[發明專利]基于仿生的曲線肋排型微小交錯肺泡換熱器芯體及換熱器

有效

• 申請號: 201810588667.6
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108759524B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 王俊偉
• 申請（專利權）人: 陜西益信偉創智能科技有限公司
• 主分類號: F28D9/00
• 分類號: F28D9/00;F28F3/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于仿生的曲線肋排型微小交錯肺泡換熱器芯體，包括由換熱板分隔開的至少兩層介質流動空腔，每層介質流動空腔內設置有至少兩層曲線肋排，所述曲線肋排由相互平行的若干曲線肋條組成，相鄰兩層所述曲線肋排交叉設置。本發明將仿生元素融合到換熱器的設計中，設計出微小交錯肺泡換熱器，該結構從換熱系數、換熱面積兩方面提升了換熱器的性能，且結構輕巧簡便，適合用于航空航天換熱器中。

技術領域

本發明屬于換熱設備技術領域，具體涉及一種基于仿生的曲線肋排型微小交錯肺泡換熱器芯體及換熱器。

背景技術

換熱器在工業中的應用極為廣泛，要實現動力、化工、船舶、制冷和機械等領域設備的低能耗和高效運行離不開先進換熱器的設計。為提升換熱器的換熱能力，總體上有以下三種手段：提高換熱溫差、增大換熱面積、增大對流換熱系數。在無相變的換熱器中，提高換熱溫差通常通過合理布置流道例如令冷熱流體逆流來實現，增大換熱面積意味著增大換熱器總體積或減小通道截面來布置更多流道，增大對流換熱系數可以通過擾流來實現。從目前的換熱器設計來看，應用最廣泛的是管殼式換熱器和板式換熱器。其中管殼式換熱器如圖1所示，其由于體積較大、換熱效率較低而難以應用于需要輕質量、小體積換熱器的場合。板翅式換熱器的典型翅片形式如圖2所示，其中傳統的直通道板翅式換熱器內的流動缺乏足夠的擾動，波紋翅片等通道設計又使得流動產生較多的渦和死區，導致流動的形狀阻力增大并消耗更多的泵功。

在航空航天換熱器中，追求換熱效率的同時還需要保證換熱器的可靠性，即維護方便、運行可靠。當換熱器內流動的流體具有腐蝕性或沉淀、碎屑時，必須保證換熱器不易堵塞，因此換熱器的通道不能過小。

目前的多數換熱器為了提高換熱效果，有些設計體積過大造成運行重量過大，有些設計成仿生微通道但思路局限于樹狀分叉，不能適應現階段航空航天領域、電子芯片領域等高端設備中的高效換熱需求。同時傳統管殼式換熱器的換熱能力又不足以滿足當前的換熱需求。目前一些在高端領域應用的換熱器還需要良好的可靠性，單純縮小換熱器通道來增大換熱面積-體積比的途徑因此受到了阻礙，即不能通過單純減小通道尺寸來實現換熱強化。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于仿生的曲線肋排型微小交錯肺泡換熱器芯體，通過借鑒生物體肺泡的交錯、腔室間隔結構提升換熱器性能，同時可減少換熱器芯體體積，解決了現有換熱器芯體高換熱性能和微體積難以兼顧的問題。

本發明的另一目的是提供具有上述換熱器芯體的換熱器。

本發明所采用的技術方案是，基于仿生的曲線肋排型微小交錯肺泡換熱器芯體，包括由換熱板分隔開的至少兩層介質流動空腔，每層介質流動空腔內設置有至少兩層曲線肋排，所述曲線肋排由相互平行的若干曲線肋條組成，相鄰兩層所述曲線肋排交叉設置。

本發明的特點還在于：

進一步地，所述曲線肋條為兩側帶有弧度和/或角度的任意規則或不規則長條形肋條。

進一步地，所述曲線肋條為弓字形、鋸齒形或波浪形。

進一步地，每層所述曲線肋排與介質流向成一定交錯角。

進一步地，每層所述曲線肋排與流體流向之間的交錯角在20～160°之間。

進一步地，所述曲線肋條的截面為直線和/或弧線組成的任意規則或不規則的封閉圖形。

進一步地，所述每層介質流動空腔內設置2～4層曲線肋排。

進一步地，每層所述介質流動空腔內沿介質流向或與介質流向成一定角度方向還設置有擋板，所述擋板將所述曲線肋排分割為若干組。

本發明還提供一種換熱器，具有上述任一種基于仿生的曲線肋排型微小交錯肺泡換熱器芯體。