[发明专利]具有螺旋流体通道的嵌套层的热传递装置

说明书

本申请涉及具有螺旋流体通道的嵌套层的热传递装置。在一些示例中，用于传递热量的装置包括一组嵌套管状壁和多个螺旋壁，该多个螺旋壁与嵌套管状壁中的每一个相交以形成一个或多个第一通道层，所述一个或多个第一通道层与一个或多个第二通道层嵌套。第一通道层和第二通道层中的每一者包括多个螺旋流体通道。第一入口和第一出口经由每个第一通道层的多个螺旋流体通道彼此流体连通，以用于第一流体流动穿过该装置。第二入口和第二出口经由每个第二通道层的多个螺旋流体通道彼此流体连通，以用于第二流体流动穿过该装置。

技术领域

本申请涉及热传递装置，尤其涉及一种具有螺旋流体通道的嵌套层的热传递装置。

背景技术

热交换器是一种用于在一对流体之间传递热量的装置，通常流体彼此不接触。热交换器用于各种加热和冷却应用中，并且具有用于该对流体的行进的三种基本构造：平行流动(沿相同方向)、交叉流动、和逆流(沿相反方向)。在这些构造中，逆流热交换器可以最有效地传递热量。然而，传统的逆流热交换器可能不能实现高效率的热传递和在要求高温和高压下的操作的高要求应用中所需的紧凑性，所述高要求应用例如为发电。此外，由于复杂的流体歧管，这些传统的热交换器可能体积大且重，因此不适合使尺寸和重量最小化非常重要的情况，例如对于飞行器。需要一种新的逆流热交换器。

发明内容

本公开提供了涉及具有用于引导流体流的螺旋流体通道的嵌套层的热传递装置(热交换器)的系统、设备和方法。在一些示例中，用于在第一流体与第二流体之间传递热量的装置包括一组嵌套管状壁和多个螺旋壁，所述多个螺旋壁与所述嵌套管状壁中的每一个相交以形成与一个或多个第二通道层嵌套的一个或多个第一通道层。所述一个或多个第一通道层和所述一个或多个第二通道层中的每一者包括多个螺旋流体通道。第一入口和第一出口经由每个第一通道层的多个螺旋流体通道彼此流体连通，以用于第一流体穿过该装置从第一入口流到第一出口。第二入口和第二出口经由每个第二通道层的多个螺旋流体通道彼此流体连通，以用于第二流体穿过该装置从第二入口流到第二出口。

在一些示例中，航空航天载具(可互换地称为飞行载具)包括载具主体、连接到载具主体并且被构造成在飞行模式中为载具主体提供动力的发动机、以及连接到载具主体和/或发动机的热传递装置。该热传递装置包括一组嵌套管状壁和多个螺旋壁，该多个螺旋壁与嵌套管状壁中的每一个相交，以形成与一个或多个第二通道层嵌套的一个或多个第一通道层。所述一个或多个第一通道层和所述一个或多个第二通道层中的每一者包括多个螺旋流体通道。第一入口和第一出口经由每个第一通道层的螺旋流体通道彼此流体连通，以用于第一流体穿过热传递装置从第一入口流到第一出口。第二入口和第二出口经由每个第二通道层的多个螺旋流体通道彼此流体连通，以用于第二流体穿过热传递装置从第二入口流到第二出口。

在一些示例中，一种在流体之间传递热量的方法使用热传递装置，该热传递装置包括一组嵌套管状壁，所述一组嵌套管状壁与多个螺旋壁相交以形成与一个或多个第二通道层嵌套的一个或多个第一通道层。在该方法中，第一流体经由热传递装置的每个第一通道层的多个螺旋流体通道在第一入口与第一出口之间穿过热传递装置。第二流体经由热传递装置的每个第二通道层的多个螺旋流体通道在第二入口与第二出口之间穿过热传递装置。

特征、功能和优点可以在本公开的各种示例中独立地实现，或者可以在其它示例中组合，其进一步的细节可以参照以下描述和附图来看到。

附图说明

图1是根据本公开的方面的具有螺旋流体通道的嵌套层的说明性逆流热传递装置的示意图。

图2是沿图1的线2-2截取的图1的热传递装置的另一个示意性截面图，该线2-2与装置的中心轴线正交。

图3是具有螺旋流体通道的嵌套层的另一说明性逆流热传递装置的等距视图。

图4是图3的热传递装置的俯视图。

图5是图3的热传递装置的侧视图。