一种螺旋型多流体航空预冷换热器制造技术

本发明专利技术公开一种螺旋型多流体航空预冷换热器，属于换热器领域。该换热器包括主冷却燃料冷却段和辅助冷却燃料物理冷却段，主冷却燃料冷却段不仅通过主冷却燃料高温催化裂解吸热对高温空气进行冷却，还可以通过主冷却燃料物理吸热(包含显热和潜热)对高温空气进行冷却；辅助冷却燃料物理冷却段通过辅助冷却燃料物理吸热对高温空气进行冷却，高温空气依次经过主冷却燃料冷却段和辅助冷却燃料物理冷却段，从而达到冷却效果。本发明专利技术在满足换热量需求，压力恢复系数和压降的基础上，通过优化换热器结构参数，尽可能提高功重比减轻换热器的质量。质量。质量。

【技术实现步骤摘要】
一种螺旋型多流体航空预冷换热器


[0001]本专利技术属于换热器领域，特别是涉及一种螺旋型多流体航空预冷换热器。

技术介绍

[0002]轻质大功率预冷器是航空发动机热力循环中的关键组件，其作用为在极短的时间内从来流空气中吸取足够的热量，达到降低空气温度的目的。复合预冷循环发动机预冷器的设计需要在满足循环要求的基础上尽可能高的传热效率以及尽可能低的质量，从这方面来说，在满足系统流阻要求前提下传热管直径越小越好。因此，国外预冷器均采用紧凑的管壳式微通道换热器。
[0003]目前，预冷组合循环发动机主要采取的一种冷却方案为换热器预冷却。这种冷却方式是指在进气通道布置换热器，使空气经过换热器壁面，与换热器内部低温冷却剂进行对流换热，例如日本预冷却涡轮冲压发动机(Pre
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cooled Turbojet,PCTJ)、日本空气涡轮冲压膨胀循环发动机(Expander Cycle Air Turbo Ramjet Engine,ATREX)和英国佩刀发动机(Synergistic Air
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Breathing Rocket Engine,SABRE)。从上世纪80年代开始，国外对预冷组合循环发动机进行了大量的研究。国外预冷组合循环发动机的研究还存在压损过大、换热器重量大、燃料流量控制较难等问题。国内对于预冷组合循环发动机领域尚处于摸索阶段，无论是技术手段还是设计理念都在初期，对预冷组合循环发动机的系统方案的研究还存在很大的空白。
[0004]针对预冷器的设计目前还存在一些难题：<br/>[0005](1)进气道空气流过燃油通道时产生的流动阻力增大的问题，总压损失增大，是预冷型发动机的顽疾；
[0006](2)预冷器的设计中要综合考虑换热器的结构、水力、机械设计，包括换热器布局方式，换热通道尺寸参数选择，流动类型选择，换热器材料确定等问题；
[0007](3)一般来说，增强换热器换热能力的最直接方式是增加换热表面积，在安装空间无法改变条件下，只有通过缩小换热通道的水力直径，但换热器通道压降与水力直径成指数反比，无限制缩小通道尺寸对换热器性能有害无益，在压降和表面积密度之间寻找平衡点，是预冷器设计中的重点。
[0008]因此有必要设计一种全新的预冷器结构来解决以上问题。

技术实现思路

[0009]鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本专利技术提出一种新的预冷器设计结构，所述换热器在满足换热量需求，压力恢复系数和压降的基础上，通过优化换热器结构参数，尽可能提高功重比减轻换热器的质量。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种螺旋型多流体航空预冷换热器，包括主冷却燃料冷却段和辅助冷却燃料物理冷却段，所述主冷却燃料冷却段位于辅助冷却燃料物理冷却段外周，所述主冷却燃料冷却段不仅通过主冷却燃料高温催化裂解吸热对高
温空气进行冷却，还通过主冷却燃料物理吸热对高温空气进行冷却；所述辅助冷却燃料物理冷却段通过辅助冷却燃料物理吸热对高温空气进行冷却；所述换热器冷却的高温空气依次经过主冷却燃料冷却段和辅助冷却燃料物理冷却段，从而达到冷却效果；
[0011]所述主冷却燃料冷却段包括主冷却燃料冷却段一级汇流管出水管、主冷却燃料冷却段一级汇流管入水管、若干主冷却燃料冷却段二级汇流管出水管、若干主冷却燃料冷却段二级汇流管入水管和若干主冷却燃料冷却段螺旋管，所述主冷却燃料冷却段一级汇流管出水管位于主冷却燃料冷却段一级汇流管入水管外周，所述主冷却燃料冷却段一级汇流管出水管上垂直设置有若干主冷却燃料冷却段二级汇流管出水管，所述主冷却燃料冷却段一级汇流管入水管上垂直设置有若干主冷却燃料冷却段二级汇流管入水管，所述主冷却燃料冷却段螺旋管连接主冷却燃料冷却段二级汇流管出水管和主冷却燃料冷却段二级汇流管入水管；
[0012]所述辅助冷却燃料物理冷却段包括辅助冷却燃料物理冷却段一级汇流管出水管6、辅助冷却燃料物理冷却段一级汇流管入水管、若干辅助冷却燃料物理冷却段二级汇流管出水管、若干辅助冷却燃料物理冷却段二级汇流管入水管、若干辅助冷却燃料物理冷却段螺旋管，所述辅助冷却燃料物理冷却段一级汇流管出水管位于辅助冷却燃料物理冷却段一级汇流管入水管外周，所述辅助冷却燃料物理冷却段一级汇流管出水管上垂直设置有若干辅助冷却燃料物理冷却段二级汇流管出水管，所述辅助冷却燃料物理冷却段一级汇流管入水管上垂直设置有若干辅助冷却燃料物理冷却段二级汇流管入水管，所述辅助冷却燃料物理冷却段螺旋管连接辅助冷却燃料物理冷却段二级汇流管出水管和辅助冷却燃料物理冷却段二级汇流管入水管。
[0013]更进一步地，所述主冷却燃料冷却段螺旋管和辅助冷却燃料物理冷却段螺旋管采用阿基米德螺旋线。
[0014]更进一步地，所述主冷却燃料冷却段螺旋管和辅助冷却燃料物理冷却段螺旋管顺时针或者逆时针排布。
[0015]更进一步地，所述主冷却燃料冷却段螺旋管在主冷却燃料冷却段二级汇流管出水管和主冷却燃料冷却段二级汇流管入水管之间轴向均匀布置。
[0016]更进一步地，所述辅助冷却燃料物理冷却段螺旋管在辅助冷却燃料物理冷却段二级汇流管出水管和辅助冷却燃料物理冷却段二级汇流管入水管之间轴向均匀布置。
[0017]更进一步地，所述主冷却燃料冷却段一级汇流管出水管、主冷却燃料冷却段一级汇流管入水管、辅助冷却燃料物理冷却段一级汇流管出水管和辅助冷却燃料物理冷却段一级汇流管入水管为环形。
[0018]更进一步地，主冷却燃料从主冷却燃料冷却段一级汇流管入水管流入，依次流经主冷却燃料冷却段二级汇流管入水管、主冷却燃料冷却段螺旋管、主冷却燃料冷却段二级汇流管出水管和主冷却燃料冷却段一级汇流管出水管，通过主冷却燃料冷却段对高温空气进行冷却。
[0019]更进一步地，辅助冷却燃料从辅助冷却燃料物理冷却段一级汇流管入水管流入，依次流经辅助冷却燃料物理冷却段二级汇流管入水管、辅助冷却燃料物理冷却段螺旋管、辅助冷却燃料物理冷却段二级汇流管出水管、辅助冷却燃料物理冷却段一级汇流管出水管，通过所述辅助冷却燃料物理冷却段对高温空气进行冷却。
[0020]更进一步地，所述主冷却燃料冷却段的管路内壁均涂覆有高效催化剂。
[0021]更进一步地，所述若干主冷却燃料冷却段二级汇流管出水管在主冷却燃料冷却段一级汇流管出水管上周向均匀布置；所述主冷却燃料冷却段二级汇流管入水管在主冷却燃料冷却段一级汇流管入水管上周向均匀布置；所述若干辅助冷却燃料物理冷却段二级汇流管入水管在辅助冷却燃料物理冷却段一级汇流管入水管上周向均匀布置；所述若干辅助冷却燃料物理冷却段二级汇流管出水管在辅助冷却燃料物理冷却段一级汇流管出水管上周向均匀布置。
[0022]与现有技术相比，本专利技术所述的一种螺旋型多流体航空预冷换热器的有益效果是：
[0023]1、本专利技术所述的一种螺旋型多流体航空预冷换热器通过主冷却燃料冷却段和辅助冷却燃料物理冷却段两个换热段进行冷却。首先高温空气流经主冷却燃料冷却段，主冷却燃料在高效催化剂作用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种螺旋型多流体航空预冷换热器，其特征在于：包括主冷却燃料冷却段和辅助冷却燃料物理冷却段，所述主冷却燃料冷却段位于辅助冷却燃料物理冷却段外周，所述主冷却燃料冷却段不仅通过主冷却燃料高温催化裂解吸热对高温空气进行冷却，还通过主冷却燃料物理吸热对高温空气进行冷却；所述辅助冷却燃料物理冷却段通过辅助冷却燃料物理吸热对高温空气进行冷却；所述换热器冷却的高温空气依次经过主冷却燃料冷却段和辅助冷却燃料物理冷却段，从而达到冷却效果；所述主冷却燃料冷却段包括主冷却燃料冷却段一级汇流管出水管(1)、主冷却燃料冷却段一级汇流管入水管(5)、若干主冷却燃料冷却段二级汇流管出水管(2)、若干主冷却燃料冷却段二级汇流管入水管(4)和若干主冷却燃料冷却段螺旋管(3)，所述主冷却燃料冷却段一级汇流管出水管(1)位于主冷却燃料冷却段一级汇流管入水管(5)外周，所述主冷却燃料冷却段一级汇流管出水管(1)上垂直设置有若干主冷却燃料冷却段二级汇流管出水管(2)，所述主冷却燃料冷却段一级汇流管入水管(5)上垂直设置有若干主冷却燃料冷却段二级汇流管入水管(4)，所述主冷却燃料冷却段螺旋管(3)连接主冷却燃料冷却段二级汇流管出水管(2)和主冷却燃料冷却段二级汇流管入水管(4)；所述辅助冷却燃料物理冷却段包括辅助冷却燃料物理冷却段一级汇流管出水管(6)、辅助冷却燃料物理冷却段一级汇流管入水管(10)、若干辅助冷却燃料物理冷却段二级汇流管出水管(7)、若干辅助冷却燃料物理冷却段二级汇流管入水管(9)、若干辅助冷却燃料物理冷却段螺旋管(8)，所述辅助冷却燃料物理冷却段一级汇流管出水管(6)位于辅助冷却燃料物理冷却段一级汇流管入水管(10)外周，所述辅助冷却燃料物理冷却段一级汇流管出水管(6)上垂直设置有若干辅助冷却燃料物理冷却段二级汇流管出水管(7)，所述辅助冷却燃料物理冷却段一级汇流管入水管(10)上垂直设置有若干辅助冷却燃料物理冷却段二级汇流管入水管(9)，所述辅助冷却燃料物理冷却段螺旋管(8)连接辅助冷却燃料物理冷却段二级汇流管出水管(7)和辅助冷却燃料物理冷却段二级汇流管入水管(9)。2.根据权利要求1所述的螺旋型多流体航空预冷换热器，其特征在于：所述主冷却燃料冷却段螺旋管(3)和辅助冷却燃料物理冷却段螺旋管(8)采用阿基米德螺旋线。3.根据权利要求1或2所述的螺旋型多流体航空预冷换热器，其特征在于：所述主冷却燃料冷却段螺旋管(3)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯宇，刘太秋，赵孟，秦江，周建军，王振华，任勇翔，叶超，张筱喆，
申请(专利权)人：中国航发沈阳发动机研究所，
类型：发明
国别省市：