[發(fā)明專利]基于仿生的緊湊型類蜂巢結(jié)構(gòu)換熱器芯體及換熱器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010070353.4
• 申請(qǐng)日: 2020-01-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111207609B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅遙遠(yuǎn);王俊偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西益信偉創(chuàng)智能科技有限公司
• 主分類號(hào): F28D7/00
• 分類號(hào): F28D7/00;F28F1/02
• 代理公司: 西安知誠(chéng)思邁知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61237
• 代理人: 閔媛媛

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于仿生的緊湊型類蜂巢結(jié)構(gòu)換熱器芯體及換熱器，包括多個(gè)徑向拼接的直通道，直通道的外部設(shè)有封閉的殼體，相鄰的直通道內(nèi)分別通入流動(dòng)方向相反的冷介質(zhì)和熱介質(zhì)，根據(jù)介質(zhì)不同將直通道分為第一組直通道和第二組直通道，相鄰的第一組直通道和第二組直通道共用一個(gè)壁面，第一組直通道分別通過(guò)對(duì)應(yīng)的變徑轉(zhuǎn)接管與介質(zhì)管道連通，第二組直通道通過(guò)殼體與介質(zhì)管道連通。本發(fā)明對(duì)異形結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，結(jié)構(gòu)緊湊，換熱表面均為一次換熱表面，實(shí)現(xiàn)逆流換熱，換熱性能好，單位重量的換熱量高，耐壓強(qiáng)度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于換熱設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于仿生的緊湊型類蜂巢結(jié)構(gòu)換熱器芯體及換熱器。

背景技術(shù)

換熱器是通過(guò)一定的材料和加工工藝，構(gòu)造出換熱通道實(shí)現(xiàn)冷熱流體之間的熱交換。現(xiàn)有換熱器的結(jié)構(gòu)型式大體可以分為兩類，一類是管殼式換熱器，一類是板式、板翅式換熱器。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下問(wèn)題，下面對(duì)此分別進(jìn)行介紹：

管殼式換熱器由圓管、支撐板、折流板、殼體等組件構(gòu)成，流動(dòng)形式上整體來(lái)說(shuō)錯(cuò)流居多，難以實(shí)現(xiàn)完全意義上的逆流。而從換熱性能的角度來(lái)說(shuō)，逆流的換熱效果要優(yōu)于錯(cuò)流。因此，管殼式換熱器有進(jìn)一步優(yōu)化的空間。

板式、板翅式換熱器是通過(guò)中間隔板、二次換熱表面(翅片)、封條和邊框等構(gòu)成，流動(dòng)形式上順流、錯(cuò)流和逆流等均可實(shí)現(xiàn)。但構(gòu)成換熱通道時(shí)，二次換熱表面相對(duì)于一次換熱表面(中間隔板)，與介質(zhì)之間的溫差更小，換熱效果也會(huì)變?nèi)酢Ｗ罾硐氲那闆r是所有換熱表面均為一次換熱表面，這樣換熱器的結(jié)構(gòu)形式將會(huì)變得更為緊湊，并且對(duì)減重也能發(fā)揮一定的作用；但現(xiàn)有的板式、板翅式結(jié)構(gòu)無(wú)法實(shí)現(xiàn)此效果。

針對(duì)航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，除了對(duì)換熱性能和流動(dòng)性能較為關(guān)注以外，對(duì)換熱器重量也是極為關(guān)注的。對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，換熱器的減重就意味著能夠提高推重比。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)渦前溫度不斷上升，推重比需求不斷上升，急需高緊湊度、并且能夠利用更少材料實(shí)現(xiàn)換熱的新結(jié)構(gòu)型式的換熱器。而過(guò)去的管殼式和板式、板翅式換熱器的結(jié)構(gòu)形式，部分是受制于加工工藝，不一定是從換熱性能上來(lái)說(shuō)最優(yōu)的結(jié)構(gòu)，都有進(jìn)一步發(fā)展和優(yōu)化的空間。隨著加工技術(shù)手段的發(fā)展，新型仿生結(jié)構(gòu)換熱器能夠在原先的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化和發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)更輕質(zhì)高效的換熱。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于仿生的緊湊型類蜂巢結(jié)構(gòu)換熱器芯體，對(duì)異形結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，結(jié)構(gòu)緊湊，換熱表面均為一次換熱表面，實(shí)現(xiàn)逆流換熱，換熱性能好，單位重量的換熱量高，耐壓強(qiáng)度高，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。

本發(fā)明的另一目的是，提供一種包含上述芯體的換熱器。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于仿生的緊湊型類蜂巢結(jié)構(gòu)換熱器芯體，包括多個(gè)徑向拼接的直通道，直通道的外部設(shè)有封閉的殼體，相鄰的直通道內(nèi)分別通入流動(dòng)方向相反的冷介質(zhì)和熱介質(zhì)，根據(jù)介質(zhì)不同將直通道分為第一組直通道和第二組直通道，相鄰的第一組直通道和第二組直通道共用一個(gè)壁面，第一組直通道分別通過(guò)對(duì)應(yīng)的變徑轉(zhuǎn)接管與介質(zhì)管道連通，第二組直通道通過(guò)殼體與介質(zhì)管道連通。

進(jìn)一步的，所述第一組直通道的進(jìn)口端通過(guò)對(duì)應(yīng)的變徑轉(zhuǎn)接管與介質(zhì)管道的進(jìn)口管連接，第一組直通道的出口端通過(guò)對(duì)應(yīng)的變徑轉(zhuǎn)接管與介質(zhì)管道的出口管連接，進(jìn)口管、出口管均與第一組直通道同軸線。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)口管、出口管均穿出殼體，且與殼體密封連接。

進(jìn)一步的，所述第二組直通道和第一組直通道交錯(cuò)分布，介質(zhì)從殼體側(cè)壁進(jìn)入殼體的內(nèi)腔，均勻流入所有第二組直通道，再?gòu)臍んw的另一相對(duì)側(cè)壁流至介質(zhì)管道。

進(jìn)一步的，所述直通道的截面為直線和/或曲線組成的封閉形狀。

進(jìn)一步的，所述直通道的截面為正三角形、矩形、正五邊形、正六邊形或其它多邊形中的任意一種。

進(jìn)一步的，所述直通道的截面為扇形、橢圓形、圓形或其它帶弧線形狀中的任意一種。