一种燃油-空气换热器的制作方法

1.本申请涉及航空发动机技术领域，特别涉及一种燃油-空气换热器。


背景技术：

2.随着航空发动机技术的不断发展，发动机涡轮前温度急剧增加，各部件和系统的散热需求也大幅提高。一般地，对发动机部件的冷却设计是通过发动机压气机引气实现的，引气需要满足压力合适和温度合适两个条件。但是，由于压气机每级的级压比提高和合适引气位置的结构限制，使得可行位置的冷却引气压力足够但温度水平大幅提高，不能够满足对发动机部件的冷却、支点封严等要求。对于这股高温引气现有技术中便采用了燃油进行再冷却，以降低冷却气的温度。
3.如图1所示为现有的燃油-空气换热器，该燃油-空气换热器采用低温燃油冷却高温空气，结构形式为管壳式换热器，当高温的空气温度较高时，主要存在如下问题：
4.1)高温空气入口腔
①
充满高温空气，其与低温燃油腔
②
之间的管板 13两侧温差过大，比如200℃左右，使得管板13与壳11之间的焊接处产生很大的应力导致脱焊故障；
5.2)高温空气入口腔
①
与低温燃油腔
②
之间通过管板12换热，由于空气温度较高，可能使得管板接触的燃油的温度很高，导致燃油结焦。


技术实现要素：

6.本申请的目的是提供了一种燃油-空气换热器，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
7.本申请的技术方案是：一种燃油-空气换热器，所述燃油-空气换热器包括壳体、两个管板和隔板；
8.其中，所述壳体具有燃油入口、燃油出口及热空气入口、热空气出口；
9.两个所述管板设置在壳体内，从而将所述壳体内分割成横向分布的三个腔；
10.所述隔板设置在所述壳体内靠近所述热空气入口和出口的腔内，将横向分布靠近热空气入口和出口的腔分割成两个腔，从而在所述壳体内形成用于燃油流通的腔、用于热空气流入的腔和用于热空气流出的腔以及隔绝燃油流动和空气流动的腔；
11.其中，同时，自燃油流通腔和热空气流出腔之间设置多个换热管，燃油流通腔和热空气流出腔之间的管板上设置连通两腔的通气孔。
12.进一步的，所述换热管呈u形，且按预订则进行排布。
13.进一步的，所述热空气出口平行排布，且隔板平行设置在热空气入口和热空气出口之间。
14.进一步的，所述热空气入口和热空气出口以隔板对称分布。
15.进一步的，所述燃油进口和燃油出口分布在所述壳体的上下两侧，且在竖向不共线。
16.本申请提供的燃油-空气换热器通过采用双管板或多管板结构，在换热器的高温
腔和低温腔之间形成中温缓冲腔，使得中间的管板两侧的温差大幅减小，大大降低了热应力，保证了管板与壳的焊接的可靠性。采用中温缓冲腔使得燃油与热测空气之间的换热在内管板两侧较为温和，降低了燃油结焦的风险，特别是在燃油入口和管板形成的回流区内的结焦风险。
附图说明
17.为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
18.图1为现有的燃油-空气换热器示意图
19.图2为本申请的燃油-空气换热器示意图。
20.图3为本申请的燃油-空气换热器侧视图。
21.图4为本申请的燃油-空气换热器流体流路示意图。
具体实施方式
22.为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
23.为了解决燃油-空气换热器冷流体入口和热流体入口换热温差最大的位置热应力集中，以及燃油-空气换热器燃油入口处与高温空气入口处，在燃油侧由于换热壁面温度高造成燃油结焦的问题，而提出一种改进结构的燃油-空气换热器。
24.如图2所示，本申请提供的燃油-空气换热器包括：壳体21、管板22 和隔板23。其中，壳体21具有燃油入口y1(低温)、燃油出口y2及热空气入口q1、热空气出口q2。在壳体21内设有两个管板22，两管板22将壳体21内分割成横向分布的三个腔。隔板23设置在壳体21内靠近热空气入口和出口的腔内，将该腔分割成两个腔。由此在壳体21内形成四个腔，即用于燃油流通的腔
②
、用于热空气流通的腔
①
和腔
③
以及隔绝燃油流动和空气流动的腔
④
。同时，自腔
①
和腔
④
之间设置多个换热管24，腔
④
与腔
③
之间的管板22上设置连通两腔的通气孔。
25.在本申请一实施例中，换热管24呈u形，且按照一定的规则进行排布，如图3所示。
26.在本申请一实施例中，热空气入口q1、热空气出口q2平行排布，且隔板23设置在热空气入口q1、热空气出口q2之间。优选的，热空气入口q1、热空气出口q2以隔板23对称分布。
27.另外，本申请一实施例中，燃油进口y1和燃油出口y2分布在壳体21 的上下侧，且在竖向不共线。
28.如图4所示的燃油-空气散热器流路，当高温空气从热空气进口q1进入换热器腔
①
后，并进入换热管24沿管向流动，过程中与壳体21的低温燃油进行换热，通过热量交换使得空气温度降低，被冷却后的空气到达腔
④
，然后进入空气出口腔
③
并通过热空气出口q2排出换热器。在此过程中，被冷却的空气进入腔
④
后，从而在双管板24的夹层中形成换热器中温度最高的腔
①
和温度最低的腔
②
中间形成中温缓冲腔。
29.本申请提供的燃油-空气换热器通过采用双管板或多管板结构，在换热器的高温腔和低温腔之间形成中温缓冲腔，使得中间的管板两侧的温差大幅减小，大大降低了热应力，保证了管板与壳的焊接的可靠性。采用中温缓冲腔使得燃油与热测空气之间的换热在
内管板两侧较为温和，降低了燃油结焦的风险，特别是在燃油入口和管板形成的回流区内的结焦风险。
30.以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。


技术特征：
1.一种燃油-空气换热器，其特征在于，所述燃油-空气换热器包括壳体(21)、两个管板(22)和隔板(23)；其中，所述壳体(21)具有燃油入口(y1)、燃油出口(y2)及热空气入口(q1)、热空气出口(q2)；两个所述管板(22)设置在壳体(21)内，从而将所述壳体(21)内分割成横向分布的三个腔；所述隔板(23)设置在所述壳体(21)内靠近所述热空气入口和出口的腔内，将横向分布靠近热空气入口和出口的腔分割成两个腔，从而在所述壳体(21)内形成用于燃油流通的腔、用于热空气流入的腔和用于热空气流出的腔以及隔绝燃油流动和空气流动的腔；其中，同时，自燃油流通腔和热空气流出腔之间设置多个换热管(24)，燃油流通腔和热空气流出腔之间的管板(22)上设置连通两腔的通气孔。2.如权利要求1所述的燃油-空气换热器，其特征在于，所述换热管(24)呈u形，且按预订则进行排布。3.如权利要求1所述的燃油-空气换热器，其特征在于，所述热空气出口(q2)平行排布，且隔板(23)平行设置在热空气入口(q1)和热空气出口(q2)之间。4.如权利要求3所述的燃油-空气换热器，其特征在于，所述热空气入口(q1)和热空气出口(q2)以隔板(23)对称分布。5.如权利要求1所述的燃油-空气换热器，其特征在于，所述燃油进口(y1)和燃油出口(y2)分布在所述壳体(21)的上下两侧，且在竖向不共线。

技术总结
本申请提供了一种燃油-空气换热器，包括壳体、两个管板和隔板；其中，壳体具有燃油入口、燃油出口及热空气入口、热空气出口；两个管板设置在壳体内，从而将所述壳体内分割成横向分布的三个腔；所述隔板设置在所述壳体内靠近所述热空气入口和出口的腔内，将横向分布靠近热空气入口和出口的腔分割成两个腔，从而在所述壳体内形成用于燃油流通的腔、用于热空气流入的腔和用于热空气流出的腔以及隔绝燃油流动和空气流动的腔；其中，同时，自燃油流通腔和热空气流出腔之间设置多个换热管，燃油流通腔和热空气流出腔之间的管板上设置连通两腔的通气孔。本申请的换热器在高温腔和低温腔之间形成中温缓冲腔，使得管板两侧的温差大幅减小，降低了热应力。降低了热应力。降低了热应力。


技术研发人员：梁义强 姜楠 庞晓冬 刘国朝 张筱喆 杜慧鹏 梁彩云
受保护的技术使用者：中国航发沈阳发动机研究所
技术研发日：2022.04.18
技术公布日：2022/9/15