[实用新型]一种基于仿生的鱼刺型微小交错肺泡换热器芯体及换热器

说明书

本实用新型公开了一种基于仿生的鱼刺型微小交错肺泡换热器芯体，包括外壳，内部通过换热板将芯体分为两层，每层空腔内设置有两层鱼刺型肋条组合，每一层鱼刺型肋条组合由若干列相互平行的鱼刺形肋条组成，每一列鱼刺形肋条由若干对呈八字形排列的短肋组成，同一列的若干对短肋形状、角度、间距都相同；两层鱼刺形肋条不接触；两层鱼刺形肋条分别固定在介质流动空腔的内壁上。本实用新型将仿生元素融合到换热器的设计中，设计出微小交错肺泡换热器，该结构从传热系数、传热面积两方面提升了换热器的性能，且结构轻巧简便，适合用于航空航天用换热器。

技术领域

本实用新型属于换热设备技术领域，具体涉及一种基于仿生的鱼刺型微小交错肺泡换热器芯体及换热器。

背景技术

换热器在工业中的应用极为广泛，要实现动力、化工、船舶、制冷和机械等领域设备的低能耗和高效运行离不开先进换热器的设计。为提升换热器的换热能力，总体上有以下三种手段：提高传热温差、增大传热面积、增大对流换热系数。在无相变的换热器中，提高传热温差通常通过合理布置流道例如令冷热流体逆流来实现，增大换热面积意味着增大换热器总体积或减小通道截面来布置更多流道，增大对流换热系数可以通过扰流来实现。从目前的换热器设计来看，应用最广泛的是管壳式换热器和板式换热器。其中管壳式换热器如图1所示，其由于体积较大、换热效率较低而难以应用于需要轻质量、小体积换热器的场合。板翅式换热器的典型翅片形式如图2-图5所示，其中传统的直通道板翅式换热器内的流动缺乏足够的扰动，波纹翅片等通道设计又使得流动产生较多的涡和死区，导致流动的形状阻力增大并消耗更多的泵功。

在航空航天换热器中，追求换热效率的同时还需要保证换热器的可靠性，即维护方便、运行可靠。当换热器内流动的流体具有腐蚀性或沉淀、碎屑时，必须保证换热器不易堵塞，因此换热器的通道不能过小。

目前的多数换热器为了提高换热效果，有些设计体积过大造成运行重量过大，有些设计成仿生微通道但思路局限于树状分叉，不能适应现阶段航空航天领域、电子芯片领域等高端设备中的高效换热需求。同时传统管壳式换热器的换热能力又不足以满足当前的换热需求。目前一些在高端领域应用的换热器还需要良好的可靠性，单纯缩小换热器通道来增大换热面积-体积比的途径因此受到了阻碍，即不能通过单纯减小通道尺寸来实现换热强化。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于仿生的鱼刺型微小交错肺泡换热器芯体，通过借鉴生物体肺泡的交错、腔室间隔结构提升换热器性能，同时可减少换热器芯体体积，解决了现有换热器芯体高换热性能和微体积难以兼顾的问题。

本实用新型的另一目的是提供具有上述换热器芯体的换热器。

本实用新型所采用的技术方案是，一种基于仿生的鱼刺型微小交错肺泡换热器芯体，该芯体包括外壳，内部通过换热板将芯体分为两层，每层空腔内设置有两层鱼刺型肋条组合，每一层鱼刺型肋条组合由若干列相互平行的鱼刺形肋条组成，每一列鱼刺形肋条由若干对呈八字形排列的短肋组成，同一列的若干对短肋形状、角度、间距都相同；两层鱼刺形肋条不接触；两层鱼刺形肋条分别固定在介质流动空腔的内壁上。

本实用新型的特点还在于：

进一步地，每对所述短肋之间的距离为短肋自身长度的0.1-2倍。

进一步地，每列所述鱼刺型肋条的方向与介质流向成一定交错角。

进一步地，所述每层鱼刺型肋条组合的高度为介质流动空腔的1/2。

进一步地，所述两层鱼刺型肋条组合在高度上具有间隔，间隔为肋高的 0.1-1倍。

进一步地，每层所述介质流动空腔内沿介质流向或与介质流向成一定角度方向还设置有一个或多个挡板。

本实用新型还提供一种换热器，具有上述任一项基于仿生的鱼刺型微小交错肺泡换热器芯体。