CN112944950B - 一种环形散热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环形散热器，为叉流式的铝制肋片环形散热器，用于固定翼飞机进气道及环控系统初级换热，包括散热芯体以及与芯体连接的进口集液罩、出口集液罩、进口管嘴、出口管嘴。散热热芯体为环形圆柱体，散热芯体内壁圆柱内壁围成的中空腔体位作为低温气体沿轴向的流道，散热芯体的圆柱实体内部圆周方向设置了的高温流体(液体或气体)流道，流道中布置一定间隔的肋片，当低温流体沿轴向流动、高温流体沿周向流动时，高温流体与低温流体之间的流动方向形成交叉，高温流体将热量通过肋片、圆柱体内壁传递给低温流体，从而达到低温空气冷却高温流体的目的，本发明充分利用了飞机进气道空间，作为进气道一部分的同时也满足了环控系统利用低温空气冷却飞机上热流体的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种叉流式的铝制肋片环形散热器，尤其涉及一种安装在飞机进气道后端、利用冲压冷空气冷却环控系统中热流体的环形散热器。
背景技术
当前飞机环控系统所用环散主要为钢制环形散热器，主要利用冲压空气对从发动机引来的高温空气进行冷，冷却的高温空气经下一级换热器冷却最终进入座舱，为座舱提供适宜的空气环境。随着机上电子设备的数量和功率的增大，为保证设备舱内适宜的温度，从舱内相应产生的大量热量也需要采用冲压空气将其带走，常规的钢制环形散热器已不能满足效率高、重量轻、安装空间小的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有技术中存在的问题，提供一种叉流式的铝制肋片环形散热器，充分利用进气道空间，具备较小重量，以实现利用冲压冷空气对机上尤其是电子设备舱产生的热流体进行冷却，满足换热需求。
本发明的技术方案如下：
一种环形散热器，所述环形散热器为铝合金材质，且包括，
内流道，所述内流道沿着环形散热器轴向布置；
外流道，所述外流道位于内流道的外侧并沿着环形散热器周向布置，外流道与内流道形成叉流式换热结构。
进一步，环形散热器，还包括散热芯体内壁，所述散热芯体内壁作为一次换热面并形成一个周向封闭区域，周向封闭区域内部空间形成内流道。
进一步，所述散热芯体内壁外侧表面设置有与散热芯体内壁同轴的散热芯体，散热芯体为环形封闭腔体，环形封闭腔体内形成外流道。
进一步，散热芯体内壁外侧表面上设置有多个同轴且间隔布置的散热芯体，不同散热芯体的环形封闭腔体中通入不同种类的换热介质。
作为一种选择，散热芯体不仅可以是环状，还可以是螺线状分布，形成叉流和逆流的换热结构。
进一步，所述环形封闭腔体内设置有作为二次换热的环形肋片，多块环形肋片间隔布置从而将环形封闭腔体分割为多个彼此不连通的次级外流道。
进一步，所述次级外流道的截面形状为矩形、圆形、三角形或其它几何形状。
进一步，所述散热芯体上设置有进口管嘴和进口集液罩，以及出口管嘴和出口集液罩。
进一步，所述散热芯体内设置有至少一块环形隔板，所述环形隔板将散热芯体的环形封闭腔体分隔为同轴、内径不等且彼此不连通的次级环形腔体。
进一步，所述次级环形腔体内设置有相互平行的环形肋片，且不同内径的次级环形腔体内的环形肋片数量、间隔不同。
进一步，不同内径的次级环形腔体内通入不同性质的换热介质。
进一步，所述散热芯体为单一板料卷圆形成或由多块圆弧段板料拼接而成。
进一步，本发明的环形换热器用于固定翼飞机进气道及环控系统初级换热。
进一步，由于本发明的环形换热器具备环形结构的特点，其可以作为进气道中的结构件(例如支承和连接功能)，不仅仅实现换热的功能。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
(1)本发明的环形散热器利用其环形结构作为飞机进气道的结构部件的同时，还以冲压冷空气作为冷源，对飞机上电子设备舱或发动机引来的热流体进行冷却降温。
(2)本发明充分利用进气道的有限空间设置叉流式的铝制肋片环形散热器，自身重量小、空间利用率高。
(3)叉流式的铝制肋片环形散热器在进行工作时，因冷热流体之间强迫对流形式为叉流式，铝合金材料自身导热系数高，冷热流体通过换热芯体进行热交换时的效率更高。
(4)作为一种选择，外流道被分隔为多个内径不等的同轴次级环形腔体，不同的次级环形腔体内通入不同的换热介质，不同的次级环形腔体内的换热介质流向不同，从而形成顺流或逆流换热结构，隔板和环形肋片分别作为一次和二次换热面，提供了更多的选择。
附图说明
图1为本发明叉流式的铝制肋片环形散热器结构示意图；
图2为作为热流道(外流道)的内部示意图；
图中：1-进口集液罩、2-出口管嘴、3-进口管嘴、4-出口集液罩、5-散热芯体、21-肋片、22-热流体流道、23-散热芯体内壁。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。
如图1～2所示，本实施例中提供了一种叉流式的铝制肋片环形散热器，该环形散热器安装在进气道后端，与发动机唇口处对接，换热流体为两种。
叉流式的铝制肋片环形散热器包括散热芯体5、进口集液罩1、出口集液罩4以及与集液罩连接的进口管嘴3和出口管嘴2。
如图1所示，为叉流式的铝制肋片环形散热器，其散热芯体5自身呈圆柱环状，散热芯体5连接在散热芯体内壁23外表面，散热芯体内壁23为周向封闭的圆柱面，圆柱面的中空部分作为冷空气流道，即内流道，其流通方向为散热器的轴向，散热芯体5与散热芯体内壁23形成的封闭实体腔体内设置为热流体流道22，即内流道，热流体流道22的流通方向沿着散热器的圆周方向，当散热芯体5只有一个且散热芯体5内只有一层热流体流道22时，两种流体的流通方向形成垂直交叉形式，即叉流式换热结构。
具体的，如图1所示的叉流式的铝制肋片环形散热器，散热芯体5由一块或多块含热流体流道22的铝合金板卷圆焊接组成。例如，先通过在板材上成型肋片21，然后将含有肋片21的板材卷圆并与散热芯体内壁23焊接，最终形成散热芯体5中的外流道，即通过将直线肋片21卷圆形成环形肋片21，然后分隔散热芯体5与散热芯体内壁23形成的环形封闭腔体。
如图2所示，叉流式的铝制肋片环形散热器散热芯体5中的外流道作为热流体流道22，热流体流道22内通过环形肋片21隔成无数的小流道(次级外流道)，小流道的截面为矩形或圆形或三角形，但不限于此类形状。
如图1所示的一种叉流式的铝制肋片环形散热器，包括散热芯体5以及与芯体连接的进口集液罩1、进口管嘴3、出口集液罩4和出口管嘴2，散热芯体5呈中空圆柱体环状，散热芯体5可以为整体环形，也可以由两块或以上的圆弧段拼接组成，由散热芯体内壁23围成的圆柱形中空部分作为冷流体的流道，沿着轴向流通，在散热芯体5的圆柱实体中设置热流体通道，沿着圆周方向流通，并由肋片21将其分隔为小流道，冷、热流体的流通方向形成互相垂直的叉流形式。
本实施例中，散热芯体5采用铝合金平板进行卷圆成型，卷圆前先在铝合金板上将热流体的流道加工出来，热流体流道22的截面形状为矩形但不限于矩形，也可以加工为圆形或三角形或其它几何形状，热流体流道22中的肋片21将流道分隔为一定间隔的多个小流道，同时所有肋片21对整个热流体流道22内腔起到加强作用，承压能力更强。
本实施例中，如图1，进口集液罩1和出口集液罩4通过氩弧焊连接在散热芯体5的热流体流道22两端，同时进口管嘴3、出口管嘴2通过氩弧焊分别连接在进口集液罩1和出口集液罩4的上，热流体从进口管嘴3进入集液罩后沿着热流体流道22圆周流动，最后在出口集液罩4处汇集从出口管嘴2流出。
本实施例中，环形散热器工作时，冷、热两种流体间同时通过散热芯体内壁23的圆柱面内壁进行一次换热、通过肋片21进行二次换热，使得热流体将热量传递给冷流体，最终达到利用冷流体冷却热流体的目的。
进一步，当需要换热的介质不止两种时，可以有以下两种选择：
选择一，增加热流体流道22的层数，即通过在散热芯体5中设置隔板，将散热芯体5分隔为多个同轴但不同内径的热流体流道22(即相互嵌套的圆环体)，不同内径的热流体流道22中流体介质不同，流向不同，肋片21的间距不同，次级环形腔体(小流道)的截面形状不同，隔板作为一次换热面，肋片21作为二次换热面，形成逆流换热结构；
选择二，在散热芯体内壁23上沿着环形散热器的轴线方向间隔布置多个散热芯体5，不同散热芯体5中流动不同的换热介质，同时与冷流道中的介质形成叉流换热结构。
以上所述，仅为本申请的具体一个实施方式，但本申请的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本申请的保护范围内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种环形散热器，其特征在于：所述环形散热器为铝合金材质，环形散热器安装在飞机的进气道后端，与发动机唇口处对接，且包括，
内流道，所述内流道沿着环形散热器轴向布置；
外流道，所述外流道位于内流道的外侧并沿着环形散热器周向布置，外流道与内流道形成叉流式换热结构；
散热芯体内壁（23），所述散热芯体内壁（23）作为一次换热面并形成一个周向封闭区域，周向封闭区域内部空间形成内流道，所述散热芯体内壁（23）外侧表面设置有与散热芯体内壁（23）同轴的散热芯体（5），散热芯体（5）为环形封闭腔体，环形封闭腔体内形成外流道；
所述环形封闭腔体内设置有作为二次换热的环形肋片，多块环形肋片间隔布置从而将环形封闭腔体分割为多个彼此不连通的次级外流道。
2.根据权利要求1所述的一种环形散热器，其特征在于：所述次级外流道的截面形状为矩形、圆形或三角形。
3.根据权利要求1所述的一种环形散热器，其特征在于：所述散热芯体（5）上设置有进口管嘴（3）和进口集液罩（1），以及出口管嘴（2）和出口集液罩（4）。
4.根据权利要求1所述的一种环形散热器，其特征在于：所述散热芯体（5）内设置有至少一块环形隔板，所述环形隔板将散热芯体（5）的环形封闭腔体分隔为同轴、内径不等且彼此不连通的次级环形腔体。
5.根据权利要求4所述的一种环形散热器，其特征在于：所述次级环形腔体内设置有相互平行的环形肋片，且不同内径的次级环形腔体内的环形肋片数量、间隔不同。
6.根据权利要求5所述的一种环形散热器，其特征在于：不同内径的次级环形腔体内通入不同性质的换热介质。
7.根据权利要求1所述的一种环形散热器，其特征在于：所述散热芯体（5）为单一板料卷圆形成或由多块圆弧段板料拼接而成。
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