本发明属于热交换设备,涉及一种蝶形换热器。
背景技术:
1、在航空发动机热管理系统中,滑油对轴承进行润滑和冷却,燃滑油散热器用于燃油对滑油的散热冷却,维持滑油的工作温度。
2、航空发动机机匣上分布有燃油泵、滑油泵、发电机、管路等多种功能部件,这就导致了燃滑油换热器可布置的空间有限。同时航空设备对减重需求较大。燃滑油换热器的工质循环依靠滑油泵和燃油泵提供动力,用更小的泵功实现高效散热是航空发动机的热管理系统一直存在的需求。这就在换热器在满足散热性能要求的同时,对其小体积、轻量化、低流阻提出更高要求。
3、现有的燃滑油换热器结构主要有两种:
4、一种是管壳式换热器结构,如申请号为202011552510.1的发明专利中记载的一种航空燃油滑油热交换器,又如申请号为201720705581.8的实用新型专利中记载的一种新型燃滑油换热器;此类换热器结构的不足之处在于其紧凑度较低,导致其实现相同散热量需要的换热器体积较大,重量较重。
5、一种是pche(印刷电路板)换热器,如申请号为202011487343.7的发明专利中记载的一种基于pche换热技术的气体加热装置,又如申请号为202010730018.2的发明专利中记载的一种紧凑型多级串联pche换热器。此类换热器结构相对管壳式换热器紧凑度较高,体积较小,其结构包括散热芯体和转接段。但仍存在有以下不足之处:
6、1、加工工序较多。加工工序包括:散热芯体扩散焊、转接段加工、散热芯体与转接段钎焊,导致加工的时间成本和经济成本较高。
7、2、空间利用率较低。集液腔占据了较多的空间,使得换热器紧凑度较低。
8、3、集液腔和散热芯体分体加工,引入集液腔和散热芯体钎焊工序,增加了工质泄露、串腔等风险。
9、4、工质流阻较大。
10、另外,公开号为cn117490455a的发明专利同样公开了一种印刷电路板散热器,虽然相较于现有技术的换热效率有了较大的提升,但是其中的冷热介质并未实现纯逆流流动,换热效率仍存有提升空间。
技术实现思路
1、为了达到上述目的,本发明提供一种蝶形换热器,可有效减少加工工序,缩减加工成本;并且在满足相同换热需求的同时使换热器占据更小的空间,能够明显降低工质流阻,减小泵功需求;此外,本发明还通过轴对称芯体并联共用集液腔结构,进一步提高换热器紧凑度,降低换热器重量,以解决现有技术中存在的问题。
2、为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是,一种蝶形换热器,包括盖板,所述蝶形换热器为轴对称芯体并联共用集液腔结构,所述盖板分别位于所述蝶形换热器最左侧和最右侧,所述盖板之间设置有多组依次布置的冷侧工质散热单元、隔板、热侧工质散热单元,其中左侧的盖板右侧紧邻其中一个冷侧工质散热单元,右侧的盖板左侧紧邻其中一个热侧工质散热单元;所述左侧的盖板上设置有热侧工质进口、热侧工质出口;所述右侧的盖板上设置有冷侧工质进口、冷侧工质出口;所述热侧工质散热单元、冷侧工质散热单元、隔板内部均设置有热侧工质进口集液腔、热侧工质出口集液腔、冷侧工质进口集液腔、冷侧工质出口集液腔,各集液腔分别与盖板上对应的热侧工质进口、热侧工质出口、冷侧工质进口、冷侧工质出口相连通;所述热侧工质散热单元和冷侧工质散热单元均为关于各自横向放置时的中心纵轴对称的结构。
3、进一步地,所述热侧工质散热单元中的冷侧工质进口集液腔、冷侧工质出口集液腔四周设置有冷热工质隔板,所述冷侧工质散热单元中的热侧工质进口集液腔、热侧工质出口集液腔四周设置有冷热工质隔板。
4、进一步地,所述热侧工质散热单元中的冷侧工质进口集液腔、冷侧工质出口集液腔和冷侧工质散热单元中的热侧工质进口集液腔、热侧工质出口集液腔中,各集液腔与隔板之间的贯通结构采用的形状包括扇形、圆形和矩形中的一种或几种。
5、进一步地,所述热侧工质散热单元上的热侧工质进口集液腔、热侧工质出口集液腔,以及冷侧工质散热单元上的冷侧工质进口集液腔、冷侧工质出口集液腔分别具有支撑肋,所述支撑肋将所述各集液腔分割为多个流道;所述支撑肋两端分别与不同的流道隔板相连,所述流道隔板之间形成的流道将热侧工质散热单元上的热侧工质进口集液腔、热侧工质出口集液腔相连通,并且将冷侧工质散热单元的冷侧工质进口集液腔、冷侧工质出口集液腔相连通。
6、进一步地,所述流道隔板为u型,所述热侧工质散热单元、冷侧工质散热单元均通过流道隔板分割为多个u形流道,各u形流道均具有强化换热结构。
7、进一步地,所述强化换热结构的结构包括交错肋、叉排肋柱、顺排肋柱、丁苞、丁坑中的一种或几种。
8、进一步地,当强化换热结构的结构为交错肋时,肋宽0.3mm~1mm,肋高0.5 mm ~1mm,肋形状为直线型或弧形。
9、进一步地,所述热侧工质散热单元、冷侧工质散热单元的外侧均设置有封边。
10、进一步地,所述热侧工质散热单元、冷侧工质散热单元的厚度为0.5mm~5mm;所述隔板厚度为0.1mm~1mm。
11、进一步地,所述冷热工质隔板宽度为1.5mm~8mm;所述支撑肋宽度为0.2mm~0.5mm。
12、本发明的有益效果是:
13、1. 换热器采用轴对称芯体并联结构,可在相同换热量下,降低工质流动阻力。两侧对称散热单元共用一个集液腔,可提高换热器紧凑度,有一定的减重效果。
14、2. 换热器外部无集液腔,集液腔内置入换热器内部,换热器外廓尺寸减小。
15、3. 芯体流道为u型流道,热侧工质和冷侧工质进出口集液腔单列排布,可以实现换热效率最优的纯逆流流动方式。
16、4. 换热器能够通过扩散焊一体焊接成型,无其余焊接工序。简化了加工工序,节省了时间成本和经济成本;同时减少了大量焊缝,降低了工质泄露和串腔的风险,提高了可靠性。
17、5. 内置式集液腔中加入支撑肋,可通过调节支撑肋间距,调节各流道流量分配,实现换热单元间的均匀流动换热,提高换热效率。
18、6. 换热器为轴对称的蝶形结构,外观规整、美观。
1.一种蝶形换热器,包括盖板(3),其特征在于,所述蝶形换热器为轴对称芯体并联共用集液腔结构,所述盖板(3)分别位于所述蝶形换热器最左侧和最右侧,所述盖板(3)之间设置有多组依次布置的冷侧工质散热单元(6)、隔板(5)、热侧工质散热单元(4),其中左侧的盖板(3)右侧紧邻其中一个冷侧工质散热单元(6),右侧的盖板(3)左侧紧邻其中一个热侧工质散热单元(4);所述左侧的盖板(3)上设置有热侧工质进口(7)、热侧工质出口(8);所述右侧的盖板(3)上设置有冷侧工质进口(9)、冷侧工质出口(10);所述热侧工质散热单元(4)、冷侧工质散热单元(6)、隔板(5)内部均设置有热侧工质进口集液腔(11)、热侧工质出口集液腔(12)、冷侧工质进口集液腔(13)、冷侧工质出口集液腔(14),各集液腔分别与盖板(3)上对应的热侧工质进口(7)、热侧工质出口(8)、冷侧工质进口(9)、冷侧工质出口(10)相连通;所述热侧工质散热单元(4)和冷侧工质散热单元(6)均为关于各自横向放置时的中心纵轴对称的结构。
2.根据权利要求1所述的一种蝶形换热器,其特征在于,所述热侧工质散热单元(4)中的冷侧工质进口集液腔(13)、冷侧工质出口集液腔(14)四周设置有冷热工质隔板(18),所述冷侧工质散热单元(6)中的热侧工质进口集液腔(11)、热侧工质出口集液腔(12)四周设置有冷热工质隔板(18)。
3.根据权利要求1所述的一种蝶形换热器,其特征在于,所述热侧工质散热单元(4)中的冷侧工质进口集液腔(13)、冷侧工质出口集液腔(14)和冷侧工质散热单元(6)中的热侧工质进口集液腔(11)、热侧工质出口集液腔(12)中,各集液腔与隔板(5)之间的贯通结构采用的形状包括扇形、圆形和矩形中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的一种蝶形换热器,其特征在于,所述热侧工质散热单元(4)上的热侧工质进口集液腔(11)、热侧工质出口集液腔(12),以及冷侧工质散热单元(6)上的冷侧工质进口集液腔(13)、冷侧工质出口集液腔(14)分别具有支撑肋(15),所述支撑肋(15)将所述各集液腔分割为多个流道;所述支撑肋(15)两端分别与不同的流道隔板(16)相连,所述流道隔板(16)之间形成的流道将热侧工质散热单元(4)上的热侧工质进口集液腔(11)、热侧工质出口集液腔(12)相连通,并且将冷侧工质散热单元(6)的冷侧工质进口集液腔(13)、冷侧工质出口集液腔(14)相连通。
5.根据权利要求4所述的一种蝶形换热器,其特征在于,所述流道隔板(16)为u型,所述热侧工质散热单元(4)、冷侧工质散热单元(6)均通过流道隔板(16)分割为多个u形流道,各u形流道均具有强化换热结构(17)。
6.根据权利要求5所述的一种蝶形换热器,其特征在于,所述强化换热结构(17)的结构包括交错肋、叉排肋柱、顺排肋柱、丁苞、丁坑中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的一种蝶形换热器,其特征在于,当强化换热结构(17)的结构为交错肋时,肋宽0.3mm~1mm,肋高0.5 mm ~1mm,肋形状为直线型或弧形。
8.根据权利要求1~4任一项所述的一种蝶形换热器,其特征在于,所述热侧工质散热单元(4)、冷侧工质散热单元(6)的外侧均设置有封边(19)。
9.根据权利要求8所述的一种蝶形换热器,其特征在于,所述热侧工质散热单元(4)、冷侧工质散热单元(6)的厚度为0.5mm~5mm;所述隔板(5)厚度为0.1mm~1mm。
10.根据权利要求4所述的一种蝶形换热器,其特征在于,所述冷热工质隔板(18)宽度为1.5mm~8mm;所述支撑肋(15)宽度为0.2mm~0.5mm。