[發(fā)明專利]一種基于3D打印的無支撐蜂窩式換熱單元及換熱器

在審

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• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112595145A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設計）人: 張士亨;邵乙迪;王強;何剛文;熊孝經(jīng);畢云杰
• 申請（專利權）人: 季華實驗室
• 主分類號: F28D7/00
• 分類號: F28D7/00;F28F1/38;F28F9/013
• 代理公司: 佛山市海融科創(chuàng)知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 44377
• 代理人: 陳志超;黃家豪

本發(fā)明公開了一種基于3D打印的無支撐蜂窩式換熱單元及換熱器，其中一方面，換熱單元包括外邊框和設置在所述外邊框內(nèi)的用于流通所述第一流體的管道結(jié)構；所述管道結(jié)構設置有連通外部的第一流體進出口；所述管道結(jié)構包括若干個子管道，任一所述子管道的端部同時和與所述子管道端部相鄰的另外兩個所述子管道的端部連通，以形成在豎直平面上排列分布的蜂窩狀結(jié)構；所述蜂窩狀結(jié)構的孔格形成流通第二流體的第一通孔。換熱器包括若干個上述的換熱單元。本發(fā)明提供的基于3D打印的無支撐蜂窩式換熱單元及換熱器，提高了換熱性能，并且增強了換熱器的結(jié)構強度。

技術領域

本發(fā)明屬于熱交換器技術領域，特別涉及一種基于3D打印的無支撐蜂窩式換熱單元及換熱器。

背景技術

隨著我國航空航天領域的發(fā)展，對航空發(fā)動機的動力性能和經(jīng)濟性能的要求越來越高，發(fā)動機中由于燃燒做功和零部件摩擦等原因產(chǎn)生大量的熱，若能充分利用這些熱，則有利于提高發(fā)動機的熱效率，增加燃油經(jīng)濟性，降低能源消耗。在現(xiàn)代飛機中，燃油主要被存儲在機翼中，這些燃油因在機翼中停留而冷卻，由此能夠為調(diào)節(jié)飛機燃燒室、機械和電氣系統(tǒng)的溫度提供了一種途徑，通過燃油滑油熱交換器（FCOC）在滑油和燃油之間傳遞熱能，對發(fā)動機中產(chǎn)生的熱量進行回收利用。

由于航空航天領域的特殊性，由此對換熱器的要求極為的苛刻，其不僅要求較好的換熱性能，還要求在保證換熱性能的同時盡可能的輕量化，并且結(jié)構強度和穩(wěn)定要求盡可能的高，所以換熱器尤其是緊湊型換熱器的研發(fā)對優(yōu)化航空航天發(fā)動機的能源利用，保護環(huán)境安全具有非常積極的意義。

因此，現(xiàn)有技術有待改進和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于3D打印的無支撐蜂窩式換熱單元及換熱器，提高了換熱性能，并且增強了換熱器的結(jié)構強度。

為解決其技術問題，一方面，本發(fā)明提供的基于3D打印的無支撐蜂窩式換熱單元，用于換熱器以對溫度不同的第一流體和第二流體進行熱交換，其包括外邊框和設置在所述外邊框內(nèi)的用于流通所述第一流體的管道結(jié)構；

所述管道結(jié)構設置有連通外部的第一流體進出口；

所述管道結(jié)構包括若干個子管道，任一所述子管道的端部同時和與所述子管道端部相鄰的另外兩個所述子管道的端部連通，以形成在豎直平面上排列分布的蜂窩狀結(jié)構；

所述蜂窩狀結(jié)構的孔格形成流通第二流體的第一通孔。

進一步地，上述管道結(jié)構中，位于上端和/或下端的豎直向的所述子管道的任一端部與所述外邊框連接，并且其側(cè)壁開口形成所述第一流體進出口。

進一步地，上述管道結(jié)構中，位于兩側(cè)的所述子管道為半管結(jié)構，所述半管結(jié)構的截面與所述外邊框連接。

進一步地，上述管道結(jié)構的上部、中部和下部均設有支撐板，所述支撐板呈鋸齒狀結(jié)構，所述鋸齒狀結(jié)構與所述管道結(jié)構的子管道在水平方向上的延伸形狀相同，所述鋸齒狀結(jié)構與相應的所述子管道連接，并且兩端與所述外邊框連接。

進一步地，上述支撐板的鋸齒狀結(jié)構的任一側(cè)峰部設有加強筋，所述加強筋與相應的豎直向的所述子管道連接。

進一步地，上述加強筋為三角形結(jié)構，所述三角形結(jié)構的任意兩條邊分別與所述支撐板和所述子管道連接。

進一步地，上述設于所述管道結(jié)構的上部和/或下部的所述支撐板設有支撐件，所述支撐件和所述加強筋分別設于所述支撐板的鋸齒狀結(jié)構的兩側(cè)峰部，并且所述支撐件位于所述支撐板靠近所述外邊框的一側(cè)，以與所述外邊框連接。

進一步地，上述支撐件包括基部和加強部，所述基部為矩形體結(jié)構，所述加強部為倒梯形體結(jié)構，所述基部與所述支撐板連接，所述加強部的上底面與所述外邊框連接，所述加強部的下底面與所述基部連接，所述上底面的面積大于所述下底面的面積。