CN111981869A - 紧凑式轻质口琴管换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种紧凑式轻质口琴管换热器，该换热器可全部由铝制材料构成。铝制口琴管换热器单元通道直径小，换热效率高且质量轻，可作为蒸发器应用于航空航天蒸汽压缩机制冷循环的冷水机中，也可用于微型液‑液型换热器。根据本发明的一个实施例，主要由若干单独的铝制口琴管换热器单元、进口端盖、出口端盖、挡板组成。多个相同的口琴管换热器单元上下叠在一起，通过钎焊的方法结合，从而使所有口琴管换热器连接成一个完整的换热器芯体。独特的进出口端头设计保证了冷热流体反向流动且换热充分。本发明可以解决航空航天领域换热器及制冷装置微型化、重量大的难题。

Description

紧凑式轻质口琴管换热器
技术领域
本发明涉及一种紧凑式轻质口琴管换热器，可作为蒸发器应用于蒸汽压缩机制冷循环的冷水机中，也可用于微型液-液型换热器。
背景技术
在航空航天领域，随着系统热负荷逐年增加，换热器尺寸和重量的限制越来越严。微通道换热器是一种结构紧凑，换热性能突出的新型换热器。微通道换热器最大的优势在于高效紧凑，通道具有极小的当量直径，而且换热系数随水力直径的减小而得到了显著的提高，换热性能比传统尺寸通道的换热器更好。
除了要求较高的换热性能，应用于航空航天领域的高效换热器对质量也有十分严格的限制。传统的换热器因其所用材料密度较大，其过高的质量限制了它们在航空航天领域的应用。
综上所述，应用于航空航天的换热器既要实现微型化，又要求换热器必须质量轻，为此必须寻找一种新式的换热器。
发明内容
本发明目的在于提供一种可应用于航空航天领域的换热效率高、质量轻、结构简单、加工方便、清洗容易的紧凑式轻质口琴管换热器。
本发明采用下述技术方案：紧凑式轻质口琴管换热器主要由若干单独的铝制口琴管换热器单元、进口端盖、出口端盖、若干挡板组成。
热流体铝制口琴管换热器单元与冷流体铝制口琴管换热器单元上下通过钎焊的方式固定，
带有弧度的挡板插入若干个单独铝制口琴管换热器构成的换热芯体之间，通过钎焊方式固定，
热流体和冷流体进口端头与铝制口琴管单元通过钎焊固定连接，
热流体和冷流体出口端头通过钎焊的方式固定在流体出口槽道处。
根据本发明的一个方面，提供了一种紧凑式轻质口琴管换热器，其特征在于包括：
多个热流体口琴管换热器单元，
多个冷流体口琴管换热器单元，
多个热流体口琴管换热器单元与多个冷流体口琴管换热器单元交替叠置并被固定，从而行成一个完整的换热器芯体，
分别设置在换热器芯体两端的第一垂直板片和第二垂直板片，
与热流体口琴管单元固定连接的热流体进口端头，
与冷流体口琴管单元固定连接的冷流体进口端头，
固定在冷流体出口槽道处的冷流体出口端头，
固定在热流体出口槽道处的热流体出口端头，
第一水平板片和第二水平板片，用于和第一垂直板片和第二垂直板片一起阻隔热流体和冷流体与外界环境，
插入换热器芯体端口处的带弧度的第一挡板和第二挡板，用于分隔冷流体和热流体，将热流体导流到热流体出口槽道处，将冷流体导流到冷流体出口槽道处，
其中：
热流体流入热流体进口端头后直接进入热流体口琴管换热器单元，从后者流出后由于第二挡板的阻隔从热流体出口端头流出，
冷流体流入冷流体进口端头后直接进入冷流体口琴管换热器单元，从后者流出后由于第一挡板的阻隔，通过冷流体出口槽道流入冷流体出口端头。
附图说明
图1是所述紧凑式轻质口琴管换热器的外观(正面)；
图2是所述紧凑式轻质口琴管换热器的外观(背面)；
图3是所述紧凑式轻质口琴管换热器的解剖示意图；
图4是所述紧凑式轻质口琴管换热器中单个的口琴管示意图；
图5是所述紧凑式轻质口琴管换热器中若干个口琴管组成的换热芯体示意图；
图6是所述紧凑式轻质口琴管换热器的带有弧度的挡板示意图；
图7是所述紧凑式轻质口琴管换热器的垂直板片示意图；
图8是所述紧凑式轻质口琴管换热器出口端头示意图；
图9是所述紧凑式轻质口琴管换热器进口端头示意图。
具体实施方式
本发明是为了解决现有应用于航空航天领域的换热器、制冷装置微型化和重量大的难题，而提供的一种结构紧凑、体积小巧、换热效率高、质量轻的新型紧凑式轻质口琴管换热器。
根据本发明的一个实施例，紧凑式轻质口琴管换热器主要由若干单独的铝制口琴管换热器单元、进口端盖、出口端盖、挡板组成。多个相同的口琴管换热器单元上下叠在一起，通过钎焊的方法结合，从而使所有口琴板换热器单元连接成一个完整的换热器芯体，换热器芯体前后另加有垂直隔板固定，加强整个换热器的结构强度。
根据本发明的一个实施例，紧凑式轻质口琴管换热器有四个端头，分别是热流体进口端头、热流体出口端头、冷流体进口端头、冷流体出口端头。
根据本发明的一个实施例，紧凑式轻质口琴管换热器单元具有微通道结构。微通道具有换热系数大的特点，因此体积虽小，换热量却很大。
根据本发明的一个实施例，紧凑式轻质口琴管换热器可全部由铝制材料制成，因此大大减轻了换热器质量。
根据本发明的一个实施例，紧凑式轻质口琴管换热器单元之间通过钎焊连接，另加有挡板固定，因此其密封效果好，耐压强度高，工作压力可达5MPa以上而无任何泄漏。
如图1所示，根据本发明的一个实施例，采用多个铝制口琴管换热器单元，经钎焊后形成根据本发明的紧凑式轻质口琴管换热器。其中标号1-1为热流体进口，1-2为冷流体出口。
图2是图1所示实施例的紧凑式轻质口琴管换热器从背面看的示意图。其中2-1为冷流体进口，2-2热流体出口。
图3是图1所示实施例的紧凑式轻质口琴管换热器的解剖示意图，显示了端头处安装顺序。其中：3-1和3-11是带弧度的挡板、3-2是冷流体出口端头、3-3是热流体进口端头、3-4是冷流体口琴管换热器单元、3-5是热流体口琴管换热器单元、3-6和3-12是水平板片、3-7和3-13是垂直板片、3-8是冷流体出口槽道、3-9是热流体出口端头、3-10是冷流体进口端头。热流体通过的热流体口琴管换热器单元3-5与冷流体通过的冷流体口琴管换热器单元3-4通过诸如钎焊的方式上下交错连接，构成换热器芯体部分。带弧度的挡板3-1和3-11插入换热器芯体端口处从而将冷流体与热流体分隔开来，挡板3-1和3-11带有一定弧度可有效减小流体的流动阻力。热流体从热流体进口端头3-3流入后直接进入热流体口琴管换热器单元3-5，热流体从热流体口琴管换热器单元3-5流出后由于垂直挡片3-7、水平挡片(3-12)和带有弧度的挡板3-11的阻隔，沿垂直纸面向里的方向通过热流体出口端头3-9流出。冷流体从冷流体进口端头3-10流入后直接进入冷流体口琴管换热器单元3-4，冷流体从冷流体口琴管换热器单元3-4流出后由于垂直挡片(3-13)、水平挡片3-6和带有弧度的挡板3-1的阻隔，沿垂直纸面朝外的方向通过冷流体出口槽道3-8流出，冷流体出口端头3-2通过钎焊的方法安装在出口槽道3-8处使得冷流体最终从冷流体出口端头3-2流出。
图4显示了口琴管换热器单元(4-1)，图3中所示的紧凑式轻质口琴管换热器的热流体口琴管换热器单元3-5，冷流体口琴管换热器3-4与之相同。图5显示了图3中所示的紧凑式轻质口琴管换热器的换热器芯体部分。其中标号3-5是热流体口琴管换热器单元，3-4是冷流体口琴管换热器单元，两者通过诸如钎焊方式固定连接。热流体与冷流体反向流动，口琴管换热器单元具体数量可根据实际情况设计调整。
图6中的6-1显示了图3中所示的带弧度的挡板3-1和3-11。
图7中的7-1显示了图3中所示的垂直挡片3-7和垂直挡片3-13，这两块挡片的作用是可以阻隔流体与外界环境，而且可以增加整个换热器的结构强度。
图8中的8-1显示了图3中所示的紧凑式轻质口琴管换热器的流体出口端头3-2和3-9。
图9中的9-1显示了图3中所示的紧凑式轻质口琴管换热器的流体进口端头3-3和3-10。
本发明的优点和有益效果
本发明提供了一种紧凑高效、质量轻的紧凑式轻质口琴管换热器结构根据本发明的一个实施例，主要由若干单独的铝制口琴管换热器单元、进口端盖、出口端盖、挡板组成。多个相同的口琴管换热器单元上下叠在一起，通过钎焊的方法结合，从而使所有口琴管换热器连接成一个完整的换热器芯体。独特的进出口端头设计保证了冷热流体反向流动、换热充分且减小流动阻力。具体优势表现为该换热器可全部由铝制材料构成，从而大大减小了换热器重量。同时铝制口琴管换热器通道直径小，换热效率高。紧凑式轻质口琴管换热器单元之间通过钎焊连接，另加有挡板固定，因此其密封效果好，耐压强度高。本发明与传统换热器相比，具有很大的降低成本的潜力，可以解决航空航天领域换热器及制冷装置微型化、重量大的难题。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此局限本发明的保护范围，故举凡运用本发明说明书及图示内容所为的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.紧凑式轻质口琴管换热器，其特征在于包括：
多个热流体口琴管换热器单元(3-5)，
多个冷流体口琴管换热器单元(3-4)，
多个热流体口琴管换热器单元(3-5)与多个冷流体口琴管换热器单元(3-4)交替叠置并被固定，从而行成一个完整的换热器芯体，
分别设置在换热器芯体两端的第一垂直板片(3-7)和第二垂直板片(3-13)，
与热流体口琴管单元(3-5)固定连接的热流体进口端头(3-3)，
与冷流体口琴管单元(3-4)固定连接的冷流体进口端头(3-10)，
固定在冷流体出口槽道处(3-8)的冷流体出口端头(3-2)，
固定在热流体出口槽道处的热流体出口端头(3-9)，
第一水平板片(3-6)和第二水平板片(3-12)，用于和第一垂直板片(3-7)和第二垂直板片(3-13)一起阻隔热流体和冷流体与外界环境，
插入换热器芯体端口处的第一挡板(3-1)和第二挡板(3-11)，用于分隔冷流体和热流体，将热流体导流到热流体出口槽道处，将冷流体导流到冷流体出口槽道(3-8)处，
其中：
热流体流入热流体进口端头(3-3)后直接进入热流体口琴管换热器单元(3-5)，从后者流出后由于第二挡板(3-11)的阻隔从热流体出口端头(3-9)流出，
冷流体流入冷流体进口端头(3-10)后直接进入冷流体口琴管换热器单元(3-4)，从后者流出后由于第一挡板(3-1)的阻隔，通过冷流体出口槽道(3-8)流入冷流体出口端头(3-2)。
2.根据权利要求1所述的紧凑式轻质口琴管换热器，其特征在于进一步包括：
热流体进口端头(1-1)、热流体出口端头(2-2)、冷流体进口端头(2-1)、冷流体出口端头(1-2)。
3.根据权利要求1所述的紧凑式轻质口琴管换热器，其特征在于：
第一挡板(3-1)和第二挡板(3-11)均带有一定的弧度，以减小流体的流动阻力。
4.根据权利要求1所述的紧凑式轻质口琴管换热器，其特征在于
紧凑式轻质口琴管换热器单元由导热材料制成。
5.根据权利要求1所述的紧凑式轻质口琴管换热器，其特征在于
紧凑式轻质口琴管换热器单元具有微通道结构。
6.根据权利要求1所述的紧凑式轻质口琴管换热器，其特征在于
紧凑式轻质口琴管换热器单元之间通过钎焊连接。
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