[发明专利]面向增材制造的肺泡仿生超级换热器结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种面向增材制造的肺泡仿生超级换热器结构及其制备方法，超级换热器结构芯体的上下两侧对应连接有上面板和下面板，超级换热器结构芯体包括多个超级换热器结构单胞，多个超级换热器结构单胞周期排列在上面板和下面板之间，超级换热器结构芯体及超级换热器结构芯体与上面板和下面板之间均设置有待冷却液体。本发明实现一种面向增材制造技术的肺泡仿生超级换热器制备，得到一种仿肺泡超级换热器结构，具有高效换热、结构紧凑，抗破坏强度高的特点，可设计性强，制备灵活，在航空航天、船舶、高端装备及国防军事领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于流体热交换技术领域，具体涉及一种面向增材制造的肺泡仿生超级换热器结构及其制备方法。

背景技术

换热器是许多传统工业部门的通用设备，常用于石油、化工、动力等，在日常的生产和生活中占据重要地位。传统的换热器形式包括间壁式、混合式和蓄热式。传统换热器存在以下缺点：换热面积小，换热效果差，适合家庭等空间小的场所使用，对于厂房等空间大的场所，需要安装较多数量的换热器才能到达使用要求，不但投资大，而且也被换热器和连接管路挤占了较多生产空间；传统的管式换热器如果想提高换热效率，最直接的方法是使用成本较高的铜，导热性将大大提高，但是出于性价比考虑，常见的场合仍然使用价格低廉的不锈钢。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种面向增材制造的肺泡仿生超级换热器结构及其制备方法，在不改变使用材质，不增加换热器占用空间的前提下，增大内部流体的换热面积，提高换热效率；使用增材制造技术，轻易实现内部管道的制造；引进origami结构，大幅提升换热器结构强度，能够应用于化工、车辆、航天航空领域。

本发明采用以下技术方案：

面向增材制造的肺泡仿生超级换热器结构，包括超级换热器结构芯体，超级换热器结构芯体的上下两侧对应连接有上面板和下面板，超级换热器结构芯体包括多个超级换热器结构单胞，多个超级换热器结构单胞周期排列在上面板和下面板之间，超级换热器结构芯体及超级换热器结构芯体与上面板和下面板之间均设置有待冷却液体。

具体的，超级换热器结构芯体包括两层相互交错、互不相通的第一超级换热器管道和第二超级换热器管道，第一超级换热器管道和第二超级换热器管道内均注有待冷却液体。

进一步的，第一超级换热器管道和第二超级换热器管道的内表面、外表面，上面板与下面板的内表面均设置有防腐涂层。

更进一步的，防腐涂层的厚度为0.2～0.5mm。

具体的，超级换热器结构单胞的管道形状为仿肺泡状曲管。

具体的，每个超级换热器结构单胞包括三个交叉管道，三个交叉管道的两端与中央曲率可调。

进一步的，三个交叉管道之间的夹角为120°。

进一步的，三个交叉管道与垂直方向所成角度为0～90°。

具体的，上面板和下面板均为单层面板。

本发明的另一技术方案是，一种面向增材制造的肺泡仿生超级换热器结构的制备方法，包括以下步骤：

S1、确定面向增材制造的肺泡仿生超级换热器结构的可调几何参数，绘制超级换热器结构的三维数据模型，将三维数据模型转换为STL格式数据并导出，相关可调几何参数包括超级换热器单胞结构中管道两端与中央的曲率大小，管道与垂直方向的夹角，管道长度与厚度；

S2、对步骤S1得到的STL格式数据的数据模型进行数字化横截面切片，得到三维数据模型的切片数据；