一种换热器的制作方法

1.本实用新型涉及换热设备技术领域，尤其涉及一种换热器。


背景技术：

2.微型燃机是一种回流式燃烧室形式的涡轮发动机，涡轮发动机一般包括压缩机、燃烧室和涡轮机三大部分。通常微型燃机的燃烧室的外面配置有换热器，换热器用于预热进气及降低排气温度，减少氮氧化物的排放，同时提升涡轮发动机的热效率。
3.目前，应用于微型燃机的换热器一般由多个间隔或嵌套的换热单元堆叠而成，其结构复杂，体积臃肿，换热效率低。为了提高换热效率，一般通过增加堆叠的换热单元的数量来实现，这就使得换热器体积和重量的增加，这显然不符合微型燃机的使用需求。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种换热器，以解决现有技术中存在的换热器存在的结构复杂、换热效率低的问题。
5.如上构思，本实用新型所采用的技术方案是：
6.一种换热器，包括换热主体和两个相对设置的第一环状结构，所述换热主体包括多个呈螺旋状分布且连接于两个所述第一环状结构之间的换热管，所述换热管包括外管和设置于所述外管内的内管，所述内管和所述外管之间形成第一流体流道，所述内管形成第二流体流道，每个所述第一环状结构内均具有第一通道和第二通道，每个所述第一通道均连通于多个所述第一流体流道，每个所述第二通道均连通于多个所述第二流体流道。
7.进一步地，所述换热管还包括换热结构，所述换热结构包括多个沿所述内管的周向间隔设置的换热翅片，所述换热翅片一部分位于第二流体流道内，另一部分位于所述第一流体流道内。
8.进一步地，所述换热翅片为弧形翅片。
9.进一步地，所述换热翅片的厚度为0.3mm。
10.进一步地，所述外管和所述内管的径向截面均为椭圆环形截面。
11.进一步地，所述外管和所述内管的壁厚均为0.3mm。
12.进一步地，所述换热器还包括两个相对设置的第二环状结构，两个所述第一环状结构均位于两个所述第二环状结构之间，每个所述第二环状结构均具有第三通道，每个所述第三通道连接于对应的所述第二通道。
13.进一步地，两个所述第一环状结构上分别开设有热流体进口和热流体出口，所述热流体进口和所述热流体出口分别连通于对应的所述第一通道；两个所述第二环状结构上分别开设有冷流体进口和冷流体出口，所述冷流体进口和所述冷流体出口分别连通于对应的所述第三通道，所述热流体进口和所述冷流体出口位于所述换热主体轴向的同一侧。
14.进一步地，所述换热主体、两个所述第一环状结构和两个所述第二环状结构一体加工成型。
15.本实用新型的有益效果为：
16.本实用新型提出的换热器，换热主体包括多个呈螺栓状分布且均连接于两个第一环状结构之间的换热管，不仅能够增加换热面积，而且能够增强流体在换热管中的湍流效果，从而提高换热效率。而且多个换热管呈螺栓状设置，能够减少该换热器的体积，并且结构简单。
附图说明
17.图1是本实用新型提供的换热器第一视角的结构示意图；
18.图2是本实用新型提供的换热器第二视角的结构示意图；
19.图3是本实用新型提供的换热器的剖视示意图；
20.图4是图3中a处的局部放大示意图。
21.图中：
22.1、第一环状结构；101、热流体进口；11、连接管；
23.2、换热主体；21、换热管；211、外管；212、内管；213、换热翅片；201、第一流体流道；202、第二流体流道；
24.3、第二环状结构；301、冷流体进口；302、冷流体出口。
具体实施方式
25.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。
26.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
28.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
29.如图1至图4所示，本实施例提供一种换热器，该换热器主要用于微型燃机的进出气的热量之间的交换，以对进气进行预热及降低排气的温度，减少氮氧化物的排放，减少对
环境的污染。当然，该换热器还以用于其他具有换热需求的场合，在此不做具体限定。
30.具体地，该换热器包括换热主体2和两个相对设置的第一环状结构1。其中，换热主体2包括多个呈螺旋状分布且连接于两个第一环状结构1之间的换热管21，换热管21包括外管211和设置于外管211内的内管212，内管212和外管211之间形成第一流体流道201，内管212形成第二流体流道202，每个第一环状结构1内均具有第一通道和第二通道，每个第一通道均连通于多个第一流体流道201，每个第二通道均连通于多个第二流体流道202。
31.可以理解的是，上述换热主体2包括多个呈螺旋状分布且均连接于两个第一环状结构1之间的换热管21，能够增加换热面积，且能够增加流体在换热管21中的湍流程度，从而使得该换热器具有较高的换热效率，且结构简单，体积小。
32.如图1和图2所示，该换热器还包括两个相对设置的第二环状结构3，两个第一环状结构1均位于两个第二环状结构3之间，每个第二环状结构3均具有第三通道，每个第三通道连接于对应的第二通道。在本实施例中，构成换热器的换热主体2、两个第一环状结构1和两个第二环状结构3一体加工成型。具体地，该换热器采用增光铺粉增材制造技术一体制造成型，激光铺粉增材制造技术，又称为激光3d打印技术，具有柔性化、易于实现智能化、生产周期短、适宜加工结构复杂零件和生产零件力学性能好等特点。
33.进一步的，两个第一环状结构1上分别开设有热流体进口101和热流体出口，热流体进口101和热流体出口分别连通于对应的第一通道；两个第二环状结构3上分别开设有冷流体进口301和冷流体出口302，冷流体进口301和冷流体出口302分别连通于对应的第三通道。可以理解的是，热流体进口101、与热流体进口101连通的第一通道、第一流体通道201、与热流体出口连通的第一通道以及热流体出口形成热流体流道。冷流体进口301、与冷流体进口301连通的第三通道、一个第一环状结构1的第二通道、第二流体通道202、另一第一环状结构1的第二通道、与冷流体出口302连通的第三通道及冷流体出口302形成冷流体通道。冷流体和热流体在换热管21内通过内管212的管壁进行热交换。
34.进一步优选地，热流体进口101和冷流体出口302位于换热主体2的同一侧，可以理解的是，设置有热流体出口的第一环状结构1和设置有冷流体出口302的第二环状结构3位于换热主体2的同一侧，设置有热流体进口101的第一环状结构1和设置有冷流体出口302的第二环状结构3位于换热主体2的同一侧，此时冷流体和热流体在换热管21中的流动方向相反，有利于进一步提高换热效率。此外，热流体流道还能够与经过多个换热管21形成的空间内向燃烧室流动的冷流体再次进行热交换，进一步提高换热效果。
35.进一步地，上述热流体进口101和热流体出口均设置有多个，多个热流体进口101均连通于对应的第一通道，多个热流体出口均连通于对应的第一通道。此外，该换热器还包括多个连接管11，每个连接管11连接一个热流体出口。上述冷流体进口301和冷流体出口302均设置有多个，多个冷流体进口301均连通于对应的第三通道，多个冷流体出口302均连通于对应的第三通道。通过上述设置，能够进一步增强在冷流体在冷流体通道内流动时流态的复杂化，进一步增强热流体在热流体通道内流动时流态的复杂化，提高换热效率。
36.进一步地，在本实施例中，上述第一环状结构1和第二环状结构3的径向截面均为椭圆环形截面。具体地，第一环状结构1的径向截面的内壁形成的椭圆形的长轴为18mm，短轴为10mm，第二环状结构3的径向截面的内壁形成的椭圆形的长轴为12.4mm，短轴为4.4mm。当然在其他实施例中，第一环状结构1和第二环状结构3的结构均可根据实际需要进行设
置，比如第一环状结构1和第二环状结构3的径向截面还可均为圆环形截面。
37.如图3和图4所示，换热管21还包括换热结构，换热结构包括多个沿内管212的周向间隔设置的换热翅片213，换热翅片213一部分位于第二流体流道202内，另一部分位于第一流体流道201内。通过设置换热翅片213，不仅能够增加换热面积，而且能够进一步增加第一流体流道201和第二流体流道202内的流体的湍流程度，从而提高换热效率。进一步地，换热翅片213为弧形翅片，相比平板翅片，能够在沿内管212径向的长度相同的情况下，增加换热面积。此外，进一步优选地，在本实施例中，换热翅片213的厚度为0.3mm，既能保证换热翅片213具有足够的强度，又能使得换热翅片213的厚度相对较薄，提高换热效果。
38.需要说明的是，在本实施例中，在内管212上增加换热翅片213仅为增强换热效果，当然在其他实施例中，还可以通过改变换热主体2的多个换热管21的螺旋螺距或改变内管212和外管211的结构或在内管212和外管211上均设置强化湍流的凹凸结构来增强换热效果。
39.进一步地，在本实施例中，外管211和内管212的径向截面均为椭圆环形截面。当然在其他实施例中，外管211和内管212的径向截面还可均为圆环形截面、矩形环截面等。进一步地，在本实施例中，外管211的径向截面的内壁形成的椭圆形的长轴为18mm，短轴为10mm。内管212的径向截面的内壁形成的椭圆形的长轴为12.4mm，短轴为4.4mm。此外，在本实施例中，内管212和外管211的壁厚均为0.3mm，既能保证具有足够的结构强度，又能够提高换热效果。需要说明的是，在其他实施例中，内管212的壁厚、外管211的壁厚、内管212的形状及外管211的形状均可根据实际需要进行设置。
40.综上，本实施例提供的换热器，换热主体2包括多个呈螺栓状分别且均连接于两个第一环状结构1之间的换热管21，不仅能够增加换热面积，而且能够增强流体在换热管21中的湍流效果，从而提高换热效率。此外，该换热器结构简单，而且多个换热管21呈螺栓状设置，能够减少该换热器的体积。
41.以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施方式限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。