[發明專利]一種緊湊型的高效換熱器結構

有效

• 申請號: 202110267735.0
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN112985151B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 李承陽;楊衛華;魏景濤;宣文韜;顧豪
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F28D21/00
• 分類號: F28D21/00;F28F3/02;F28F9/22;F28F13/12
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 馬玉雯

1.一種緊湊型的高效換熱器結構，其特征在于，包括換熱器外殼、內部流道結構和外部針肋片（12）；

所述換熱器外殼為中空結構，包括：長方體腔體、進口彎曲段（3）、出口彎曲段（6），進口導流段（4）和出口導流段（5）；所述長方體腔體的頂面為上板（7），底面為下板（8），該長方體腔體其中兩個相對的側面分別與進口導流段（4）和出口導流段（5）相連；另外兩個相對的側面為封閉結構，該側面的長度所在方向為外涵冷空氣流動方向（9）；所述進口導流段（4）和進口彎曲段（3）相連；所述出口導流段（5）和出口彎曲段（6）相連；

所述進口導流段（4）和出口導流段（5）為中空的三棱柱，所述三棱柱的高度與長方體腔體的高度相一致，三棱柱的橫截面為銳角為60°的直角三角形，該三棱柱由上下底面和60°銳角相對的一側面構成；所述長方體腔體的兩個側面分別與進口導流段（4）中直角相對的一側面和出口導流段（5）中直角相對的一側面相連；

所述進口彎曲段（3）、出口彎曲段（6）為中空的90°扇形體和長方體管的組合體，所述90°扇形體截面的半徑與長方體腔體的高度相等，扇形體的長度與所述三棱柱的橫截面中30°銳角相對的直角邊長度相等；在進口彎曲段（3）中，所述扇形體相鄰的直角面中一面與進口導流段（4）中30°銳角相對的一側面相連，另一面與長方體管相連作為換熱器入口（1）；在出口彎曲段（6）中，所述扇形體相鄰的直角面中一面與出口導流段（5）中30°銳角相對的一側面相連，另一面與長方體管相連作為換熱器出口（2）；

所述內部流道結構包括導流片（11）和擾流柱（10）；所述導流片（11）均勻分布在進口導流段（4）和出口導流段（5）內部，所述擾流柱（10）交錯排布在長方體腔體內部；

所述擾流柱（10）的上端面和下端面為梭形，端面的梭形是由4個半徑為r₁的圓弧組成，每個圓弧的角度為17°，每個圓弧沿著中心軸對稱分布；兩個端面的形狀大小相同，擾流柱（10）的中截面的形狀與兩個端面相同，大小成比例，組成中截面的每個圓弧半徑為r₂，其中r₁∶r₂=1:0.25~0.5；擾流柱（10）的上端面到中截面，再到下端面均為線性光滑設計，并且上端面、下端面和中截面的中心在同一條直線上；

所述外部針肋片（12）交錯排布在長方體腔體的上板（7）和下板（8）的外部。

2.根據權利要求1所述的高效換熱器結構，其特征在于，所述高效換熱器結構的材質為GH4169鎳基合金，所述換熱器外殼材料的厚度為1mm。

3.根據權利要求1所述的高效換熱器結構，其特征在于，所述圓弧的半徑r₁的范圍為15mm~18mm。

4.根據權利要求1所述的高效換熱器結構，其特征在于，所述擾流柱（10）的梭形截面包括長軸和短軸，其中長軸為長度2r₁ sin17°，短軸長度為2r₁(1-sin73°)；擾流柱（10）長軸的間距L為r₁ sin17°，短軸的間距S為4r₁ sin17°，并且18 r₁ sin17°＜ x，16 r₁ sin17°y，其中，x為長方體腔體內腔的長度，y為長方體腔體內腔的寬度；

擾流柱（10）的長軸平行于外涵冷空氣流動方向（9），按照4-5-4的規律交錯排布于長方體腔體內，總數為67個。

5.根據權利要求1所述的高效換熱器結構，其特征在于，所述導流片（11）為矩形，平行于進口導流段（4）和出口導流段（5）中60°銳角相對的一側面，等間距豎直分布于導流段中，導流片（11）長度依次遞增，與擾流柱（10）的長軸呈60°夾角；所述導流片（11）長度為0.096y~0.769y，導流片（11）間隔為0.071y~0.056y，導流片（11）數量為6~8個，其中y為長方體腔體內腔的寬度。

6.根據權利要求1所述的高效換熱器結構，其特征在于，所述導流片（11）的高度和擾流柱（10）的高度相等，并與長方體腔體內腔的高度相一致。

7.根據權利要求1所述的高效換熱器結構，其特征在于，所述外部針肋片（12）是基于正四面體的類多孔結構，以該正四面體的六個棱邊為針肋片（12），所述正四面體棱長為4mm~8mm，棱截面的直徑為0.5mm~1mm，正四面體的一條棱迎著外涵的冷空氣流動方向（9）放置，針肋片（12）的橫向間距為a，流向間距為；

所述針肋片（12）縱向分布有列，橫向按照的規律交錯排布于上板（7）和下板（8）的外側；

其中，a為正四面體棱長，x為長方體腔體內腔的長度，y為長方體腔體內腔的寬度，[ ]為取整符號。