本發(fā)明涉及間冷器技術(shù)，尤其涉及一種基于變長度鋸齒翅片的逆流式間冷器芯體。

背景技術(shù)：

燃?xì)廨啓C(jī)間冷循環(huán)一種可有效提高船用燃機(jī)功率的循環(huán)方式，它利用雙回路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對低壓壓氣機(jī)出口處的空氣進(jìn)行冷卻，從而降低高壓壓氣機(jī)耗功，最終實(shí)現(xiàn)提高輸出功率的目標(biāo)。

雙回路其中之一便是機(jī)上水/乙二醇-空氣間冷系統(tǒng)，間冷器芯體性能好壞對于該系統(tǒng)能否高效運(yùn)行至關(guān)重要。

對于間冷器芯體而言，應(yīng)該盡可能的降低氣體出口溫度，同時減小氣體的流動損失。

由于鋸齒翅片的特殊結(jié)構(gòu)，流體能夠在通道中形成強(qiáng)烈的擾動，使得邊界層不斷的破壞和再生，從而能有效降低熱阻，多用于氣側(cè)強(qiáng)化對流換熱。

但是鋸齒翅片也會引起較大的壓力損失，使得高壓壓氣機(jī)入口處的壓力降低，為了保證總增壓比恒定，高壓壓氣機(jī)壓比相應(yīng)有所增加最終使得其耗功增加，而這與間冷循環(huán)的初衷是相違背的。因此間冷器只有在降低氣體溫度的同時具有較小的壓力損失才符合間冷燃機(jī)的設(shè)計(jì)要求，為此需要對間冷器芯體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證其具有良好的流動和換熱特性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在下文中給出了關(guān)于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。

鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于變長度鋸齒翅片的逆流式間冷器芯體，以至少解決現(xiàn)有燃?xì)廨啓C(jī)間冷循環(huán)所采用的鋸齒翅片會引起較大的壓力損失的問題。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于變長度鋸齒翅片的逆流式間冷器芯體，包括多個隔板、封條、液側(cè)鋸齒翅片、第一氣側(cè)鋸齒翅片和第二氣側(cè)鋸齒翅片，多個隔板包括從上到下依次平行布置的第一隔板、第二隔板、第三隔板和第四隔板；多個隔板具有相同尺寸，且多個隔板的各板面之間對齊；封條用于設(shè)置在多個隔板的兩側(cè)進(jìn)行密封；第一隔板與第二隔板之間設(shè)有第一氣側(cè)鋸齒翅片，第二隔板與三隔板之間設(shè)有液側(cè)鋸齒翅片，而第三隔板與第四隔板之間設(shè)有第二氣側(cè)鋸齒翅片；第一氣側(cè)鋸齒翅片和第二氣側(cè)鋸齒翅片中的氣體流動方向與液側(cè)鋸齒翅片中的液體流動方向相反；第一氣側(cè)鋸齒翅片和第二氣側(cè)鋸齒翅片各自包含的多段翅片沿其各自的氣體流動方向上的長度遞減；液側(cè)鋸齒翅片所包含的多段翅片沿其液體流動方向上的長度遞減。

進(jìn)一步地，液側(cè)鋸齒翅片的翅片高度小于第一氣側(cè)鋸齒翅片和第二氣側(cè)鋸齒翅片的翅片高度。

進(jìn)一步地，第一氣側(cè)鋸齒翅片和第二氣側(cè)鋸齒翅片分別包括沿氣體流動方向上分布的71段翅片，第一氣側(cè)鋸齒翅片和第二氣側(cè)鋸齒翅片分別包括的71段翅片中的入口端翅片長度為10毫米、出口端翅片長度為3毫米，第一氣側(cè)鋸齒翅片和第二氣側(cè)鋸齒翅片分別包括的71段翅片的長度從入口端至出口端依次遞減0.1毫米。

進(jìn)一步地，液側(cè)鋸齒翅片包括沿液體流動方向上分布的71段翅片，液側(cè)鋸齒翅片包括的71段翅片中的入口端翅片長度為10毫米、出口端翅片長度為3毫米，液側(cè)鋸齒翅片包括的71段翅片的長度從入口端至出口端依次遞減0.1毫米。

本發(fā)明的基于變長度鋸齒翅片的逆流式間冷器芯體，在其氣液兩側(cè)沿著工質(zhì)流動方向翅片長度不斷減小，以提升鋸齒翅片流動充分發(fā)展段的換熱性能，加劇對流體的擾動，使得其邊界層被破壞的頻率提升。該逆流式間冷器芯體，能夠克服現(xiàn)有鋸齒翅片壓力損失較大的缺點(diǎn)，通過合理布置翅片長度實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化換熱的同時降低流動損失的目的。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于既保留了鋸齒翅片強(qiáng)化換熱的特性，同時針對其流動充分發(fā)展段換熱能力較弱的情況，通過減小翅片長度使得流體邊界層被破壞的頻率得以增加，以實(shí)現(xiàn)提升流動充分發(fā)展段的換熱能力。

雖然翅片間距減小會使得流動充分發(fā)展段的流動損失增加，但是由于本發(fā)明在入口段處的翅片長度較大因而其流動損失小于翅片長度均勻分布的方案，最終經(jīng)計(jì)算本專利所述的間冷器芯體綜合換熱性能好于翅片長度均勻分布的間冷器芯體。

通過以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的最佳實(shí)施例的詳細(xì)說明，本發(fā)明的這些以及其他優(yōu)點(diǎn)將更加明顯。

附圖說明

本發(fā)明可以通過參考下文中結(jié)合附圖所給出的描述而得到更好的理解，其中在所有附圖中使用了相同或相似的附圖標(biāo)記來表示相同或者相似的部件。所述附圖連同下面的詳細(xì)說明一起包含在本說明書中并且形成本說明書的一部分，而且用來進(jìn)一步舉例說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例和解釋本發(fā)明的原理和優(yōu)點(diǎn)。在附圖中：

圖1是示意性地示出本發(fā)明的基于變長度鋸齒翅片的逆流式間冷器芯體的一個示例的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為鋸齒翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)名稱；

圖3為氣側(cè)翅片示意圖；

圖4為液側(cè)翅片示意圖。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，附圖中的元件僅僅是為了簡單和清楚起見而示出的，而且不一定是按比例繪制的。例如，附圖中某些元件的尺寸可能相對于其他元件放大了，以便有助于提高對本發(fā)明實(shí)施例的理解。

具體實(shí)施方式

在下文中將結(jié)合附圖對本發(fā)明的示范性實(shí)施例進(jìn)行描述。為了清楚和簡明起見，在說明書中并未描述實(shí)際實(shí)施方式的所有特征。然而，應(yīng)該了解，在開發(fā)任何這種實(shí)際實(shí)施例的過程中必須做出很多特定于實(shí)施方式的決定，以便實(shí)現(xiàn)開發(fā)人員的具體目標(biāo)，例如，符合與系統(tǒng)及業(yè)務(wù)相關(guān)的那些限制條件，并且這些限制條件可能會隨著實(shí)施方式的不同而有所改變。此外，還應(yīng)該了解，雖然開發(fā)工作有可能是非常復(fù)雜和費(fèi)時的，但對得益于本公開內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，這種開發(fā)工作僅僅是例行的任務(wù)。

在此，還需要說明的一點(diǎn)是，為了避免因不必要的細(xì)節(jié)而模糊了本發(fā)明，在附圖中僅僅示出了與根據(jù)本發(fā)明的方案密切相關(guān)的裝置結(jié)構(gòu)和/或處理步驟，而省略了與本發(fā)明關(guān)系不大的其他細(xì)節(jié)。

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種基于變長度鋸齒翅片的逆流式間冷器芯體，包括多個隔板、封條、液側(cè)鋸齒翅片、第一氣側(cè)鋸齒翅片和第二氣側(cè)鋸齒翅片，多個隔板包括從上到下依次平行布置的第一隔板、第二隔板、第三隔板和第四隔板；多個隔板具有相同尺寸，且多個隔板的各板面之間對齊；封條用于設(shè)置在多個隔板的兩側(cè)進(jìn)行密封；第一隔板與第二隔板之間設(shè)有第一氣側(cè)鋸齒翅片，第二隔板與三隔板之間設(shè)有液側(cè)鋸齒翅片，而第三隔板與第四隔板之間設(shè)有第二氣側(cè)鋸齒翅片；第一氣側(cè)鋸齒翅片和第二氣側(cè)鋸齒翅片中的氣體流動方向與液側(cè)鋸齒翅片中的液體流動方向相反；第一氣側(cè)鋸齒翅片和第二氣側(cè)鋸齒翅片各自包含的多段翅片沿其各自的氣體流動方向上的長度遞減；液側(cè)鋸齒翅片所包含的多段翅片沿其液體流動方向上的長度遞減。

圖1給出了本發(fā)明的基于變長度鋸齒翅片的逆流式間冷器芯體的一個示例的結(jié)構(gòu)圖。

如圖1所示，在該示例中，基于變長度鋸齒翅片的逆流式間冷器芯體包括多個隔板1、封條2、液側(cè)鋸齒翅片3和氣測鋸齒翅片4。其中，氣測鋸齒翅片4包括第一氣側(cè)鋸齒翅片和第二氣側(cè)鋸齒翅片。

如圖1所示，多個隔板1包括從上到下依次平行布置的第一隔板、第二隔板、第三隔板和第四隔板。

其中，多個隔板1具有相同尺寸，且多個隔板1的各板面之間對齊。

封條2用于設(shè)置在多個隔板1的兩側(cè)進(jìn)行密封。

第一隔板與第二隔板之間設(shè)有第一氣側(cè)鋸齒翅片，第二隔板與三隔板之間設(shè)有液側(cè)鋸齒翅片，而第三隔板與第四隔板之間設(shè)有第二氣側(cè)鋸齒翅片。圖2為鋸齒翅片的結(jié)構(gòu)示意圖。

第一氣側(cè)鋸齒翅片和第二氣側(cè)鋸齒翅片中的氣體流動方向與液側(cè)鋸齒翅片3中的液體流動方向相反。

圖3示出了第一氣側(cè)鋸齒翅片和第二氣側(cè)鋸齒翅片中每一個氣測鋸齒翅片的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，第一氣側(cè)鋸齒翅片和第二氣側(cè)鋸齒翅片各自包含的多段翅片沿其各自的氣體流動方向上的長度遞減。

圖4示出了液側(cè)鋸齒翅片的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，液側(cè)鋸齒翅片所包含的多段翅片沿其液體流動方向上的長度遞減。

因此，在本發(fā)明的上述基于變長度鋸齒翅片的逆流式間冷器芯體中，由于液側(cè)鋸齒翅片中的液體流動方向與第一氣側(cè)鋸齒翅片和第二氣側(cè)鋸齒翅片中的氣體流動方向是反向(即逆向)的，所以，液側(cè)鋸齒翅片中的入口翅片(也就是長度最大的翅片)對應(yīng)于第一氣側(cè)鋸齒翅片和第二氣側(cè)鋸齒翅片中的出口翅片(也就是長度最小的翅片)，而液側(cè)鋸齒翅片中的出口翅片(也就是長度最小的翅片)對應(yīng)于第一氣側(cè)鋸齒翅片和第二氣側(cè)鋸齒翅片中的入口翅片(也就是長度最大的翅片)。

也就是說，參考圖2，氣液兩側(cè)均為鋸齒翅片，并且沿著工質(zhì)流動流動方向翅片長度不斷減小，也即lin＞lout。

根據(jù)一個實(shí)現(xiàn)方式，液側(cè)鋸齒翅片的翅片高度小于第一氣側(cè)鋸齒翅片和第二氣側(cè)鋸齒翅片的翅片高度。

此外，根據(jù)一個實(shí)現(xiàn)方式，對于液側(cè)鋸齒翅片和第一、第二氣測鋸齒翅片中的每組鋸齒翅片，其芯體材料均為銅鎳合金，其翅片的結(jié)構(gòu)參數(shù)分別為：封條、隔板的厚度分別為0.5毫米，翅片厚度(ft)為0.2毫米，翅片間距(fs)為1.8毫米，氣液兩側(cè)高度(fh)分別為7.8毫米以及1.8毫米。翅片起始長度lin＝10毫米，然后沿著流動方向每節(jié)遞減0.1微米直至最后一節(jié)lout＝3毫米，共計(jì)71段流動方向上總長度(l)為461.5毫米。

也就是說，第一氣側(cè)鋸齒翅片和第二氣側(cè)鋸齒翅片分別包括沿氣體流動方向上分布的71段翅片，該71段翅片中的入口端翅片長度為10毫米、出口端翅片長度為3毫米，該71段翅片的長度從入口端至出口端依次遞減0.1毫米，該71段流動方向上總長度(l)為461.5毫米。

此外，液側(cè)鋸齒翅片包括沿液體流動方向上分布的71段翅片，該71段翅片中的入口端翅片長度為10毫米、出口端翅片長度為3毫米，該71段翅片的長度從入口端至出口端依次遞減0.1毫米，該71段流動方向上總長度(l)為461.5毫米。

盡管根據(jù)有限數(shù)量的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是受益于上面的描述，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員明白，在由此描述的本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以設(shè)想其它實(shí)施例。此外，應(yīng)當(dāng)注意，本說明書中使用的語言主要是為了可讀性和教導(dǎo)的目的而選擇的，而不是為了解釋或者限定本發(fā)明的主題而選擇的。因此，在不偏離所附權(quán)利要求書的范圍和精神的情況下，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。對于本發(fā)明的范圍，對本發(fā)明所做的公開是說明性的，而非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書限定。