CN109579051A - 网板式涡轮发动机换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种网板式涡轮发动机换热器，网板式涡轮发动机换热器包括至少两个扇形的换热单元，换热单元包括多个平行设置的换热板以及一内壳板、一外壳板，换热板为双层板结构且其内部形成燃烧空气腔，换热板设有燃烧空气进口、燃烧空气出口；内壳板由上至下依次设有一列的燃烧空气入口，外壳板上设有一列的燃烧空气排气口；换热板设有上下贯通的多个废气进口，属于同一换热单元的各层换热板上的废气进口形成多个上下通的废气通道。燃烧空气通道与废气通道在上下方向上依次交错布置，层层进行换热，充分利用废气的热量，换热效果更好。
Description
技术领域
本发明涉及涡轮发动机用换热器技术领域，具体涉及一种网板式涡轮发动机换热器。
背景技术
如授权公告号CN206582039U的实用新型专利公开的一种发动机板翅式换热器，该换热器包括外壳、散热组件、水管和法兰，外壳的两侧分别设有进水口和出水口，外壳的两端为开口，散热组件层叠一起，固定在外壳内部，谁敢分别固定在外壳两侧的进水口和出水口上。散热组件包括散热板、上盖板、下盖板、散热板。冷却水从进水口进去，流过冷却水通道，将热量带走，从出水口出来，通过热交换，达到对废气的冷却降温的目的。
上述专利提到的只是通过换热器对废气进行降温处理，还有一种涡轮发动机系统，其包括压缩机、涡轮机及燃烧器，燃烧器包括燃料喷射器和点火源。还包括利用来自涡轮机排气的废热来预热燃烧空气的换热器。换热器将热量从排出的废气传递到燃烧空气，通过热交换，不仅可达到降低废气温度的目的，还提高了燃烧空气温度，降低系统燃料消耗。如申请公布号CN104246178A公开的一种具有环形同流换热器的微型燃气涡轮机设备，该设备包括涡轮机、压缩机、换热器，换热器用于从排气流到空气流的热传递。不过，现有的换热器换热效果不是很理想。
发明内容
本发明的目的是提供一种网板式涡轮发动机换热器，以提高换热器的换热效果。
为实现上述目的，本发明网板式涡轮发动机换热器采用如下技术方案：网板式涡轮发动机换热器，包括至少两个扇形的换热单元，各换热单元围设成中空的环状体，换热单元包括多个平行设置的换热板以及一内壳板、一外壳板，换热板内侧与内壳板固定连接，换热板外侧与外壳板固定连接；
换热板为双层板结构且其内部形成燃烧空气腔，换热板靠近内壳板的一侧设有燃烧空气进口，换热板的靠近外壳板的一侧设有燃烧空气出口；内壳板由上至下依次设有一列的燃烧空气入口，外壳板上设有一列的燃烧空气排气口；各燃烧空气入口分别与属于同一换热单元的各换热板的燃烧空气进口相对应连通，各燃烧空气排气口分别与属于同一换热单元的各换热板的燃烧空气出口对应连通；
换热板设有上下贯通的多个废气进口，属于同一换热单元的各层换热板上的废气进口形成多个上下通的废气通道，上下相邻的两换热板间形成废气腔，废气腔与废气通道连通且与燃烧空气腔隔开。
进一步的，所述外壳板的外壁设有燃烧空气排气管，燃烧空气排气管与外壳板上的一列的燃烧空气排气口连通。
进一步的，所述燃烧空气排气管呈半圆管形。
进一步的，相邻的换热单元之间设有隔板，以使相邻换热单元上的废气腔隔离开。
进一步的，所述换热单元有四个。
进一步的，属于同一层的各换热板上的废气进口沿若干个同心圆分布。
进一步的，所述内壳板、外壳板均为圆弧形板。
进一步的，同一个换热板上的所述燃烧空气排气口与燃烧空气入口数量相同，且与一个换热单元的换热板数量相同。
本发明的有益效果：本发明环形板式涡轮发动机换热器，设有至少两个扇形的换热单元，各换热单元围设成中空的环状体，设置成若干个换热单元，便于制造、组装；换热单元包括多个平行设置的换热板以及一内壳板、一外壳板，换热板设有燃烧空气进口、燃烧空气出口、燃烧空气腔，以形成燃烧空气通道，换热板上设有多个废气进口，与相邻换热板之间的空间一起形成废气通道，燃烧空气通道与废气通道在空间上垂直交叉布置，层层进行换热，废气热量与燃烧空气腔接触面积大，充分利用废气的热量，换热效果更好。
附图说明
图1是本发明网板式涡轮发动机换热器的实施例1的结构示意图；
图2是图1中一换热单元的结构示意图(部分剖开)；
图3是本发明网板式涡轮发动机换热器的实施例1中内壳板的结构示意图；
图4是本发明网板式涡轮发动机换热器的实施例1中外壳板的结构示意图。
图中各标记对应的名称：1、内壳板，2、换热板，3、外壳板，4、燃烧空气排气管，5、隔板，11、燃烧空气入口，21、废气进口，22、上换热板片，23、下换热板片，31、排气口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明网板式涡轮发动机换热器的实施例1：如图1-图4所示，包括四个扇形的换热单元，各换热单元围设成中空的环状体，换热单元包括多个平行设置的换热板2以及一内壳板1、一外壳板3，换热板2内侧与内壳板1固定连接，换热板2外侧与外壳板3固定连接。
换热板2为双层板结构且其内部形成燃烧空气腔，换热板2靠近内壳板1的一侧设有一个燃烧空气进口，换热板2的靠近外壳板3的一侧设有一个燃烧空气出口。内壳板1由上至下依次设有一列的燃烧空气入口11，外壳板3上设有一列的燃烧空气排气口31。各燃烧空气入口11分别与属于同一换热单元的各换热板2的燃烧空气进口相对应连通，各燃烧空气排气口31分别与属于同一换热单元的各换热板2的燃烧空气出口对应连通。
内壳板1、外壳板3均为圆弧形板。换热板2的燃烧空气进口是与内壳板1焊接固定的，换热板2的燃烧空气出口是与外壳板3焊接固定的，只允许燃烧空气从燃烧空气入口11流入到对应的燃烧空气进口，并进入燃烧空气腔，然后从燃烧空气出口、与燃烧空气出口对应的燃烧空气排气口排出，燃烧空气是不能进入到上下相邻的换热板2之间的空间内的，防止与废气混合。
外壳板3的外壁设有燃烧空气排气管4，燃烧空气排气管4与外壳板3上的一列的燃烧空气排气口31连通。燃烧空气排气管4呈半圆管形，换热后的燃烧空气汇集至燃烧空气排气管4，由空气排气管排出。
换热板2设有上下贯通的多个废气进口21，属于同一换热单元的各层换热板上的废气进口21形成多个上下通的废气通道，上下相邻的两换热板间形成废气腔，废气腔与废气通道连通且与燃烧空气腔隔开。
具体地，换热板2的双层结构包括上换热板片22、下换热板片23，上换热板片22、下换热板片23均为片状的薄板。废气进口21可以这样形成，刚开始，上换热板片22、下换热板片23上下叠设，周围焊接，留有吹气口。换热板上开设多个通孔，然后于通孔孔沿处将上换热板片22、下换热板片23焊接，形成废气进口21，且不与上换热板片22、下换热板片23内的间隙连通。向上换热板片22、下换热板片23之间的间隙通入高压气体，使得上换热板片22、下换热板片23内膨胀变形，进而形成燃烧空气腔。同一换热单元的不同层上的换热板的废气进口21可以串通，各废气通道方向是由上至下。
相邻的换热单元之间设有隔板5，以使相邻换热单元上的废气腔隔离开。隔板5为竖向设置的，隔板5两侧面分别与两侧的各换热板固定。
同一个换热板上的所述燃烧空气排气口31与燃烧空气入口11数量相同，且与一个换热单元的换热板数量相同。
换热器工作时，高温的废气从内壳板1上的各废气进口21进入，流经上下相邻的换热板间废气腔，经各废气通道，从最下层的换热板排出。燃烧空气从布置于内壳板1上的燃烧空气入口11进入，流经换热板的燃烧空气腔，并从燃烧空气排气管4排出。涡轮机产生的高温的废气所流经的通道与燃烧空气所流经的通道是不同的通道，两者不串通但相邻，从而实现热交换，达到换热的目的。燃烧空气腔一层一层设置，废气通道设置多个，高温的废气与燃烧空气腔的腔体接触面积大，也即废气与燃烧空气的有效换热面积大，提高换热效果。换热器将废气热量传递到燃烧空气后可显著的提高涡轮发动机系统的效率，并且可有效的降低系统燃料消耗。同时也降低了废气的排放温度，兼顾节能环保的作用。
本发明网板式涡轮发动机换热器的实施例2：
本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例2中，换热单元设置成三个，各占分布圆的三分之一空间，相对围合成环状体。
本发明网板式涡轮发动机换热器的实施例3：
本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例3中，换热单元设置成两个，相对设置，从而形成环状体。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.网板式涡轮发动机换热器，其特征在于：包括至少两个扇形的换热单元，各换热单元围设成中空的环状体，换热单元包括多个平行设置的换热板以及一内壳板、一外壳板，换热板内侧与内壳板固定连接，换热板外侧与外壳板固定连接；
换热板为双层板结构且其内部形成燃烧空气腔，换热板靠近内壳板的一侧设有燃烧空气进口，换热板的靠近外壳板的一侧设有燃烧空气出口；内壳板由上至下依次设有一列的燃烧空气入口，外壳板上设有一列的燃烧空气排气口；各燃烧空气入口分别与属于同一换热单元的各换热板的燃烧空气进口相对应连通，各燃烧空气排气口分别与属于同一换热单元的各换热板的燃烧空气出口对应连通；
换热板设有上下贯通的多个废气进口，属于同一换热单元的各层换热板上的废气进口形成多个上下通的废气通道，上下相邻的两换热板间形成废气腔，废气腔与废气通道连通且与燃烧空气腔隔开。
2.根据权利要求1所述的网板式涡轮发动机换热器，其特征在于：所述外壳板的外壁设有燃烧空气排气管，燃烧空气排气管与外壳板上的一列的燃烧空气排气口连通。
3.根据权利要求2所述的网板式涡轮发动机换热器，其特征在于：所述燃烧空气排气管呈半圆管形。
4.根据权利要求1所述的网板式涡轮发动机换热器，其特征在于：相邻的换热单元之间设有隔板，以使相邻换热单元上的废气腔隔离开。
5.根据权利要求1至4任一项所述的网板式涡轮发动机换热器，其特征在于：所述换热单元有四个。
6.根据权利要求1至4任一项所述的网板式涡轮发动机换热器，其特征在于：属于同一层的各换热板上的废气进口沿若干个同心圆分布。
7.根据权利要求1所述的网板式涡轮发动机换热器，其特征在于：所述内壳板、外壳板均为圆弧形板。
8.根据权利要求1所述的网板式涡轮发动机换热器，其特征在于：同一个换热板上的所述燃烧空气排气口与燃烧空气入口数量相同，且与一个换热单元的换热板数量相同。
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