CN109798800A - 波形壁热交换器 - Google Patents

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J·M·沃尔夫
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Abstract

本发明提供了一种热交换器和热交换器芯部。热交换器芯部包括在所述热交换器芯部的入口增压室和所述热交换器芯部的出口增压室之间延伸的多个柱状通道，柱状通道在单个制造过程中整体地形成。

Description

波形壁热交换器
技术领域
本公开的领域涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地说，涉及整体形成的具有波形壁的热交换器。
背景技术
至少一些熟知的热交换装置使用单独的平行板和多个例如孔板的片件以允许从已组装结构进行供应和提取。单独的板需要通过熔接、钎焊或通过并有栓接和密封的法兰来密封。此类分开组装的结构具有泄漏的风险，从而使工作流体和冷却流体混合或工作流体和冷却流体中的一个或两个损耗。热交换器的单独部件的错误组装可能会导致泄漏问题。需要进行额外的维护来定期检验热交换器流体通道的完整性。此外，热交换器的部件可能需要额外的备件存货，因为它们会随着时间推移而磨损，所述部件例如但不限于密封件。通常，热交换器包装难以针对不同应用进行调整，因为热交换器部件的配置因可制造性问题而是有限的。另外，难以将工作流体和冷却流体引导到它们相应的在逆流热交换器的芯部中的热交换器流体通道，因为分割入口增压室(inlet plenum)中的流和汇合出口增压室(outlet plenum)中的流涉及到复杂的几何结构。
发明内容
在一个实施例中，热交换器芯部包括多个柱状通道，所述柱状通道在热交换器芯部的入口增压室和热交换器芯部的出口增压室之间延伸，且在单个制造过程中整体地形成。
可选地，多个柱状通道各自包括由流空隙间隔开的一对邻近侧壁。同样可选地，一对邻近侧壁中的至少一个侧壁包括延伸到流空隙中的多个表面特征。多个柱状通道可包括成并行流动连通联接的第一组第一通道和成并行流动连通联接的第二组第二通道，其中第二组第二通道不与第一组第一通道流动连通。第三组第三通道可成并行流动连通联接，且第三组第三通道可不与第一组第一通道和第二组第二通道流动连通。视需要，第一组第一通道和第二组第二通道中的至少一个包括大小与第一组第一通道和第二组第二通道中的所述至少一个的其余芯部流动通道不同的个别芯部流动通道。第一组第一通道和第二组第二通道可在热交换器芯部的入口增压室和热交换器芯部的出口增压室之间沿着第一组第一通道和第二组第二通道的长度与彼此成导热连通联接。可选地，多个柱状通道包括多个非平面侧壁。同样可选地，多个柱状通道包括以下中的至少一个：多个导流件、多个凹痕、多个凸块和多个尖峰。热交换器芯部还可包括第一热交换器歧管和第二热交换器歧管，其中过渡构件在第一热交换器歧管和第二热交换器歧管中的至少一个的每一端上形成，且过渡构件可包括多个导叶，所述多个导叶配置成将流体从第一热交换器歧管和第二热交换器歧管中的所述至少一个引导到多个柱状通道中的相应通道。
在另一实施例中，热交换器包括热交换器主体，所述热交换器主体包括第一热交换器歧管、第二热交换器歧管、沿着第一热交换器歧管和第二热交换器歧管之间的蛇形路径延伸的多个工作流体通道，以及沿着与多个工作流体通道导热接触的蛇形路径延伸的多个冷却剂流体通道。第一热交换器歧管、第二热交换器歧管、多个工作流体通道和多个冷却剂流体通道由烧结材料整体地形成。
可选地，蛇形路径包括以下中的至少一个：简单的弓形路径、复杂的弓形路径、z字形路径、波状路径、直线路径、线性路径及其组合。同样可选地，第一热交换器歧管包括工作流体入口集管和冷却剂流体出口集管，其中第二热交换器歧管可包括工作流体出口集管和冷却剂流体入口集管。同样可选地，第一热交换器歧管包括工作流体入口集管和工作流体出口集管，且第二热交换器歧管包括冷却剂流体出口集管和冷却剂流体入口集管。可选地，第一集管构件与热交换器主体整体地形成，所述第一集管构件包括第一开口、第二开口及在第一开口与第二开口之间延伸的工作流体增压室，且所述第一集管构件包括第三开口、第四开口及在第三开口与第四开口之间延伸的冷却剂流体增压室。同样可选地，热交换器包括与热交换器主体整体地形成的第二集管构件，所述第二集管构件包括第一开口、第二开口及在第一开口与第二开口之间延伸的工作流体增压室，且所述第二集管构件包括第三开口、第四开口及在第三开口与第四开口之间延伸的冷却剂流体增压室。第一热交换器歧管、第二热交换器歧管、多个工作流体通道和多个冷却剂流体通道可无缝地形成在一起。可选地，第一热交换器歧管和第二热交换器歧管中的至少一个包括与第一热交换器歧管和第二热交换器歧管中的所述至少一个整体地形成的法兰。
在又一实施例中，热交换器包括热交换器主体，所述热交换器主体包括：包括整体形成的法兰的第一热交换器歧管、包括整体形成的法兰的第二热交换器歧管和沿着第一热交换器歧管和第二热交换器歧管之间的至少部分弓形的路径延伸的多个侧壁。多个侧壁由流空隙间隔开，从而形成与多个冷却剂流体通道相间的多个工作流体通道，所述多个冷却剂流体通道与所述多个工作流体通道导热连通。第一热交换器歧管、第二热交换器歧管和多个侧壁由烧结材料整体地形成。
可选地，烧结材料包括以下中的任一个：元素金属、金属合金、陶瓷、塑料和其任何组合。同样可选地，烧结材料包括烧结结构和部分烧结结构中的至少一个。第一热交换器歧管和法兰、第二热交换器歧管和法兰、多个工作流体通道以及多个冷却剂流体通道可无缝地形成在一起。多个侧壁中的至少一个可包括多个表面特征，所述多个表面特征通过流混合、湍流和翅片作用中的至少一种增加多个工作流体通道和多个冷却剂流体通道之间的热传递。多个侧壁中的至少一个可包括延伸到流空隙中的多个表面特征，且所述多个表面特征可由多个导流件、多个凹痕、多个凸块和多个尖峰中的至少一个形成。
附图说明
图1到8示出本文中所描述的设备的实施例。
图1是根据本公开的示范性实施例的燃气涡轮发动机的示意性横截面图。
图2是图1所示的具有热交换器主体的热交换器的透视图。
图3是图1所示的热交换器的部分剖视图。
图4是图2所示的第二热交换器歧管的内部通道的剖视图。
图5是图2所示的第二热交换器歧管的内部通道的放大剖视图。
图6是具有热交换器主体的热交换器的另一实施例的透视图。
图7是沿着线7-7截得的(图6所示的)热交换器的剖视图。
图8是图6所示的热交换器的第一歧管的剖视图。
虽然各种实施例的特定特征可能在一些附图中示出而未在其它附图中示出，但这仅仅是为了方便起见。可结合任何其它附图的任何特征来引用和/或要求保护任何附图的任何特征。
除非另外指明，否则本文中所提供的附图用来说明本公开的实施例的特征。这些特征被认为适用于包括本公开的一个或多个实施例的广泛多种系统。由此，附图并非意在包括所属领域的技术人员已知的实践本文中所公开的实施例所需的所有常规特征。
具体实施方式
以下详细描述通过举例而非限制的方式说明本公开的实施例。设想本公开一般地适用于制造和操作整体形成的无缝热交换器的各种实施例，所述热交换器适合在工业、商业和住宅应用中使用。如本文中所使用，“整体地形成”是指形成或铸造为单件的部件或结构。
本文中描述热交换器系统的实施例。热交换器系统实施于整体形成的热交换器，所述热交换器可配置有用于向图案化通路布置供应至少两个不同的流体流和/或将至少两个不同的流体流返回到图案化通路布置的集管/歧管。一组平行波形壁隔开流体流，提供结构完整性并增加用于热交换的表面区域。整体形成的导叶向整体式通路布置载送流，并从整体式通路布置载送流。单件设计不再需要通过熔接、钎焊或栓接来密封单独零件或部件。
整体形成的热交换器设计允许至少两个流体流之间进行热交换，同时增加流体流之间露出的表面区域。波形壁增加表面区域，同时为整体形成的热交换器提供结构完整性。导叶将流体流导入和导出波形壁布置，并且可以间隔开以改进该单元处理压力差的压力容器能力。热交换器设计允许热交换，同时防止不同流体流混合。
通路的图案化、格纹或交错布置是一种紧凑且高效的允许两个或更多个流体流交换热的方式。本文中所描述的热交换器可配置为集管/歧管，以允许从图案化通路布置供应或提取至少两个流体流。整体形成的波形壁贴合通路布置图案的周界，以便在一些实施例中优化封装大小并使用于热交换的表面区域最大化。
整体形成的导叶是一种多功能设计特征。它们将流载送进入和载送离开图案化通路阵列，使用于热交换的表面区域最大化，为波形壁提供结构强度和压力容器能力，并为整体形成的热交换器的制造简单性提供支持。
本文中所描述的热交换器准许从呈整体形成的设计的图案化通路布置中供应和提取至少两个不同的流体流。现有技术需要使用单独的平行板和多个例如孔板的片件以允许从热交换器结构进行供应和提取。单独的板需要通过熔接、钎焊或通过并有栓接和密封的法兰来密封。通过使用整体形成的结构减小会导致流体混合的泄漏风险。通过整体形成的设计去除了密封件磨损或错误组装的风险。通过使用整体形成的波形壁来增加可用于热交换的总表面区域以优化热交换器包装。
以下描述涉及附图，其中，在没有相反表示的情况下，不同附图中的相同数字表示相似的元件。
图1是根据本公开的示范性实施例的燃气涡轮发动机的示意性横截面图。在示范性实施例中，燃气涡轮发动机实施为高涵道燃气涡轮发动机110。如图1所示，燃气涡轮发动机110限定轴向方向A(平行于出于参考目的提供的纵向中心线112而延伸)和径向方向R(垂直于纵向中心线112而延伸)。一般来说，燃气涡轮发动机110包括风扇壳体组件114和安置在风扇壳体组件114下游的燃气涡轮发动机芯部116。
燃气涡轮发动机芯部116包括限定环形入口120的大致圆柱形或管状的外壳118。外壳118以串流关系包覆：压缩机区段，其包括升压器或低压(LP)压缩机122和高压(HP)压缩机124；燃烧区段126；涡轮区段，其包括高压(HP)涡轮128和低压(LP)涡轮130；以及排气喷嘴区段132。高压(HP)转轴或轴134以传动方式将HP涡轮128连接到HP压缩机124。低压(LP)转轴或轴136以传动方式将LP涡轮130连接到LP压缩机122。每个轴134和136由流动连通地联接到热交换器140的多个承载组件138支撑，所述热交换器140配置成接收来自多个承载组件138的油流，从而使用例如燃料冷却油，并将油返回到多个承载组件138。LP压缩机122、HP压缩机124、燃烧区段126、HP涡轮128、LP涡轮130和排气喷嘴区段132共同限定芯部气流路径137。
在示范性实施例中，风扇壳体组件114包括风扇142，风扇142具有以间隔开的方式联接到盘146的多个风扇叶片144。如所描绘，风扇叶片144从盘146大体沿径向方向R向外延伸。风扇叶片144和盘146能够通过LP轴136共同围绕纵向中心线112旋转。
仍然参考图1的示范性实施例，盘146由可旋转前毂148覆盖，所述前毂148成空气动力学轮廓以促进气流通过多个风扇叶片144。另外，示范性风扇壳体组件114包括环形风扇壳或外舱体150，所述环形风扇壳或外舱体150周向地环绕风扇142和/或燃气涡轮发动机芯部116的至少一部分。应了解，外舱体150可配置成相对于燃气涡轮发动机芯部116受出口导叶组件152支撑。此外，外舱体150的下游区段154可在燃气涡轮发动机芯部116的外部部分上方延伸，以便在它们之间限定涵道气流通道156。
在燃气涡轮发动机110的操作期间，一定体积的空气158通过外舱体150和/或风扇壳体组件114的相关入口160进入燃气涡轮发动机110。当空气158横穿风扇叶片144时，空气158的第一部分162被引导或传送到涵道气流通道156中，且空气158的第二部分164被引导或传送到芯部气流路径137中，或更具体地说，到LP压缩机122中。空气158的第一部分162和空气158的第二部分164之间的比率通常被称为涵道比。然后，在被传送通过HP压缩机124并进入燃烧区段126时，空气158的第二部分164的压力增加，在燃烧区段126中，它与燃料混合并燃烧以提供燃烧气体166。
燃烧气体166传送通过HP涡轮128，在HP涡轮128中，来自燃烧气体166的热能和/或动能的一部分通过联接到外壳118的HP涡轮定子轮叶168和联接到HP转轴或轴134的HP涡轮转子叶片170的顺序级提取，由此使得HP转轴或轴134旋转，从而支持HP压缩机124的操作。接着，燃烧气体166传送通过LP涡轮130，在LP涡轮130中，来自燃烧气体166的热能和动能的第二部分通过联接到外壳118的LP涡轮定子轮叶172和联接到LP转轴或轴136的LP涡轮转子叶片174的顺序级提取，由此使得LP转轴或轴136旋转，从而支持LP压缩机122的操作和/或风扇142的旋转。燃烧气体166随后传送通过燃气涡轮发动机芯部116的排气喷嘴区段132以提供推进力。同时，当空气158的第一部分162在从燃气涡轮发动机110的风扇喷嘴排气区段176排出之前传送通过涵道气流通道156时，包括通过出口导叶组件152，空气158的第一部分162的压力增加，从而也提供推进力。HP涡轮128、LP涡轮130和排气喷嘴区段132至少部分地限定热气路径178，以将燃烧气体166传送通过燃气涡轮发动机芯部116。
在一些实施例中，燃气涡轮发动机110包括变桨机构180，且风扇叶片144的桨距可使用变桨机构180围绕桨距轴线P发生变化。燃气涡轮发动机110还可包括一个或多个齿轮箱182。在此类情况下，当这些部件存在时，它们还可与热交换器140流动连通地联接，从而还提供用于通过变桨机构180和/或一个或多个变速箱182的油流的冷却。
然而，应了解，图1中仅以举例方式描绘了示范性燃气涡轮发动机110，并且在其它示范性实施例中，燃气涡轮发动机110可以具有任何其它合适的配置。还应了解，在其它示范性实施例中，本公开的各方面可以并入到任何其它合适的燃气涡轮发动机中。例如，在其它示范性实施例中，本公开的各方面可以并入到例如涡轮螺旋桨发动机、军用发动机、核心发动机、辅助动力装置、试验台和基于海洋或陆地的航改发动机中。
图2是具有热交换器主体202的热交换器140的透视图。在实施例中，热交换器140包括第一热交换器歧管204和第二热交换器歧管206。热交换器140还包括在第一热交换器歧管204和第二热交换器歧管206之间延伸的热交换器芯部208。在各种实施例中，热交换器芯部208包括在热交换器芯部208的入口增压室和热交换器芯部208的出口增压室之间延伸的多个柱状通道。在一些实施例中，柱状通道通过使用逐层构造或增材制造的制造方法形成，包括但不限于选择性激光烧结(SLS)、例如通过喷墨和激光打印机的3D打印、立体光刻(SLS)、直接选择性激光烧结(DSLS)、电子束烧结(EBS)、电子束熔融(EBM)、激光工程化净成形(LENS)、激光净成形制造(LNSM)、直接金属沉积(DMD)等等。多个工作流体通道沿着第一热交换器歧管204和第二热交换器歧管206之间的蛇形路径延伸。尽管在图2中示出为具有蛇形形状，但是热交换器芯部208还可成形为简单的弓形路径、复杂的弓形路径、z字形路径、波状路径、直线路径、线性路径，或在执行本文中所描述的功能时有助于热交换器140的任何其它形状路径。
过渡构件在第一热交换器歧管204和第二热交换器歧管206的每一端上形成。第一过渡构件210、第二过渡构件212、第三过渡构件214和第四过渡构件216全都将流引导进入或离开第一热交换器歧管204和第二热交换器歧管206中的相应一个。第二过渡构件212和第四过渡构件216形成有相应的连接法兰218、220，连接法兰218、220配置成联接到部件或管道。
在各种实施例中，第一热交换器歧管204包括在热交换器芯部208和第一过渡构件210之间延伸的第一集管222。第一热交换器歧管204还包括在热交换器芯部208和第二过渡构件212之间延伸的第二集管224。第二热交换器歧管206包括在热交换器芯部208和第三过渡构件214之间延伸的第三集管226。第二热交换器歧管206还包括在热交换器芯部208和第四过渡构件216之间延伸的第四集管228。集管222、224、226和228配置成分别在热交换器芯部208和第一过渡构件210、第二过渡构件212、第三过渡构件214与第四过渡构件216之间引导相应的冷却剂或工作流体。
图3是(图1所示的)热交换器140的部分剖视图。图4是第二热交换器歧管206的内部通道的剖视图。在实施例中，图4的剖视图是从热交换器芯部208观察第二热交换器歧管206。参考图3和4，在实施例中，第二热交换器歧管206包括多个主要加强件302和多个次要加强件304，所述主要加强件302和次要加强件304还用作导流件，所述导流件通过第二热交换器歧管206将例如来自(图1所示的)多个承载组件138的油的工作流体或例如出于冷却目的传送的燃料的冷却剂流体从热交换器芯部208中的多个芯部流动通道306引导到第三过渡构件214中。在实施例中，多个主要加强件302和多个次要加强件304通过例如增材制造工艺而与第二热交换器歧管206和第三过渡构件214整体地形成。在各种实施例中，第二热交换器歧管206和第四过渡构件216也具有以类似方式形成的同样用作导流件的加强件308。尽管在图3中未示出，但是第一热交换器歧管204和第一过渡构件210及第一热交换器歧管204和第二过渡构件212也具有以类似方式形成的同样用作导流件的加强件。多个歧管流动通道310使多个芯部流动通道306延伸到第二热交换器歧管206中。
芯部流动通道306分成芯部流动通道306的第一组312和芯部流动通道306的第二组314。在一个实施例中，芯部流动通道306的第一组312被配置为多个冷却剂流体通道，且芯部流动通道306的第二组314被配置为多个工作流体通道。在其它实施例中，芯部流动通道306的第一组312被配置为多个工作流体通道，且芯部流动通道306的第二组314被配置为多个冷却剂流体通道。芯部流动通道306被配置为沿着热交换器芯部208的路径延伸的多个冷却剂流体通道，所述冷却剂流体通道与被配置为多个工作流体通道的芯部流动通道306导热连通。另外，芯部流动通道306的第一组312和芯部流动通道306的第二组314可被布置为逆流或对流，或可被布置为并流。如本文中所使用，逆流或对流是指通过邻近的芯部流动通道306的第一组312和芯部流动通道306的第二组314的流在相反方向上。并流是指通过邻近的芯部流动通道306的第一组312和芯部流动通道306的第二组314的流在相同方向上。芯部流动通道306的高度402显著大于芯部流动通道306的宽度404。在一个实施例中，芯部流动通道306的高度402大约比宽度404大十倍。在另一实施例中，芯部流动通道306的高度402大约比宽度404大二十倍。在又其它实施例中，芯部流动通道306的高度402大约比宽度404大四十倍。比芯部流动通道306的宽度大的高度增加了邻近的芯部流动通道306之间的热传递表面的表面区域。在各种实施例中，芯部流动通道306的第一组312和芯部流动通道306的第二组314具有大小与芯部流动通道306的第一组312和芯部流动通道306的第二组314的其余芯部流动通道306不同的个别芯部流动通道306。
在实施例中，第一热交换器歧管204、第二热交换器歧管206、芯部流动通道306的第一组312和芯部流动通道306的第二组314在增材制造过程中由烧结材料整体地形成。如本文中所使用，“增材制造”是指产生三维物体并且包括每次一层地依序形成物体的形状的步骤的任何工艺。增材制造工艺包括例如三维打印、激光净成形制造、直接金属激光烧结(DMLS)、直接金属激光熔融(DMLM)、选择性激光烧结(SLS)、等离子转移弧、自由成型制造等等。增材制造工艺的一个示范性类型使用激光束来烧结或熔融粉末材料。增材制造工艺可以将粉末材料或接线用作原料。此外，增材制造工艺可大体上涉及制造物体(物品、部件、零件、产品等)的快速方式，其中依序形成多个单位薄层以产生物体。例如，可提供(例如，铺设)粉末材料层并用能量束(例如，激光束)进行照射，使得依序烧结(融合)或熔融每一层内的粉末材料粒子以凝固所述层。如本文中所使用，烧结材料包括烧结结构或部分烧结结构。在各种实施例中，烧结材料包括以下中的任一个：元素金属、金属合金、陶瓷、塑料和其任何组合。
图5是第二热交换器歧管206的内部通道的放大剖视图。在实施例中，芯部流动通道306的第一组312和芯部流动通道306的第二组314由多个芯部通道壁502间隔开。在实施例中，多个芯部通道壁502中的每一个是波纹状的，或具有波状横截面。在其它实施例中，多个芯部通道壁502是平坦的。在又其它实施例中，多个芯部通道壁502具有表面特征，所述表面特征有助于通过流混合、湍流和翅片作用中的至少一种增加芯部流动通道306的第一组312和芯部流动通道306的第二组314之间的热传递。表面特征可实施于例如但不限于多个导流件504、多个凹痕506、多个凸块508和多个尖峰510中。
图6是具有热交换器主体602的热交换器600的另一实施例的透视图。在实施例中，热交换器600包括第一热交换器歧管604和第二热交换器歧管606。热交换器600还包括在第一热交换器歧管604和第二热交换器歧管606之间延伸的热交换器芯部608。在图6中，热交换器芯部608成形为简单的弓形路径，所述弓形路径形成第一热交换器歧管604和第二热交换器歧管606之间的圆形路径的一部分。在其它实施例中，热交换器芯部608形成为其它形状，例如但不限于复杂的弓状形状，或在执行本文中所描述的功能时有助于热交换器600的任何其它形状。
过渡构件在第一热交换器歧管604和第二热交换器歧管606的每一端上形成。第一过渡构件610、第二过渡构件612、第三过渡构件614和第四过渡构件616全都将流引导进入或离开第一热交换器歧管604和第二热交换器歧管606中的相应一个。第一连接管道618联接到第一过渡构件610或形成有第一过渡构件610。第二连接管道620联接到第二过渡构件612或形成有第二过渡构件612。第三连接管道622联接到第三过渡构件614或形成有第三过渡构件614，且第四连接管道624联接到第四过渡构件616或形成有第四过渡构件616。第二连接管道620和第四连接管道624形成有相应的连接法兰626、628，且配置成联接到部件或管路，连接法兰626、628分别联接到第二连接管道620和第四连接管道624或形成有第二连接管道620和第四连接管道624。在横流或对流式热交换器配置的实施例中，第一流体630、632通过第二连接管道620进入热交换器600，并通过第一连接管道618离开热交换器600。第二流体634、636通过第三连接管道622进入热交换器600，并通过第四连接管道624离开热交换器600。在其它实施例中，热交换器600可配置成并流配置。在并流配置中，第一流体630、632和第二流体634、636中的一个的流动方向是反向的。
图7是沿着(图6所示)线7-7截得的热交换器600的剖视图。在实施例中，在热交换器600的外部径向周边706和内部径向周边708之间，第一组多个芯部流动通道702和第二组多个芯部流动通道704彼此邻近交替。第一组多个芯部流动通道702和第二组多个芯部流动通道704在增材制造过程中同时由柱状侧壁710无缝地形成。因此，柱状侧壁710的物理结构指示烧结或完全熔融的增材制造工艺。在各种实施例中，柱状侧壁710具有表面轮廓或表面特征，类似于图5中所示的凸块、尖峰等，这些表面特征增加了柱状侧壁710的强度、增加了柱状侧壁710的表面区域，和/或减小了通过第一组多个芯部流动通道702和第二组多个芯部流动通道704的层流。
图8是(图6所示的)热交换器600的第一歧管802的剖视图。参考图6到8，在实施例中，由于如图6到8中所示的热交换器600的定向，第一歧管802还可被称作“下部”歧管802。然而，热交换器600可呈多种不同定向来使用，包括其中第一歧管802的位置比热交换器600的其余部分高的定向。在实施例中，第二连接管道620被配置成接收流体，例如，第一流体630、632，并将第一流体630、632引导进入第二过渡构件612，其中多个主要导叶804在周向方向C上引导第一流体630、632。第一流体630、632还被引导到多个次要导叶806，所述次要导叶806有助于将第一流体630、632引导进入第一组多个芯部流动通道702和第二组多个芯部流动通道704中的一个，并且有助于在轴向方向A上将第一流体630、632转向到热交换器芯部608中。
另外，多个主要导叶804和多个次要导叶806还为热交换器600和热交换器芯部608提供额外的结构完整性。多个主要导叶804和多个次要导叶806提供准许在显著不同的压力下操作第一组多个芯部流动通道702和第二组多个芯部流动通道704而不会使组件弓曲到平面外的硬度或刚度。多个主要导叶804和多个次要导叶806还通过促进例如第一流体630、632通过第二过渡构件612中的尖锐的90°弯曲部转向来使通过第一组多个芯部流动通道702和第二组多个芯部流动通道704的压降减小。多个主要导叶804和多个次要导叶806允许第一流体630、632以一种更高效的方式转向到热交换器芯部608中，从而减小板上去往热交换器芯部608的第一流体630、632的损耗系数。多个主要导叶804和多个次要导叶806还有助于增材制造工艺。在一个实施例中，重涂器叶片沉积并从增材制造机的机床移除粉末。重涂器叶片在形成热交换器期间的动作向正在建立的结构施加横向力。过薄的结构可能无法承受所施加的力，并且可能会在增材制造过程期间塌缩。多个主要导叶804和多个次要导叶806提供额外的支持，并准许形成具有较高的薄壁的热交换器600。
第一组多个芯部流动通道702和第二组多个芯部流动通道704围绕热交换器芯部608的圆形轮廓弯曲。因而，第一组多个芯部流动通道702和第二组多个芯部流动通道704的长度延行得越接近外部径向周边706，第一组多个芯部流动通道702和第二组多个芯部流动通道704就相对越长，且第一组多个芯部流动通道702和第二组多个芯部流动通道704延行得越接近内部径向周边708，它们的长度就相对越短。因为第一组多个芯部流动通道702和第二组多个芯部流动通道704在圆形热交换器芯部608周围平行延行，第一组多个芯部流动通道702和第二组多个芯部流动通道704的不同长度可产生不合需要的效果。例如，增加的长度增加了通过第一组多个芯部流动通道702和第二组多个芯部流动通道704中的径向最外者的水头损失。增加的水头损失产生横跨热交换器芯部608的不同流，这可能会影响第一组多个芯部流动通道702和第二组多个芯部流动通道704的热交换能力。这种影响可通过形成第一组多个芯部流动通道702和第二组多个芯部流动通道704中以不同于第一组多个芯部流动通道702和第二组多个芯部流动通道704中朝向内部径向周边708定位的那些芯部流动通道的方式朝向外部径向周边706定位的那些芯部流动通道来缓解。
整体形成的热交换器的上述实施例描述一种用于提供无缝热交换器的节约成本且可靠的方式。更确切地说，本文中所描述的方法和系统有助于在热交换器芯部或热交换器的部件和入口与出口集管和歧管之间不具有密封件或接合部的情况下形成热交换器。此外，上文描述的方法和系统有助于为了在操作期间热交换器结构的强度和稳定性以及可制造性问题而通过使用导叶的增材制造来制造热交换器。因此，本文中所描述的热交换器有助于以一种节约成本且可靠的方式增强部件的冷却。
尽管本公开的各种实施例的特定特征可在一些附图中示出而在其它附图中没有示出，但这仅仅是为了方便起见。根据本公开的原则，附图的任何特征可以与任何其它附图的任何特征组合引用和/或要求保护。
本书面描述使用实例来公开包括最佳模式的实施例，并且还使所属领域的技术人员能够实践所述实施例，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所并入的方法。本公开的可获专利的范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域的技术人员想到的其它实例。如果此类其它实例具有与权利要求书的字面语言相同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差别的等效结构元件，那么希望此类其它实例在权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种热交换器芯部，其包括在所述热交换器芯部的入口增压室和所述热交换器芯部的出口增压室之间延伸的多个柱状通道，所述柱状通道在单个制造过程中整体地形成。
2.根据权利要求1所述的热交换器芯部，其特征在于：所述多个柱状通道各自包括由流空隙间隔开的一对邻近侧壁。
3.根据权利要求2所述的热交换器芯部，其特征在于：所述一对邻近侧壁中的至少一个侧壁包括延伸到所述流空隙中的多个表面特征。
4.根据权利要求1所述的热交换器芯部，其特征在于：所述多个柱状通道包括：
成并行流动连通联接的第一组第一通道；以及
成并行流动连通联接的第二组第二通道，所述第二组第二通道不与所述第一组第一通道流动连通。
5.根据权利要求4所述的热交换器芯部，其特征在于：还包括成并行流动连通联接的第三组第三通道，所述第三组第三通道不与所述第一组第一通道和所述第二组第二通道流动连通。
6.根据权利要求4所述的热交换器芯部，其特征在于：所述第一组第一通道和所述第二组第二通道中的至少一个包括大小与所述第一组第一通道和所述第二组第二通道中的所述至少一个的其余芯部流动通道不同的个别芯部流动通道。
7.根据权利要求4所述的热交换器芯部，其特征在于：所述第一组第一通道和所述第二组第二通道在所述热交换器芯部的所述入口增压室和所述热交换器芯部的所述出口增压室之间沿着所述第一组第一通道和所述第二组第二通道的长度与彼此成导热连通联接。
8.根据权利要求1所述的热交换器芯部，其特征在于：所述多个柱状通道包括多个非平面侧壁。
9.一种包括热交换器主体的热交换器，所述热交换器主体包括：
第一热交换器歧管；
第二热交换器歧管；
多个工作流体通道，其沿着所述第一热交换器歧管和所述第二热交换器歧管之间的蛇形路径延伸；
多个冷却剂流体通道，其沿着与所述多个工作流体通道导热接触的蛇形路径延伸；并且
所述第一热交换器歧管，所述第二热交换器歧管，所述多个工作流体通道和所述多个冷却剂流体通道由烧结材料整体地形成。
10.一种包括热交换器主体的热交换器，所述热交换器主体包括：
第一热交换器歧管，其包括整体形成的法兰；
第二热交换器歧管，其包括整体形成的法兰；
多个侧壁，其沿着所述第一热交换器歧管和所述第二热交换器歧管之间的至少部分弓形的路径延伸，所述多个侧壁由流空隙间隔开，从而形成与多个冷却剂流体通道相间的多个工作流体通道，所述多个冷却剂流体通道与所述多个工作流体通道导热连通；且
所述第一热交换器歧管，所述第二热交换器歧管和所述多个侧壁由烧结材料整体地形成。
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