CN104776736A - 新型高效热交换器及其成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型高效热交换器及其成型方法，该新型高效热交换器包括箱体以及固定于箱体的冷流体进入管、冷流体排出管、热流体进入管和热流体排出管；所述箱体内设有连接冷流体进入管、冷流体排出管、热流体进入管和热流体排出管并形成能够进行热交换的冷流体流道和热流体流道的蜂窝体；所述新型高效热交换器通过选择性激光熔化方法加工而成；本发明的新型高效热交换器及其成型方法，该新型高效热交换器换热效率高，可靠性高，通过激光逐层扫描熔化成型，避免了传统工艺的限制，提高了设计人员的设计自由度，加工时间短。

Description

新型高效热交换器及其成型方法

技术领域

本发明涉及一种热交换器及其成型方法，尤其涉及一种新型高效热交换器及其成型方法。

背景技术

板式热交换器是用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置，是对流传热及热传导的一种工业应用。

受限于传统加工方式，传统板式热交换器通常由冲压成形的凹凸不锈钢板组成。组成方式主要分为：在真空环境下通过高温钎焊而成的钎焊式板式热交换器，以及使用密封圈螺栓锁合而成的组合式板式热交换器。传统板式热交换器在高压及超高压情况下容易发生金属板破裂及泄漏现象。同时，流体与流道接触面积小，流体在两板内的紊流现象弱，从而导致热交换效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种新型高效热交换器及其成型方法，该新型高效热交换器换热效率高，可靠性高，通过激光逐层扫描熔化成型，避免了传统工艺的限制，提高了设计人员的设计自由度，加工时间短。

本发明的新型高效热交换器，包括箱体以及固定于箱体的冷流体进入管、冷流体排出管、热流体进入管和热流体排出管；所述箱体内设有连接冷流体进入管、冷流体排出管、热流体进入管和热流体排出管并形成能够进行热交换的冷流体流道和热流体流道的蜂窝体；

进一步，所述冷流体流道和热流体流道均设有多层并且冷流体流道和热流体流道竖向相间排列；

进一步，所述蜂窝体内设有空间排列的多个蜂窝槽；每行蜂窝槽沿竖直投影和水平投影均为正弦曲线的空间正弦曲线排列；

进一步，每列蜂窝槽通过空间正弦曲线谷峰和谷底的通孔相连通形成曲折孔，每层冷流体流道和热流体流道均由多个曲折孔并列排布构成。

本发明的新型高效热交换器的成型方法，所述新型高效热交换器通过选择性激光熔化方法加工而成；

进一步，所述选择性激光熔化方法包括以下步骤：

A.使用三维建模软件建立新型高效热交换器三维模型；

B.导出三维模型的*stl格式数据，在magics软件中对新型高效热交换器三维模型进行位置摆放和支撑添加；

C.对新型高效热交换器三维模型进行分层处理；

D.将分层后的新型高效热交换器三维模型数据导入选择性激光熔化加工设备，进行位置摆放及数据设置后，激光将逐层扫描金属粉末最终完成新型高效热交换器的加工。

本发明的有益效果是：本发明的新型高效热交换器及其成型方法，该新型高效热交换器换热效率高，可靠性高，通过激光逐层扫描熔化成型，避免了传统工艺的限制，提高了设计人员的设计自由度，加工时间短。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图2的A-A剖视图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图；图2为图1的俯视图；图3为图2的A-A剖视图，如图所示：本实施例的新型高效热交换器，包括箱体1以及固定于箱体1的冷流体进入管2、冷流体排出管3、热流体进入管4和热流体排出管5；所述箱体1内设有连接冷流体进入管2、冷流体排出管3、热流体进入管4和热流体排出管5并形成能够进行热交换的冷流体流道和热流体流道的蜂窝体6，箱体1和蜂窝体6一体成型，整体结构稳定性好，导热效率高，能提高冷流体与热流体之间的换热效率，同时蜂窝结构为冷流体流道和热流体流道的构成提供了足够的设计空间，可根据实际需要设计冷流体流道和热流体流道的形状和构造，保证冷流体与热流体之间进行充分的热交换。

本实施例中，所述冷流体流道和热流体流道均设有多层并且冷流体流道和热流体流道竖向相间排列，竖向相间排列是指任意相邻两层冷流体流道之间均设有空隙并且该空隙内布置一层热流体流道，使冷流体和热流体分层流动并且相互间隔，整体结构紧凑，空间利用率高，热交换效率高。

本实施例中，所述蜂窝体6内设有空间排列的多个蜂窝槽7；每行蜂窝槽7沿竖直投影和水平投影均为正弦曲线的空间正弦曲线排列，空间正弦曲线的谷峰到相邻谷底之间布置有一个蜂窝槽7；流体在蜂窝体6内部的运动轨迹为交错复杂的大跨度空间曲线，从而使流体产生高度强烈的紊流，达到高换热效果；箱体1为长方体结构，冷流体进入管2、冷流体排出管3、热流体进入管4和热流体排出管5布置于箱体1四个侧棱处，以箱体1的一个顶点为原点、连接于该原点的三条棱为X、Y、Z三个轴建立空间坐标系，空间排列是指蜂窝槽7沿XY平面矩阵排列成为一层蜂窝槽7，然后该层蜂窝槽7再以层为单位沿Z轴排列；冷流体进入管2和冷流体排出管3沿冷流体进入管2、冷流体排出管3、热流体进入管4和热流体排出管5四者构成的矩形的一条对角线分布；热流体进入管4和热流体排出管5沿冷流体进入管2、冷流体排出管3、热流体进入管4和热流体排出管5四者构成的矩形的另一条对角线分布，每行蜂窝槽7是指沿冷流体进入管2和热流体进入管4的连线方向及其平行方向排列的多个蜂窝槽7。

本实施例中，每列蜂窝槽7通过空间正弦曲线谷峰和谷底的通孔相连通形成曲折孔，每层冷流体流道和热流体流道均由多个曲折孔并列排布构成；流道与流体接触面积增大，流体在流道内部流动路程长，提高了热交换效率；每列蜂窝槽7是指沿冷流体进入管2和热流体排出管5的连线方向及其平行方向排列的多个蜂窝槽7，每层冷流体流道的多个曲折孔的进液端通过第一进液汇流孔连通于冷流体进入管2；每层冷流体流道的多个曲折孔的排液端通过第一排液汇流孔连通于冷流体排出管3；每层热流体流道的多个曲折孔的进液端通过第二进液汇流孔连通于热流体进入管4；每层热流体流道的多个曲折孔的排液端通过第二排液汇流孔连通于热流体排出管5；每层的多个第一进液汇流孔、第一排液汇流孔、第二进液汇流孔和第二排液汇流孔均相互独立设置。

本实施例的新型高效热交换器的成型方法，所述新型高效热交换器通过选择性激光熔化方法加工而成，通过激光逐层扫描熔化成型，相比与组合式及钎焊式板式热交换器，加工时间短，可靠性高，可承受更高的压力，避免了高压及超高压情况下产生泄露。

本实施例中，所述选择性激光熔化方法包括以下步骤：

A.使用三维建模软件建立新型高效热交换器三维模型；三维建模软件为SOLIDWORKS、PRO/E或UG；

B.导出三维模型的*stl格式数据，在magics软件中对新型高效热交换器三维模型进行位置摆放和支撑添加；

C.对新型高效热交换器三维模型进行分层处理；

D.将分层后的新型高效热交换器三维模型数据导入选择性激光熔化加工设备，进行位置摆放及数据设置后，激光将逐层扫描金属粉末最终完成新型高效热交换器的加工；

避免了传统工艺的限制，提高了设计人员的设计自由度；通过三维模型数据直接加工产品，无需工装、模具，极大缩短了产品工艺流程；加工周期短；复杂结构及内部流道一体化成形，提高产品整体性能；无切削浪费。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种新型高效热交换器，其特征在于：包括箱体以及固定于箱体的冷流体进入管、冷流体排出管、热流体进入管和热流体排出管；所述箱体内设有连接冷流体进入管、冷流体排出管、热流体进入管和热流体排出管并形成能够进行热交换的冷流体流道和热流体流道的蜂窝体。

2.根据权利要求1所述的新型高效热交换器，其特征在于：所述冷流体流道和热流体流道均设有多层并且冷流体流道和热流体流道竖向相间排列。

3.根据权利要求2所述的新型高效热交换器，其特征在于：所述蜂窝体内设有空间排列的多个蜂窝槽；每行蜂窝槽沿竖直投影和水平投影均为正弦曲线的空间正弦曲线排列。

4.根据权利要求3所述的新型高效热交换器，其特征在于：每列蜂窝槽通过空间正弦曲线谷峰和谷底的通孔相连通形成曲折孔，每层冷流体流道和热流体流道均由多个曲折孔并列排布构成。

5.一种权利要求1-4任一权利要求所述的新型高效热交换器的成型方法，其特征在于：所述新型高效热交换器通过选择性激光熔化方法加工而成。

6.根据权利要求5所述的新型高效热交换器的成型方法，其特征在于：所述选择性激光熔化方法包括以下步骤：

A.使用三维建模软件建立新型高效热交换器三维模型；

B.导出三维模型的*stl格式数据，在magics软件中对新型高效热交换器三维模型进行位置摆放和支撑添加；

C.对新型高效热交换器三维模型进行分层处理；

D.将分层后的新型高效热交换器三维模型数据导入选择性激光熔化加工设备，进行位置摆放及数据设置后，激光将逐层扫描金属粉末最终完成新型高效热交换器的加工。