CN109059578A - 一种双螺旋盘香形管带式风冷却器 - Google Patents

一种双螺旋盘香形管带式风冷却器 Download PDF

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吴嘉峰
陈亚平
顾花朵
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    • F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
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Abstract

本发明公开了一种双螺旋盘香形管带式风冷却器，包括盘香形换热管带和翅片；盘香形换热管带呈双螺旋布置，且呈圆盘状，圆心中部呈S形圆滑过渡；盘香形换热管带具有若干个环状叠层；盘香形换热管带的两端位于直径最大部位，且均与热流体进出口管相连接；翅片为波纹形，均匀布设在相邻两个环状叠层之间。本发明的外形能与风扇匹配；无需从换热器中间引出流体进出口，从而有利于降低设备自重，紧凑且重量轻；同时，弯曲的螺旋通道有利于发挥二次流的强化传热作用，又基本上没有剧烈改变方向的局部阻力，且弯曲加工方便。

Description

一种双螺旋盘香形管带式风冷却器
技术领域
本发明涉及一种管带式换热器，特别是一种双螺旋盘香形管带式风冷却器。
背景技术
空天飞行装置的油、水和制冷剂等循环冷却工质最终都需要通过风冷却器散热。为限制载荷，风冷却器必须紧凑。常见的紧凑式换热设备多呈矩形布置，与风扇的送风区域不匹配。常用的板翅式风冷却器还存在内通道容易泄漏和封头材料较重等缺点；在一定散热负荷下，很难进一步缩小冷却器尺寸和降低自身重量。
管带式换热器是板翅式换热器的一种改良型式，消除了内通道容易泄漏的问题。但现有管带式风冷却器一般也布置呈矩形，有的需要带封头，有的是蛇形布置。即使有环形布置的管带式风冷却器也是同心圆环形布置，各并联通道长度不同且冷却器中心区域无效面积较大。管带式换热器的风道匹配、流阻降低和进一步紧凑设计等问题尚未得重视。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种双螺旋盘香形管带式风冷却器，该双螺旋盘香形管带式风冷却器其外形能与风扇匹配；无需从换热器中间引出流体进出口，从而有利于降低设备自重，紧凑且重量轻；同时，弯曲的螺旋通道有利于发挥二次流的强化传热作用，又基本上没有剧烈改变方向的局部阻力，且弯曲加工方便。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种双螺旋盘香形管带式风冷却器，包括盘香形换热管带和翅片。
盘香形换热管带呈双螺旋布置，且呈圆盘状，圆心中部呈S形圆滑过渡；盘香形换热管带具有若干个环状叠层；盘香形换热管带的两端位于直径最大部位，且均与热流体进出口管相连接。
翅片为波纹形，均匀布设在相邻两个环状叠层之间。
还包括耳状板，耳状板均布在盘香形换热管带的外圆周面上，用于固定风扇和与发动机主机结构相连接。
盘香形换热管带的两端与热流体进出口管密封焊接。
盘香形换热管带为多圆孔扁管、内翅片管和口琴管中的一种。
本发明具有如下有益效果：
1.焊缝短，不易泄漏。
2.外形与圆接近，易与风扇匹配。
3.消耗材料少且不会造成流体通道截面变化，另外无封头，不会增大局部阻力。
4.避免了从换热器中间引出流体进出口，从而有利于降低设备自重，紧凑且重量轻。
5.弯曲的螺旋通道有利于发挥二次流的强化传热作用，又基本上没有剧烈改变方向的局部阻力，且弯曲加工方便。
6.在管带间布置翅片，有效扩展换热面积，是高效低阻的换热器结构。
7.制作成型比较方便，适合采用二氧化碳保护钎焊，可以批量化生产。
附图说明
图1显示了本发明一种双螺旋盘香形管带式风冷却器的结构示意图。
其中有：1双螺旋盘香形换热管带、2翅片、3热流体进出口管、4耳状板。
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种双螺旋盘香形管带式风冷却器，包括盘香形换热管带1、翅片2和耳状板4。
盘香形换热管带呈双螺旋布置，且呈圆盘状，圆盘直径一般接近或略大于风扇叶轮直径。
盘香形换热管带具有若干个环状叠层，管带长度即热流体流道长度，由热流体散热量确定。为便于设计，除中部S圆滑过渡区域外，双螺旋的管带环状流道每半圈变化直径，由内圈向外圈环半径等差递增。
圆心中部呈S形圆滑过渡，过渡区为过圆心的直管段通过过渡圆弧光滑连接最内侧的两段圆弧，过渡圆弧半径一般为管带宽度的3-5倍，圆心角135°左右，以避免流道折角产生较大的热流体局部阻力损失，且不造成较大的漏风通道。
盘香形换热管带的两端位于直径最大部位，且均与热流体进出口管3侧壁上的矩形窗口相连接，并密封焊接。
上述盘香形换热管带优选为多圆孔扁管、内翅片管和口琴管等中的一种；材质优选为铝合金；管带宽度和厚度的选择主要根据热流体的流量，可依换热管带标准选择。
上述翅片为波纹形，均匀布设在相邻两个环状叠层之间，翅片高度即环状叠层的间距，根据风侧与热流体侧热阻的相对大小选择，以扩展风侧换热面积。翅片高度一般为6～20mm，风侧热阻相对较大时，应采用较大的翅片高度，即强化风侧传热。
上述耳状板均布在盘香形换热管带的外圆周面上，用于固定风扇和与发动机主机结构相连接。
本发明的风冷却器截面接近于圆形，易于与风扇送风面匹配，有利于降低设备自重；管带不必设置封头，可同时降低自重和冷却工质质量；盘香形流道无折角，有利于强化换热和减小热流体压损；在双螺旋管带间布置翅片，有效扩展风侧换热面积；热流体进出口配置于冷却器两侧；冷却器可以方便串联、并联和更换；在飞行器发动机的冷却水散热过程中采用本发明，仅因将矩形散热器截面改为圆形截面和减少封头，即可比同负荷、材质、风阻的板翅式换热器减重15-40％。经双螺旋结构、翅片的进一步优化设计，本发明对风冷却器的减重效果有望达到60％。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种双螺旋盘香形管带式风冷却器，其特征在于：包括盘香形换热管带和翅片；
盘香形换热管带呈双螺旋布置，且呈圆盘状，圆心中部呈S形圆滑过渡；盘香形换热管带具有若干个环状叠层；盘香形换热管带的两端位于直径最大部位，且均与热流体进出口管相连接；
翅片为波纹形，均匀布设在相邻两个环状叠层之间。
2.根据权利要求1所述的双螺旋盘香形管带式风冷却器，其特征在于：还包括耳状板，耳状板均布在盘香形换热管带的外圆周面上，用于固定风扇和与发动机主机结构相连接。
3.根据权利要求1所述的双螺旋盘香形管带式风冷却器，其特征在于：盘香形换热管带的两端与热流体进出口管密封焊接。
4.根据权利要求1所述的双螺旋盘香形管带式风冷却器，其特征在于：盘香形换热管带为多圆孔扁管、内翅片管和口琴管中的一种。
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