CN111238285B - 一种高强度高刚度强化换热的自适应填充结构 - Google Patents
一种高强度高刚度强化换热的自适应填充结构 Download PDFInfo
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Abstract
一种高强度高刚度强化换热的自适应填充结构，包括上层板、下层板，括上层板和下层板之间设有1个以上的中层板，下层板和中层板之间、相邻的中层板之间、中层板和上层板之间设置有填充层，高温部件热气流与装备冷却气流通过填充层掺混；所述的填充层由圆形凸包和多点交叉支架错列排布构成，圆形凸包采用对称式设置，高温部件热气流与装备冷却气流通过填充层的圆形凸包和多点交叉支架，使得冷热气流形成漩涡，增强对流掺混；本发明实现强化换热和高强度高刚度的力学性能,可广泛应用于工业燃气轮机、航空发动机等其他复杂高端装备的热端部件中。
Description
技术领域
本发明属于强化换热技术领域，特别涉及一种高强度高刚度强化换热的自适应填充结构。
背景技术
强化传热技术被誉为第二代传热技术，能够显著改善换热器的传热性能。在实际应用中，强化传热技术是实现换热节能的主要途径之一。强化传热的主要内容是采用强化传热元件和改变壳程的支撑结构，以提高换热效率，实现换热过程的最优化。强化传热的主要目的是缩小设备尺寸、提高热效率、降低流体的输送功率消耗和高温部件的温度以及保证设备安全。
目前，强化换热设备主要是采用扩大换热空间和增加换热面积来提升设备的换热性能，往往存在空间浪费过大、制备工艺复杂、换热不均匀且效率低，同时相应换热结构的力学性能也经常被忽略，造成部件劣化，直至损坏，造成极大经济浪费。随着对复杂高端装备的热端部件的换热性能和力学性能要求不断提升，急需一种结构兼顾复杂高端装备的热端部件的换热性能和力学性能，从而保证装备的寿命和可靠性。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种高强度高刚度强化换热的自适应填充结构，实现强化换热和高强度高刚度的力学性能,可广泛应用于工业燃气轮机、航空发动机等其他复杂高端装备的热端部件中。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种高强度高刚度强化换热的自适应填充结构，包括上层板1、下层板2，括上层板1和下层板2之间设有1个以上的中层板3，下层板2和中层板3之间、相邻的中层板3之间、中层板3和上层板1之间设置有填充层4，高温部件热气流5与装备冷却气流6通过填充层4掺混。
所述的填充层4根据应用设备的不同，适应性调整单层填充高度和相应的填充层数。
所述的填充层4由圆形凸包401和多点交叉支架402错列排布构成，圆形凸包401采用对称式设置，高温部件热气流5与装备冷却气流6通过填充层4的圆形凸包401和多点交叉支架402，使得冷热气流形成漩涡，增强对流掺混。
所述的多点交叉支架402的填充高度是圆形凸包401高度的两倍。
所述的圆形凸包401和多点交叉支架402的复杂组合结构采用3D打印技术一体化成型。
所述的圆形凸包401的高度、拔模角度、凸台倒角能够进行适应性调整。
所述的多点交叉支架402的高度、支杆倾斜角度、支杆数目能够进行适应性调整。
本发明与现有技术相比至少具有如下的有益效果：
填充层4的圆形凸包401采用对称式连接，极大提高结构的刚度。
填充层4的多点交叉支架402的填充高度是圆形凸包401高度的两倍，极大提高结构的强度。
填充层4的多点交叉支架402与圆形凸包401错列排布，实现结构的高强度和高刚度。
填充层4的圆形凸包401和多点交叉支架402的复杂组合结构采用先进的3D打印技术一体化成型，进一步增强结构强度与刚度。
填充层4的圆形凸包401使得高温部件热气流5与装备冷却气流6形成漩涡，增强对流掺混，提高换热效率。
填充层4的多点交叉支架402，使得高温部件热气流5与装备冷却气流6形成漩涡，增强对流掺混，提高换热效率。
高温部件热气流5与装备冷却气流6在由圆形凸包401和多点交叉支架402错列排布构成的填充层4中，实现高温部件热气流5与装备冷却气流6强烈地对流与掺混，从而实现强烈地热量交换，提高换热效率。
填充层4可根据应用设备的不同，调整单层填充高度和相应的填充层数。填充层4的圆形凸包401的高度、拔模角度、凸台倒角均可以进行适应性调整；多点交叉支架402的高度、支杆倾斜角度、支杆数目均可以进行适应性调整。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明填充层的示意图。
图3为本发明的侧视图。
图4为本发明填充层的圆形凸包的示意图。
图5为本发明填充层的多点交叉支架的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1，一种高强度高刚度强化换热的自适应填充结构，包括上层板1、下层板2，括上层板1和下层板2之间设有1个以上的中层板3，下层板2和中层板3之间、相邻的中层板3之间、中层板3和上层板1之间设置有填充层4，高温部件热气流5与装备冷却气流6通过填充层4掺混。
所述的填充层4根据应用设备的不同，适应性调整单层填充高度和相应的填充层数。
参照图2、图3、图4和图5，所述的填充层4由圆形凸包401和多点交叉支架402错列排布构成，实现结构的高强度和高刚度；圆形凸包401采用对称式设置，极大提高结构的刚度；高温部件热气流5与装备冷却气流6通过填充层4的圆形凸包401和多点交叉支架402，使得冷热气流形成漩涡，增强对流掺混，提高换热效率。
所述的多点交叉支架402的填充高度是圆形凸包401高度的两倍，极大提高结构的强度。
所述的圆形凸包401和多点交叉支架402的复杂组合结构采用3D打印技术一体化成型，进一步增强结构强度与刚度。
所述的圆形凸包401的高度、拔模角度、凸台倒角能够进行适应性调整。
所述的多点交叉支架402的高度、支杆倾斜角度、支杆数目能够进行适应性调整。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种高强度高刚度强化换热的自适应填充结构，包括上层板(1)、下层板(2)，其特征在于：上层板(1)和下层板(2)之间设有1个以上的中层板(3)，下层板(2)和中层板(3)之间、相邻的中层板(3)之间、中层板(3)和上层板(1)之间设置有填充层(4)，高温部件热气流(5)与装备冷却气流(6)通过填充层(4)掺混；
所述的填充层(4)由圆形凸包(401)和多点交叉支架(402)错列排布构成，圆形凸包(401)采用对称式设置，高温部件热气流(5)与装备冷却气流(6)通过填充层(4)的圆形凸包(401)和多点交叉支架(402)，使得冷热气流形成漩涡，增强对流掺混。
2.根据权利要求1所述的一种高强度高刚度强化换热的自适应填充结构，其特征在于：所述的填充层(4)根据应用设备的不同，适应性调整单层填充高度和相应的填充层数。
3.根据权利要求1所述的一种高强度高刚度强化换热的自适应填充结构，其特征在于：所述的多点交叉支架(402)的填充高度是圆形凸包(401)高度的两倍。
4.根据权利要求1所述的一种高强度高刚度强化换热的自适应填充结构，其特征在于：所述的圆形凸包(401)和多点交叉支架(402)的复杂组合结构采用3D打印技术一体化成型。
5.根据权利要求1所述的一种高强度高刚度强化换热的自适应填充结构，其特征在于：所述的圆形凸包(401)的高度、拔模角度、凸台倒角能够进行适应性调整。
6.根据权利要求1所述的一种高强度高刚度强化换热的自适应填充结构，其特征在于：所述的多点交叉支架(402)的高度、支杆倾斜角度、支杆数目能够进行适应性调整。
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