[发明专利]整合扩散器的热交换器

说明书

一种热交换器设备包括：间隔开的外围壁，其延伸于入口与出口之间，所述外围壁共同限定流道，流道包括在所述入口下游的分散部分，其中流动面积大于所述入口处的流动面积；多个间隔开的散热片，其安置在所述流道中，散热片中的每个散热片具有延伸于上游前边缘与下游后边缘之间的相对侧壁，其中散热片至少将所述流道的所述分散部分分为多个并排流动通路；以及热传递结构，其安置于所述散热片中的至少一个散热片内。

技术领域

本发明主要涉及燃气涡轮发动机和此类发动机中的热传递的方法。

背景技术

存在许多期望将热交换器引入燃气涡轮发动机的主要流径中或引入到包括高速气体流径的另一类型的机械设备的情况。

举例来说，热交换器可用于例如中间冷却、废热回收、防冰/除冰、提高循环热效率或可操作性或热管理等目的。

将热交换器引入燃气涡轮发动机流径中的一个问题是，热交换器内的高速度产生高压力损失。如果压力损失足够高，那么压力损失可能超过热交换器提供的系统效率增益，从而导致系统效率的净降低。

在现有技术中，已提出将热交换器置于燃气涡轮发动机的流径中，其中扩散器定位于热交换器的上游以减小流动速度且避免压力损失。然而，这种设计的问题在于，其基本上增大热交换器系统的总长度，从而使其难以并入到紧凑型发动机设计中。

发明内容

通过具有整合到其上的扩散器的热交换器设备来解决这些问题中的至少一个。

根据本文中所描述的技术的一个方面，一种热交换器设备包括：延伸于入口与出口之间的间隔开的外围壁，所述外围壁共同限定流道，所述流道包括在入口下游的分散部分(diverging portion)，其中流动面积大于入口处的流动面积；安置在流道中的多个间隔开的散热片，每个散热片具有延伸于上游前边缘与下游后边缘之间的相对侧壁，其中所述散热片至少将流道的分散部分分成多个并排流动通路；以及安置在至少一个散热片内的热传递结构。

根据本文中所描述的技术的另一方面，一种热交换器设备包括：延伸于入口与出口之间的间隔开的外围壁，所述外围壁共同限定流道，所述流道包括在入口下游的分散部分，其中外围壁在入口下游限定膨胀部分，在其处，流道的流动面积最大，且其中所述流道包括在分散部分下游的汇聚部分(converging portion)；安置在流道中多个间隔开的散热片，每个散热片具有延伸于上游前边缘与下游后边缘之间的相对侧壁，其中所述散热片至少将流道的分散部分分成多个并排流动通路；其中所述外围壁和所述散热片配置成使得外围壁之间的总开放流动面积从入口到膨胀部分连续地增大；以及安置在至少一个散热片内的热传递结构。

根据本文中所描述的技术的另一方面，一种燃气涡轮发动机包括：压缩机、燃烧器和涡轮，其布置成顺序流动关系；流径，其安置成与压缩机、燃烧器和涡轮中的至少一个流体连通；以及热交换器设备，其包括：延伸于入口与出口之间的间隔开的外围壁，所述外围壁共同限定安置成与所述流径流体连通的流道，其中所述流道包括在入口下游的分散部分，其中流动面积大于入口处的流动面积；多个间隔开的散热片，其安置在流道中，每个散热片具有延伸于上游前边缘与下游后边缘之间的相对侧壁，其中所述散热片将流道分成多个并排流动通路；以及安置于至少一个散热片内的热传递结构。

附图说明

可参考以下结合附图做出的描述来最佳理解本发明，在附图中：

图1是并入有示范性热交换器的燃气涡轮发动机的示意性横截面图；

图2是适合包括在图1的发动机中的热交换器的示意性横截面图；

图3是沿着图2的热交换器的线3-3获取的视图；

图4是图3的热交换器的散热片的一部分的部分截面视图；

图5是适合包括在图1的发动机中的替代热交换器的示意性横截面图；