[科普中國]-滑油換熱器

背景相關(guān)

航空發(fā)動機(jī)作為飛機(jī)的核心部件，對飛機(jī)的性能起至關(guān)重要的作用。航空發(fā)動機(jī)由眾多不同的子系統(tǒng)組成，是一個(gè)復(fù)雜而又龐大的整體。在航空發(fā)動機(jī)運(yùn)行過程中，隨著飛機(jī)飛行狀態(tài)及外部環(huán)境的變化，其內(nèi)部的熱力性能也隨之改變。為了保證航空發(fā)動機(jī)整體在復(fù)雜多變的環(huán)境下安全可靠的運(yùn)行，要求各子系統(tǒng)能夠緊密配合，達(dá)到預(yù)定的性能要求?；拖到y(tǒng)作為航空發(fā)動機(jī)眾多子系統(tǒng)之一，扮演著為內(nèi)部進(jìn)行散熱及潤滑的角色，即：向航空發(fā)動機(jī)各部件提供滑油，減少相對運(yùn)動部件之間的摩擦，避免磨損，同時(shí)帶走摩擦所產(chǎn)生的熱量以及相對運(yùn)動面問的夾雜物。

對于不同的航空發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)，為了能使滑油溫度在一定的范圍內(nèi)工作，并根據(jù)飛行姿態(tài)，飛行速度的不同，可以采取不同的冷卻形式。渦輪噴氣式發(fā)動機(jī)一般采用燃油-滑油換熱器；渦輪軸或渦漿發(fā)動機(jī)采用空氣-滑油散熱器；部分渦扇發(fā)動機(jī)除采用燃油-滑油換熱器外，還采用空氣-滑油散熱器，一主一輔共同冷卻。

滑油換熱器作為航空發(fā)動機(jī)滑油系統(tǒng)中最主要的部件，主要用來降低滑油溫度，同時(shí)把熱量傳給燃油，使滑油溫度保持在允許的范圍之內(nèi)，在各類航空發(fā)動機(jī)中有著廣泛的應(yīng)用。其熱力性能直接決定了滑油系統(tǒng)的溫度水平，影響著航空發(fā)動機(jī)的效能和安全，因此，對航空滑油換熱器開展研究有重要的意義。1

性能指標(biāo)散熱性能曲線滑油換熱器的散熱性能曲線在滑油系統(tǒng)熱平衡計(jì)算以及滑油系統(tǒng)設(shè)計(jì)中有非常重要的作用。燃-滑油換熱器的散熱性能曲線一般表達(dá)為單位溫差換熱量隨燃油流量變化的關(guān)系曲線。根據(jù)航空滑油換熱器散熱性能曲線，利用燃、滑油進(jìn)口溫度可以確定燃油的流量，為燃油調(diào)節(jié)器提供依據(jù)。2

換熱效率換熱效率是航空滑油換熱器重要的換熱性能指標(biāo)之一，主要表征了熱側(cè)滑油的冷卻程度。

綜合評價(jià)方法換熱與流動的綜合評價(jià)方法通常：對于換熱器的評價(jià)，一般采用換熱量或換熱系數(shù)和壓降作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但是若單一或分別利用兩項(xiàng)指標(biāo)的絕對值大小對換熱器進(jìn)行性能評價(jià)并不能客觀的表征綜合性能的優(yōu)劣。通常所采取的強(qiáng)化傳熱的措施往往會導(dǎo)致流動阻力的增加。2

優(yōu)化設(shè)計(jì)方案雙殼程形式為了提高某型航空燃力骨油換熱器殼側(cè)換熱系數(shù)，將原始的型管殼式換熱器變?yōu)樾凸軞な綋Q熟器，結(jié)構(gòu)圖如圖。 雙殼程結(jié)構(gòu)即在原始的航空燃，滑油換熱器結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加一塊縱向折流板，將原始的單殼程變?yōu)殡p殼程流道，且平均分布；并在每一流道設(shè)置6組單弓形折流板，折流板缺口切率為28%，殼程進(jìn)出口接管位置處于殼體異側(cè)；換熱管總數(shù)目基本保持不變，變?yōu)?管程分布，每一個(gè)管程的換熱管數(shù)目相當(dāng)。2

三殼程形式通過對雙殼程航空滑油換熱器的研究，以根據(jù)某型航空滑油換熱器特殊的應(yīng)用背景及要求，現(xiàn)提出三殼程改進(jìn)結(jié)構(gòu)，將原始的型管殼式換熱器變?yōu)樾凸軞な綋Q熱器，三殼程結(jié)構(gòu)即在原始的航空燃艚油換熱器結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加兩塊縱向折流板，并在殼程出口處設(shè)置一末端折流板，將原始的單殼程結(jié)構(gòu)變?yōu)槿龤こ塘鞯?，且平均分布；并在每一流道設(shè)置4組單弓形折流板，折流板缺口切率為28%；換熱管總數(shù)目以及排布與原始的航空燃砑骨油換熱器相同，仍為5管程分布。該三殼程改進(jìn)結(jié)構(gòu)僅僅是殼程內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，換熱器外形尺寸以及殼程與管程的進(jìn)出口接管位置保持不變，滿足其應(yīng)用要求。2