[發明專利]一種基于熱介質流量的管翅式散熱器

有效

• 申請號: 201410747171.0
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN104406425A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 黃鈺期;俞小莉;黃瑞;李慧潔
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F28D1/053
• 分類號: F28D1/053;F28F1/12
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

技術領域

本發明涉及一種傳熱裝置，尤其涉及一種基于熱介質流量的管翅式散熱器。

背景技術

管翅式散熱器是一種常見的緊湊式散熱器，其芯子由扁管與焊接在扁管上的翅片組合而成，因其高效、緊湊、輕巧的特性，被廣泛應用為車載水箱和各種油散熱器。對這種結構緊湊的管翅式散熱器，由于扁管結構相對簡單，因此翅片形式對整個散熱器的換熱與阻力性能起到了關鍵的決定性作用。常見的翅片形式包括錯列式、百葉窗式、波紋式、打孔式、平直式等等。已有研究表明，相對于平直翅片，使用錯列翅片可使換熱系數更高，但與此同時，阻力系數也會大大增加，從而放大冷卻系統的整體阻力。由于足量冷卻是保證發動機正常工作的一個前提，為了確保穩定，通常會根據工作所需的最大散熱需求來選擇翅片形式，而且散熱器的芯子部分的翅片密度與翅片形式完全一致。而在實際工作中，早已發現散熱器的各扁管內，熱介質流量完全不同。無論熱介質的總流量如何變化，熱側通道的流量分布都是顯著不均勻的。這種不均勻是由散熱器頭部與熱介質入口結構決定的，存在于絕大多數管翅式散熱器中。在此情形下，對翅片均勻分布的散熱器，必然存在換熱能力浪費的現象：對通過流量較高的扁管，散熱要求相對也比較高，需要采用散熱系數更大的翅片；而通過流量極低的扁管，對翅片密度和形式要求更低。統一采用均勻分布的密集翅片，雖然能確保散熱，但也會產生多余的阻力能耗。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種基于熱介質流量的管翅式散熱器。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種基于熱介質流量的管翅式散熱器，其特征在于，包括：熱介質入口、頭部連接管、熱介質出口、尾部連接管、若干個翅片、若干個固定管、若干個運動管；熱介質入口與頭部連接管相連，熱介質出口與尾部連接管相連；固定管和運動管依次交替排列；固定管的兩端分別與頭部連接管和尾部連接管相連，運動管上端通過運動管上伸縮段與頭部連接管相連，運動管下端通過運動管下伸縮段與尾部連接管相連；運動管上伸縮段和運動管下伸縮段均由彈性塑膠材料制成，且運動管上伸縮段呈壓縮狀態，上伸縮段壓縮狀態下的兩端的距離與自然狀態下兩端的距離之差為翅片間距d的1/2；

翅片呈多個“弓”字形串聯結構，平行排列安裝在固定管和運動管之間，且相鄰的兩個翅片分別與固定管和運動管固定；

熱介質通過熱介質入口進入到運動管上伸縮段，然后被分散進入各固定管和運動管中；運動管上伸縮段在熱介質的壓力作用下，由壓縮狀態變為伸展狀態，使得運動管帶動固定在運動管上的翅片向下移動，運動管上的翅片與相鄰的固定于固定管上的翅片錯列開來，形成錯列型翅片。

進一步地，上述管翅式散熱器還包括運動管套管，所述運動管套管套在運動管上伸縮段外側，且運動管套管上端固定在頭部連接管上，下端懸空。

本發明具有如下技術效果：

1.節能性：可根據散熱器熱側流量實現翅片形式的改變，在確保換熱性能的同時，能較好地控制散熱器阻力壓差的增長。

2.適用性：這種方法操作簡單，可推廣應用于多種車用氣-液換熱的管翅式散熱器。

3.便于整體化和模塊化設計：該方案在芯子整體的設計和生產上依舊是均勻的，由壓力伸縮段根據流量自動調節位置，從而改變翅片形式。因此裝配簡單，可適用于車用冷卻系統中上下游散熱器的組合匹配優化。

4.該方法使用成本低、加工工藝簡單。

附圖說明

圖1為本發明管翅式散熱器在扁管的結構示意圖；

圖2為翅片的結構示意圖；

圖3為翅片平行排列的結構示意圖；固定于固定管上的翅片與固定于運動管上的翅片卯合為平直翅片；

圖4為翅片與固定管和運動管的結構關系示意圖；

圖5為運動管在尚未發生位移時的三維側視圖；

圖6為運動管發生位移時的三維側視圖；

圖7為伸縮段發生位移以后，固定于固定管上的翅片與固定于運動管上的翅片的位置關系示意圖；

圖8為運動管套管的結構示意圖；

圖9為普通結構中冷器在不同工況下各通道之間的壓差曲線圖；

圖10為普通結構水箱不同熱側通道內的流速分布圖；

圖中，熱介質入口1、頭部連接管2、固定管翅片3、運動管翅片4、固定管5、運動管6、運動管上伸縮段7、運動管下伸縮段8、熱介質出口9、尾部連接管10、運動管套管11。

具體實施方式

下面結合說明書附圖對本發明作進一步說明。