧形流道与角形流道的宽度相等，对应的肋条宽度相等，对应的肋条高度相等。
[0012]进一步的，靠近内侧的所述肋条间距最小，肋条的间距从内至外逐渐增大，使得内侧到外侧的各流道中流体阻力系数逐渐降低。
[0013]进一步的，所述复合叠层转弯结构由多层弧形流道和角形流道交叉层叠形成，弧形流道和角形流道交错布置。
[0014]进一步的，所述弧形流道角形流道的侧壁添加肋柱。
[0015]进一步的，所述弧形流道与角形流道的侧壁添加球窝或球凸。
[0016]进一步的，所述弧形流道的肋条与肋条之间设有加强筋，角形流道的肋条与肋条之间设有加强筋。
[0017]一种换热器，包括上述换热芯体，换热器能够串联或并联组合，在换热芯体内实现流动方向的多次转折。
[0018]本专利技术的有益效果是：1、本专利技术复合叠层转弯结构可实现转弯段单位体积内散热面积的提升，将散热器散热性能提升20
‑
30%。
[0019]2、本专利技术与直通道以及肋柱等常规转弯段相比，紧凑型叠层转弯段结构并未带来流动阻力的显著上升，对流体实现了随流动方向逐渐偏转和引流的效果，具有小流阻、强换热的优异特性。
[0020]3、本专利技术复合叠层转弯结构根据不同材质可采用腐蚀、线切割等多种加工方式进行加工，具有较强的工程应用价值。初步试验表明，可承受20MPa的工作压力，满足航空航天领域较为苛刻的工作环境和工作压力的要求。
[0021]4、本专利技术复合叠层转弯结构具有较好的拓展性。可通过在侧壁添加柱肋结构实现进一步换热强化，易于加工。除2层叠加以外，还可多层叠加形成更大的扩展表面，增大换热面积。此外，通过对复合叠层结构上下层肋结构的变间距设置，实现流体在各通道内的均匀分配，避免流动分配不均的情况发生。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1是换热芯体的进出口布置在同侧的流道流向示意图。
[0024]图2是现有流道偏转结构示意图。
[0025]图3是本专利技术实施例复合叠层转弯结构的示意图。
[0026]图4a是图3中角形流道的结构示意图。
[0027]图4b是图3中弧形流道的结构示意图。
[0028]图5是本专利技术实施例的复合叠层转弯结构的分层流向示意图。
[0029]图6是本专利技术实施例的局部示意图。
[0030]图7是本专利技术实施例中添加柱肋的结构示意图。
[0031]图8是本专利技术实施例中添加球窝或球凸的结构示意图。
[0032]图9是本专利技术实施例中添加加强筋的结构示意图。
[0033]图10是本专利技术实施例中肋条变间距的结构示意图。
[0034]图11是本专利技术实施例3的结构示意图。
[0035]图12是图11中角形流道的结构示意图。
[0036]图13是图11中弧形流道的结构示意图。
[0037]图14是本专利技术实施例中3层叠加的复合叠层转弯结构。
[0038]图15是本专利技术实施例中4层叠加的复合叠层转弯结构。
[0039]图16是本专利技术实施例中换热器串联组合示意图。
[0040]图17是本专利技术实施例中换热器并联组合示意图。
[0041]图中，1.复合叠层转弯结构，2.弧形流道，3.角形流道，4.肋条，5.肋柱，6.球窝或球凸，7.加强筋，8.封边。
具体实施方式
[0042]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0043]实施例1，一种包含紧凑型叠层转弯段结构的换热芯体，如图3、图4a、图4b所示，包括复合叠层转弯结构1，复合叠层转弯结构1由引导流体平滑流动的弧形流道2和引导流体至角区的角形流道3交叉层叠形成，弧形流道2、角形流道3均由多根平行的肋条4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包含紧凑型叠层转弯段结构的换热芯体，其特征在于，包括复合叠层转弯结构（1），所述复合叠层转弯结构（1）由引导流体平滑流动的弧形流道（2）和引导流体至角区的角形流道（3）交叉层叠形成，弧形流道（2）、角形流道（3）均由多根平行的肋条（4）构成，弧形流道（2）与角形流道（3）的肋条（4）之间搭接。2.根据权利要求1所述一种包含紧凑型叠层转弯段结构的换热芯体，其特征在于，所述弧形流道（2）为同心的圆弧形、扇形或椭圆弧形。3.根据权利要求1所述一种包含紧凑型叠层转弯段结构的换热芯体，其特征在于，所述角形流道（3）由直线和直角组成，或者由直线、锐角和钝角组成。4.根据权利要求1所述一种包含紧凑型叠层转弯段结构的换热芯体，其特征在于，所述弧形流道（2）与角形流道（3）的宽度相等，对应的肋条（4）宽度相等，对应的肋条（4）高度相等。5.根据权利要求1所述一种包含紧凑型叠层转弯段结构的换热芯体，其特征在于，靠近内侧的所述肋条（4）间距最小，肋条（4）的间距从内至外逐渐...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗遥远，王俊伟，
申请(专利权)人：陕西益信伟创智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：