一种热交换器及其制造方法和应用技术

本申请涉及一种热交换器及其制造方法和应用，该热交换器包括底板(1)，底板(1)设有多个第一介质流道(2)，多个第一介质流道(2)中任意两个第一介质流道(2)之间设有第二介质流道(3)；第二介质流道(3)用于通过第二介质来冷却或加热流经第一介质流道中的第一介质；第一介质流道(2)的入口与第二介质流道(3)的出口设于底板(1)的第一端面，第一介质流道(2)的出口与第二介质流道(3)的入口设于底板(1)的第二端面；第一介质流道(2)呈非线性形状。如此，引入了新的换热形式，可以提高换热效率，可以减轻热交换器重量。轻热交换器重量。轻热交换器重量。

【技术实现步骤摘要】
一种热交换器及其制造方法和应用


[0001]本申请涉及航空发动机
，特别涉及一种热交换器及其制造方法和应用。

技术介绍

[0002]飞机发动机在运行过程中，通过压缩机对气体进行压缩，然后被输送到燃烧室，与燃油混合，混合物在燃烧室被点燃后产生动力，在此过程中，发动机的温度会不断升高，温度最高的模块可以超过1500℃。因此发动机运行的同时，需要对很多内部介质进行冷却，以降低温度对发动机材料寿命带来的影响。这些介质包括发动机滑油、高压压缩机用于冷却高压涡轮的气体等。
[0003]目前，热交换器(又称散热器或换热器)已经被广泛的应用于飞机发动机对各种介质进行冷却。换热器按外观形状可以分为块状换热器和环形换热器(又称表面换热器)。
[0004]块状换热器由于几何形状和体积上的限制，需要在发动机上找到独立的空间进行安装。这对本已紧凑的发动机空间提出了很高的设计要求。同时，块状散热器的几何形状会导致利用发动机气流进行冷却的散热气对发动机的气动性产生影响。
[0005]而环形换热器可以分布在发动机风扇机匣内侧或整流罩内外侧，相较于块状散热器可以减少对安装空间的要求。环形散热器的组成主要包含了散热器底板，介质管道和翅片三部分。介质管道用来传输需要冷却的高温介质；介质管道与翅片通过底板连接并传递温度；底板光滑的一侧与风扇机匣连接，另一侧翅片暴露在外涵道冷气中，主要通过热对流降温，从而使介质温度降低。但是，现有的环形散热器为了增加换热效率，通常会在底板上增加翅片数量，从而进一步增加了散热器的重量，且目前散热器的散热形式主要基于散热器表面的翅片与冷空气对流换热，换热方式较为局限。

技术实现思路

[0006]本申请实施例提供了一种热交换器及其制造方法和应用，引入了新的换热形式，可以提高换热效率，可以减轻热交换器重量。
[0007]一方面，本申请实施例提供了一种热交换器，包括底板；
[0008]底板设有多个第一介质流道，多个第一介质流道中任意两个第一介质流道之间设有第二介质流道；第二介质流道用于通过第二介质来冷却或加热流经第一介质流道中的第一介质；
[0009]第一介质流道的入口与第二介质流道的出口设于底板的第一端面，第一介质流道的出口与第二介质流道的入口设于底板的第二端面；
[0010]第一介质流道呈非线性形状。
[0011]可选的，还包括冷却气流引导口；第二介质为冷却气流；
[0012]冷却气流引导口用于将沿第一方向流动的冷却气流向第二介质流道的入口方向引入。
[0013]可选的，第二介质流道的截面形状为V字型、圆形、椭圆形和方形中的任一种。
[0014]可选的，非线性形状为螺旋形或波浪形。
[0015]可选的，底板的第三端面设有至少一个扰流结构；第三端面位于第一端面与第二端面之间；
[0016]扰流结构包括多个对称设置的翅片，多个对称设置的翅片用于对经过的第二介质形成涡流。
[0017]可选的，扰流结构包括第一翅片、第二翅片、第三翅片和第四翅片；
[0018]第一翅片与第二翅片关于第一方向对称设置；
[0019]第三翅片与第四翅片关于第一方向对称设置；
[0020]第一翅片与第三翅片之间的夹角为钝角。
[0021]可选的，底板的第三端面设有翅片阵列；
[0022]翅片阵列包括多个间距排列的翅片，多个间距排列的翅片中每个翅片均设有缺口；多个间距排列的翅片中任意相邻两个翅片的缺口的位置交错。
[0023]可选的，缺口的形状为矩形、三角形和圆形中的任一种。
[0024]另一方面，本申请实施例提供了一种热交换器的制造方法，包括：
[0025]通过3D打印技术形成内部为晶格结构的底板；
[0026]在底板上形成多个第一介质流道；第一介质流道呈非线性形状；
[0027]在多个第一介质流道中任意两个第一介质流道之间形成第二介质流道；第二介质流道用于通过第二介质来冷却或加热流经第一介质流道中的第一介质；
[0028]在底板的第一端面形成第一介质流道的入口与第二介质流道的出口；
[0029]在底板的第二端面形成第一介质流道的出口与第二介质流道的入口。
[0030]另一方面，本申请实施例提供了一种热交换器在发动机系统中的应用，热交换器为上述的热交换器，发动机系统包括风扇罩和整流罩；热交换器用于对发动机系统中的第一介质进行换热；热交换器位于风扇罩的内侧；或；热交换器位于整流罩的内外侧。
[0031]本申请实施例提供的一种热交换器及其制造方法和应用具有如下有益效果：
[0032]通过在底板设有多个第一介质流道，多个第一介质流道中任意两个第一介质流道之间设有第二介质流道；第二介质流道用于通过第二介质来冷却或加热流经第一介质流道中的第一介质；第一介质流道的入口与第二介质流道的出口设于底板的第一端面，第一介质流道的出口与第二介质流道的入口设于底板的第二端面；第一介质流道呈非线性形状。如此，引入了新的换热形式，可以提高换热效率，可以减轻热交换器重量。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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。
[0034]图1是本申请实施例提供的一种热交换器的结构示意图；
[0035]图2是本申请实施例提供的另一种热交换器的结构示意图；
[0036]图3是本申请实施例提供的一种螺旋形第一介质流道的结构示意图；
[0037]图4是本申请实施例提供的一种沿图2中A
‑
A
’
方向的截面示意图；
[0038]图5是本申请实施例提供的一种第二介质流道截面形状的示意图；
[0039]图6是本申请实施例提供的一种引入外涵道气流的机制示意图；
[0040]图7是本申请实施例提供的另一种热交换器的结构示意图；
[0041]图8是本申请实施例提供的另一种热交换器的结构示意图；
[0042]图9是本申请实施例提供的一种缺口形状的翅片示意图；
[0043]图10是本申请实施例提供的一种热交换器的制造方法的流程示意图；
[0044]图11是本申请实施例提供的一种由X型晶格结构组成的螺旋式热交换器的截面示意图；
[0045]图12是本申请实施例提供的一种发动机系统的示意图；
[0046]附图标记说明：
[0047]1‑
底板；2
‑
第一介质流道；3
‑
第二介质流道；4
‑
冷却气流引导口；
[0048]5‑
扰流结构；51
‑
第一翅片；52
‑
第二翅片；53
‑
第三翅片；54
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
任一项所述的热交换器，所述发动机系统包括风扇罩和整流罩；所述热交换器用于对所述发动机系统中的第一介...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玮，庞强，
申请(专利权)人：上海涵鲲科技有限公司，
类型：发明
国别省市：