新型高效熱交換器及其成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱交換器及其成型方法，尤其涉及一種新型高效熱交換器及其成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]板式熱交換器是用來使熱量從熱流體傳遞到冷流體，以滿足規(guī)定的工藝要求的裝置，是對流傳熱及熱傳導(dǎo)的一種工業(yè)應(yīng)用。
[0003]受限于傳統(tǒng)加工方式，傳統(tǒng)板式熱交換器通常由沖壓成形的凹凸不銹鋼板組成。組成方式主要分為:在真空環(huán)境下通過高溫釬焊而成的釬焊式板式熱交換器，以及使用密封圈螺栓鎖合而成的組合式板式熱交換器。傳統(tǒng)板式熱交換器在高壓及超高壓情況下容易發(fā)生金屬板破裂及泄漏現(xiàn)象。同時(shí)，流體與流道接觸面積小，流體在兩板內(nèi)的紊流現(xiàn)象弱，從而導(dǎo)致熱交換效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種新型高效熱交換器及其成型方法，該新型高效熱交換器換熱效率高，可靠性高，通過激光逐層掃描熔化成型，避免了傳統(tǒng)工藝的限制，提高了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)自由度，加工時(shí)間短。
[0005]本發(fā)明的新型高效熱交換器，包括箱體以及固定于箱體的冷流體進(jìn)入管、冷流體排出管、熱流體進(jìn)入管和熱流體排出管；所述箱體內(nèi)設(shè)有連接冷流體進(jìn)入管、冷流體排出管、熱流體進(jìn)入管和熱流體排出管并形成能夠進(jìn)行熱交換的冷流體流道和熱流體流道的蜂窩體；
[0006]進(jìn)一步，所述冷流體流道和熱流體流道均設(shè)有多層并且冷流體流道和熱流體流道豎向相間排列；
[0007]進(jìn)一步，所述蜂窩體內(nèi)設(shè)有空間排列的多個(gè)蜂窩槽；每行蜂窩槽沿豎直投影和水平投影均為正弦曲線的空間正弦曲線排列；
[0008]進(jìn)一步，每列蜂窩槽通過空間正弦曲線谷峰和谷底的通孔相連通形成曲折孔，每層冷流體流道和熱流體流道均由多個(gè)曲折孔并列排布構(gòu)成。
[0009]本發(fā)明的新型高效熱交換器的成型方法，所述新型高效熱交換器通過選擇性激光熔化方法加工而成；
[0010]進(jìn)一步，所述選擇性激光熔化方法包括以下步驟:
[0011]A.使用三維建模軟件建立新型高效熱交換器三維模型；
[0012]B.導(dǎo)出三維模型的*stl格式數(shù)據(jù)，在magics軟件中對新型高效熱交換器三維模型進(jìn)行位置擺放和支撐添加；
[0013]C.對新型高效熱交換器三維模型進(jìn)行分層處理；
[0014]D.將分層后的新型高效熱交換器三維模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入選擇性激光熔化加工設(shè)備，進(jìn)行位置擺放及數(shù)據(jù)設(shè)置后，激光將逐層掃描金屬粉末最終完成新型高效熱交換器的加工。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的新型高效熱交換器及其成型方法，該新型高效熱交換器換熱效率高，可靠性高，通過激光逐層掃描熔化成型，避免了傳統(tǒng)工藝的限制，提高了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)自由度，加工時(shí)間短。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為圖1的俯視圖；
[0018]圖3為圖2的A-A剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的俯視圖；圖3為圖2的A-A剖視圖，如圖所示:本實(shí)施例的新型高效熱交換器，包括箱體I以及固定于箱體I的冷流體進(jìn)入管2、冷流體排出管3、熱流體進(jìn)入管4和熱流體排出管5 ;所述箱體I內(nèi)設(shè)有連接冷流體進(jìn)入管
2、冷流體排出管3、熱流體進(jìn)入管4和熱流體排出管5并形成能夠進(jìn)行熱交換的冷流體流道和熱流體流道的蜂窩體6，箱體I和蜂窩體6 —體成型，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，導(dǎo)熱效率高，能提高冷流體與熱流體之間的換熱效率，同時(shí)蜂窩結(jié)構(gòu)為冷流體流道和熱流體流道的構(gòu)成提供了足夠的設(shè)計(jì)空間，可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)冷流體流道和熱流體流道的形狀和構(gòu)造，保證冷流體與熱流體之間進(jìn)行充分的熱交換。
[0020]本實(shí)施例中，所述冷流體流道和熱流體流道均設(shè)有多層并且冷流體流道和熱流體流道豎向相間排列，豎向相間排列是指任意相鄰兩層冷流體流道之間均設(shè)有空隙并且該空隙內(nèi)布置一層熱流體流道，使冷流體和熱流體分層流動并且相互間隔，整體結(jié)構(gòu)緊湊，空間利用率高，熱交換效率高。
[0021]本實(shí)施例中，所述蜂窩體6內(nèi)設(shè)有空間排列的多個(gè)蜂窩槽7 ;每行蜂窩槽7沿豎直投影和水平投影均為正弦曲線的空間正弦曲線排列，空間正弦曲線的谷峰到相鄰谷底之間布置有一個(gè)蜂窩槽7 ;流體在蜂窩體6內(nèi)部的運(yùn)動軌跡為交錯復(fù)雜的大跨度空間曲線，從而使流體產(chǎn)生高度強(qiáng)烈的紊流，達(dá)到高換熱效果；箱體I為長方體結(jié)構(gòu)，冷流體進(jìn)入管2、冷流體排出管3、熱流體進(jìn)入管4和熱流體排出管5布置于箱體I四個(gè)側(cè)棱處，以箱體I的一個(gè)頂點(diǎn)為原點(diǎn)、連接于該原點(diǎn)的三條棱為X、Y、Z三個(gè)軸建立空間坐標(biāo)系，空間排列是指蜂窩槽7沿XY平面矩陣排列成為一層蜂窩槽7，然后該層蜂窩槽7再以層為單位沿Z軸排列；冷流體進(jìn)入管2和冷流體排出管3沿冷流體進(jìn)入管2、冷流體排出管3、熱流體進(jìn)入管4和熱流體排出管5四者構(gòu)成的矩形的一條對角線分布；熱流體進(jìn)入管4和熱流體排出管5沿冷流體進(jìn)入管2、冷流體排出管3、熱流體進(jìn)入管4和熱流體排出管5四者構(gòu)成的矩形的另一條對角線分布，每行蜂窩槽7是指沿冷流體進(jìn)入管2和熱流體進(jìn)入管4的連線方向及其平行方向排列的多個(gè)蜂窩槽7。
[0022]本實(shí)施例中，每列蜂窩槽7通過空間正弦曲線谷峰和谷底的通孔相連通形成曲折孔，每層冷流體流道和熱流體流道均由多個(gè)曲折孔并列排布構(gòu)成；流道與流體接觸面積增大，流體在流道內(nèi)部流動路程長，提高了熱交換效率；每列蜂窩槽7是指沿冷流體進(jìn)入管2和熱流體排出管5的連線方向及其平行方向排列的多個(gè)蜂窩槽7，每層冷流體流道的多個(gè)曲折孔的進(jìn)液端通過第一進(jìn)液匯流孔連通于冷流體進(jìn)入管2 ;每層冷流體流道的多個(gè)曲折孔的排液端通過第一排液匯流孔連通于冷流體排出管3 ;每層熱流體流道的多個(gè)曲折孔的進(jìn)液端通過第二進(jìn)液匯流孔連通于熱流體進(jìn)入管4 ;每層熱流體流道的多個(gè)曲折孔的排液端通過第二排液匯流孔連通于熱流體排出管5 ;每層的多個(gè)第一進(jìn)液匯流孔、第一排液匯流孔、第二進(jìn)液匯流孔和第二排液匯流孔均相互獨(dú)立設(shè)置。
[0023]本實(shí)施例的新型高效熱交換器的成型方法，所述新型高效熱交換器通過選擇性激光熔化方法加工而成，通過激光逐層掃描熔化成型，相比與組合式及釬焊式板式熱交換器，加工時(shí)間短，可靠性高，可承受更高的壓力，避免了高壓及超高壓情況下產(chǎn)生泄露。
[0024]本實(shí)施例中，所述選擇性激光熔化方法包括以下步驟:
[0025]A.使用三維建模軟件建立新型高效熱交換器三維模型；三維建模軟件為SOLIDffORKS,PR0/E 或 UG ；
[0026]B.導(dǎo)出三維模型的*stl格式數(shù)據(jù)，在magics軟件中對新型高效熱交換器三維模型進(jìn)行位置擺放和支撐添加；
[0027]C.對新型高效熱交換器三維模型進(jìn)行分層處理；
[0028]D.將分層后的新型高效熱交換器三維模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入選擇性激光熔化加工設(shè)備，進(jìn)行位置擺放及數(shù)據(jù)設(shè)置后，激光將逐層掃描金屬粉末最終完成新型高效熱交換器的加工；
[0029]避免了傳統(tǒng)工藝的限制，提高了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)自由度；通過三維模型數(shù)據(jù)直接加工產(chǎn)品，無需工裝、模具，極大縮短了產(chǎn)品工藝流程；加工周期短；復(fù)雜結(jié)構(gòu)及內(nèi)部流道一體化成形，提高產(chǎn)品整體性能；無切削浪費(fèi)。
[0030]最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型高效熱交換器，其特征在于:包括箱體以及固定于箱體的冷流體進(jìn)入管、冷流體排出管、熱流體進(jìn)入管和熱流體排出管；所述箱體內(nèi)設(shè)有連接冷流體進(jìn)入管、冷流體排出管、熱流體進(jìn)入管和熱流體排出管并形成能夠進(jìn)行熱交換的冷流體流道和熱流體流道的蜂窩體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高效熱交換器，其特征在于:所述冷流體流道和熱流體流道均設(shè)有多層并且冷流體流道和熱流體流道豎向相間排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型高效熱交換器，其特征在于:所述蜂窩體內(nèi)設(shè)有空間排列的多個(gè)蜂窩槽；每行蜂窩槽沿豎直投影和水平投影均為正弦曲線的空間正弦曲線排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型高效熱交換器，其特征在于:每列蜂窩槽通過空間正弦曲線谷峰和谷底的通孔相連通形成曲折孔，每層冷流體流道和熱流體流道均由多個(gè)曲折孔并列排布構(gòu)成。
5.一種權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述的新型高效熱交換器的成型方法，其特征在于:所述新型高效熱交換器通過選擇性激光熔化方法加工而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型高效熱交換器的成型方法，其特征在于:所述選擇性激光熔化方法包括以下步驟: A.使用三維建模軟件建立新型高效熱交換器三維模型； B.導(dǎo)出三維模型的*stl格式數(shù)據(jù)，在magics軟件中對新型高效熱交換器三維模型進(jìn)行位置擺放和支撐添加； C.對新型高效熱交換器三維模型進(jìn)行分層處理； D.將分層后的新型高效熱交換器三維模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入選擇性激光熔化加工設(shè)備，進(jìn)行位置擺放及數(shù)據(jù)設(shè)置后，激光將逐層掃描金屬粉末最終完成新型高效熱交換器的加工。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型高效熱交換器及其成型方法，該新型高效熱交換器包括箱體以及固定于箱體的冷流體進(jìn)入管、冷流體排出管、熱流體進(jìn)入管和熱流體排出管；所述箱體內(nèi)設(shè)有連接冷流體進(jìn)入管、冷流體排出管、熱流體進(jìn)入管和熱流體排出管并形成能夠進(jìn)行熱交換的冷流體流道和熱流體流道的蜂窩體；所述新型高效熱交換器通過選擇性激光熔化方法加工而成；本發(fā)明的新型高效熱交換器及其成型方法，該新型高效熱交換器換熱效率高，可靠性高，通過激光逐層掃描熔化成型，避免了傳統(tǒng)工藝的限制，提高了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)自由度，加工時(shí)間短。
【IPC分類】F28F3-02, F28D9-00, B22F3-105
【公開號】CN104776736
【申請?zhí)枴緾N201510189540
【發(fā)明人】張正文, 李強(qiáng), 李忠華, 何乃輝
【申請人】重慶大學(xué)
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月21日