[发明专利]一种波纹排列的编织型翅片换热结构及换热器

说明书

本发明提出一种高效、轻质、紧凑型的换热结构及换热器，所述换热结构包括空气层和燃油层，空气层和燃油层交替堆栈；空气层包括纵向排列设置于第一底板(5)上的第一直肋(3)和横向排列设置的翅片(4)；第一直肋(3)之间构成多个空气通道，翅片(4)垂直于第一直肋(3)设置。燃油层包括渐缩式的导流区域(8)和纵向排列设置的第二直肋(9)，第二直肋(9)构成多个燃油通道；流经燃油通道内的燃油对空气通道内的空气进行冷却。解决高速飞行器的热障问题。在满足换热要求的同时，降低换热器重量、体积以及压力损失，以利于飞行器飞行性能以及隐身性能的提高。

技术领域

本发明属于航空发动机领域，涉及一种波纹排列的编织型翅片的强化换热结构及换热器。

背景技术

未来飞行器飞行速度越来越高，伴随的气动加热情况越来越严重，飞行器热障问题越来越突出，而利用燃油作为冷源冷却高温来流，再用冷却后的来流冷却整个飞行器是最具前景的解决方案，因此空气-燃油热交换器的性能好坏直接决定了飞行器冷却方案的成败。

在航空航天领域，对所有产品都要求重量轻、体积小，所以换热器也不例外，而作为热端流通部件，还必须要求压力损失小、工作温度高的特点。目前已经成熟应用的微通道翅片换热器都具有压力损失大和重量高等缺点，例如俄罗斯发动机31F安装在外涵道的空-空换热器，体积较大，结构并不紧凑。因此寻找一款单位体积换热量高、压力损失低、重量轻、结构紧凑的热交换器成为解决高速飞行器“热障”问题的首要目标。

发明内容

本发明的目的：提出一种高效、轻质、紧凑型的换热结构及换热器，以解决高速飞行器的热障问题。在满足换热要求的同时，降低换热器重量、体积以及压力损失，以利于飞行器飞行性能以及隐身性能的提高。

本发明的技术方案：一方面，提供一种波纹排列的编织型翅片换热结构，所述换热结构包括空气层和燃油层，空气层和燃油层交替堆栈；

空气层包括纵向排列设置于第一底板5上的第一直肋3和横向排列设置的翅片4；第一直肋3之间构成多个空气通道，翅片4垂直于第一直肋3设置；

燃油层包括渐缩式的导流区域8和纵向排列设置于第二底板17上的第二直肋9，第二直肋9构成多个燃油通道；流经燃油通道内的燃油对空气通道内的空气进行冷却；纵向为空气流动方向，横向为垂直于空气流动方向。

进一步地，翅片4沿纵向方向上下交替设置，成波浪形排列。

进一步地，靠近第一底板5的翅片4与第一底板5接触，用于破坏空气的边界层流动；位于空气通道中部且远离第一底板5的翅片4，对空气形成冲击效应，用于强化换热。

进一步地，翅片4与第一直肋3上下交错设置。

进一步地，导流区域8内设置有多个扰流柱7，用于对燃油进行阻挡和流向分配。

进一步地，多个扰流柱7叉排设置于导流区域8内。

另一方面，提供一种换热器，包括如上所述的换热结构，所述换热器还包括两个空气侧封头16、两个燃油通道封头1，上边板13、下边板14；

两个燃油通道封头1、上边板13、下边板14和换热结构构成换热器芯体15；换热器芯体15与两端的空气侧封头16构成换热器。

进一步地，换热结构内，燃油通道中燃油流动方向与空气通道内空气流动方向平行，且方向相反。

本发明的有益效果：

波纹交错排列的编织型翅片换热结构及换热器具有单位体积换热量大、压力损失小、结构紧凑、质量轻等优点。

其充分利用了强化换热原理，拥有较高的比表面换热面积条件下，利用横向翅片破坏流体附面层的层流流动，并能形成微冲击，强化换热效果直肋结构大幅提高，另外，由于横向翅片的厚度相比通道高度较小，气流压力损失与普通板翅式换热器相比能减少50％以上。