一种环形预冷换热器二级汇流管的异型管结构的制作方法

本发明属于飞行器发动机，特别是涉及一种环形预冷换热器二级汇流管的异型管结构。

背景技术：

1、换热器是一种能够将不同温度及不同压力条件下的两种或多种流体进行分割热交换的工具，流体通过换热表面进行热交换，因此它不会使工质之间相互掺杂。在工业领域中，由于对换热量的要求越来越多，现在及未来高效、大型、节能换热器的研发是换热器技术发展的趋势，同时也满足装置大型化的发展要求。由于国内和国外对缠绕管式换热器结构的研究还不够深入，因此需要对换热器结构设计进行研究，在换热器设计环节中把二级汇流管设计成异型管，获得换热性能更高，且流阻更小的换热器。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本发明提出一种环形预冷换热器二级汇流管的优化结构。为解决大型化所带来的换热器面积增大等问题，在换热器设计环节中把二级汇流管由圆型管设计成异型管，可以强化换热能力，降低流动损耗和制造损耗。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种环形预冷换热器二级汇流管的异型管结构，包括两个一级汇流管、若干二级汇流管和若干螺旋管，两个一级汇流管为同心圆结构，每个一级汇流管上均匀设置有若干二级汇流管，若干螺旋管分别连接两个一级汇流管上的二级汇流管呈螺旋线分布。

3、更进一步地，所述螺旋管与二级汇流管焊接。

4、更进一步地，所述二级汇流管为异型，其管为圆管，与螺旋管焊接的外径截面为平面，使得螺旋管与二级汇流管焊接处截面上的应力减小，流动阻力减小。

5、更进一步地，所述二级汇流管通过有限元软件的工作台里的静态结构模块改变二级汇流管结构参数，通过人为给定参数，进行强度分析，验证异型管的最优性能。

6、更进一步地，人为给定的参数包括二级汇流管的内径和截面平面位置处的壁厚两个参数。

7、更进一步地，所述二级汇流管的内径是1mm。

8、更进一步地，所述二级汇流管截面平面位置处的壁厚为0.1mm。

9、与现有技术相比，本发明所述的一种环形预冷换热器二级汇流管的异型管结构的有益效果是：

10、1、本发明所述的一种环形预冷换热器二级汇流管的异型管结构相比于传统圆管结构，焊接处壁厚变薄，相比于传统圆管结构，壁厚变薄使得换热热阻减小，在非稳态换热过程中，时间常数变小，整体的速度和温度分布更为均匀，流动换热能更快进入稳定，且流动阻力减小，同时结构强度更高，便于螺旋管的安装与焊接，进一步简化制造过程。

11、2、本发明所述的一种环形预冷换热器二级汇流管的异型管结构，通过有限元(ansys)的工作台(workbench)里的静态结构模块改变二级汇流管结构参数，如内径和截面平面处壁厚两个参数，从而强化换热能力，降低流动损耗和制造损耗。

12、3、本发明所述的一种环形预冷换热器二级汇流管的异型管结构，异型二级汇流管的最大应力是圆型二级汇流管的94％，由此可见，异型二级汇流管与圆形二级汇流管相比，等效应力更小，从结构强度角度异型二级汇流管更有优势。

技术特征：

1.一种环形预冷换热器二级汇流管的异型管结构，其特征在于：包括两个一级汇流管(1)、若干二级汇流管(2)和若干螺旋管(3)，两个一级汇流管(1)为同心圆结构，每个一级汇流管(1)上均匀设置有若干二级汇流管(2)，若干螺旋管(3)分别连接两个一级汇流管(1)上的二级汇流管(2)呈螺旋线分布。

2.根据权利要求1所述的环形预冷换热器二级汇流管的异型管结构，其特征在于：所述螺旋管(3)与二级汇流管(2)焊接。

3.根据权利要求2所述的环形预冷换热器二级汇流管的异型管结构，其特征在于：所述二级汇流管(2)为异型，其管为圆管，与螺旋管(3)焊接的外径截面为平面，使得螺旋管(3)与二级汇流管(2)焊接处截面上的应力减小，流动阻力减小。

4.根据权利要求3所述的环形预冷换热器二级汇流管的异型管结构，其特征在于：所述二级汇流管(2)通过有限元软件的工作台里的静态结构模块改变二级汇流管结构参数，通过人为给定参数，进行强度分析，验证异型管的最优性能。

5.根据权利要求4所述的环形预冷换热器二级汇流管的异型管结构，其特征在于：人为给定的参数包括二级汇流管(2)的内径和截面平面位置处的壁厚两个参数。

6.根据权利要求5所述的环形预冷换热器二级汇流管的异型管结构，其特征在于：所述二级汇流管(2)的内径是1mm。

7.根据权利要求5所述的环形预冷换热器二级汇流管的异型管结构，其特征在于：所述二级汇流管(2)截面平面位置处的壁厚为0.1mm。

技术总结
本发明提出了一种环形预冷换热器二级汇流管的异型管结构，属于飞行器发动机技术领域。解决了大型化所带来的换热器面积增大等问题。该结构包括两个一级汇流管、若干二级汇流管和若干螺旋管，两个一级汇流管为同心圆结构，每个一级汇流管上均匀设置有若干二级汇流管，若干螺旋管分别连接两个一级汇流管上的二级汇流管呈螺旋线分布。本发明在换热器设计环节中把二级汇流管由圆型管设计成异型管，可以强化换热能力，降低流动损耗和制造损耗。本发明的异型二级汇流管的最大应力是圆型二级汇流管的94％，由此可见，异型二级汇流管与圆形二级汇流管相比，等效应力更小，从结构强度角度异型二级汇流管更有优势。

技术研发人员：刘太秋,冯宇,周建军,秦江,赵孟,王振华,任勇翔,叶超,张筱喆
受保护的技术使用者：中国航发沈阳发动机研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16