一種基于熱介質流量的管翅式散熱器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于熱介質流量的管翅式散熱器，包括熱介質入口、頭部連接管、“弓”字形結構的翅片、固定管、運動管等，固定管的兩端分別與頭部連接管和尾部連接管相連，運動管上下兩端通過伸縮段分別與頭部連接管和尾部連接管相連，固定管和運動管依次交替排列；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(tài)；翅片為多個串聯(lián)的“弓”字形結構，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；可以根據(jù)熱介質（熱油或水）的流量大小，實現(xiàn)對翅片分布形式的調節(jié)。在高流量的管附近，形成散熱系數(shù)更高的錯列型翅片；而在低流量管附近，保持平直翅片的形式；從而合理減小阻力能耗，提高散熱器工作效率。
【專利說明】一種基于熱介質流量的管翅式散熱器

【技術領域】
[0001]本發(fā)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】
[0002]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(shù)更高，但與此同時，阻力系數(shù)也會大大增加，從而放大冷卻系統(tǒng)的整體阻力。由于足量冷卻是保證發(fā)動機正常工作的一個前提，為了確保穩(wěn)定，通常會根據(jù)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(fā)現(xiàn)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(shù)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(xiàn)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(shù)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(tǒng)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(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于熱介質流量的管翅式散熱器。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)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(tài)，上伸縮段壓縮狀態(tài)下的兩端的距離與自然狀態(tài)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(lián)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(tài)變?yōu)樯煺範顟B(tài)，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。
[0005]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。
[0006]本發(fā)明具有如下技術效果:
1.節(jié)能性:可根據(jù)散熱器熱側流量實現(xiàn)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。
[0007]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。
[0008]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(jù)流量自動調節(jié)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(tǒng)中上下游散熱器的組合匹配優(yōu)化。
[0009]4.該方法使用成本低、加工工藝簡單。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明管翅式散熱器在扁管的結構示意圖；
圖2為翅片的結構不意圖；
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(fā)生位移時的三維側視圖；
圖6為運動管發(fā)生位移時的三維側視圖；
圖7為伸縮段發(fā)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不意圖；
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】
[0011]下面結合說明書附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0012]根據(jù)仿真計算，發(fā)現(xiàn)由于散熱器頭部結構影響，散熱器各通道內的流量以及對應的壓力有較大差別，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，其中Case9對應熱介質流量更大的工況。由圖9可見,在熱介質總體流量較大的工況下,通道之間壓差的差別達幾千Pa。即使在流量較小的工況下，壓差的差別也接近400Pa。在流量較高的通道內，壓力可能達到2000多Pa。對液-氣換熱的散熱器，熱側壓強在數(shù)量級上達到幾萬，壓強的差別更為顯著(圖10為普通結構水箱不同熱側通道內的流速分布；將流速與壓力進行換算，可以發(fā)現(xiàn)不同管之間的壓強差也非常顯著)。因此，通過壓力驅動管子的伸縮，達到調節(jié)翅片形式的目的，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。
[0013]如圖1所示，本發(fā)明一種基于熱介質流量的管翅式散熱器，包括熱介質入口 1、頭部連接管2、翅片3、固定管5、運動管6、熱介質出口 9、尾部連接管10 ;熱介質入口 I與頭部連接管2相連，熱介質出口 9與尾部連接管10相連，固定管5的兩端分別與頭部連接管2和尾部連接管10相連，運動管6上端通過運動管上伸縮段7與頭部連接管2相連，運動管6下端通過運動管下伸縮段8與尾部連接管10相連；固定管5和運動管6依次交替排列。所述固定管5、運動管6均為扁管。
[0014]如圖2所示，翅片3呈多個“弓”字形串聯(lián)結構，如圖3和4所示，翅片3平行排列，并安裝在固定管5和運動管6之間，且相鄰的兩個翅片3分別與兩側的固定管5和運動管6固定。
[0015]如圖8所示，管翅式散熱器還包括運動管套管11，所述運動管套管11套在運動管上伸縮段7外側，且運動管套管11上端固定在頭部連接管2上，下端懸空。運動管套管11可以防止運動管上伸縮段7在熱介質的壓力作用下向外凸出。
[0016]運動管上伸縮段7和運動管下伸縮段8均由彈性塑膠材料制成，具有一定的彈塑性與剛性。在無熱介質的情況下，上伸縮段7呈壓縮狀態(tài)，壓縮量(壓縮狀態(tài)下兩端的距離與自然狀態(tài)下兩端的距離之差)為翅片間距d的1/2，下伸縮段8保持平直(圖5)，當熱介質(熱油或水)通過入口 I進入運動管6中，上伸縮段7在熱介質的壓力作用下，由原來的壓縮狀態(tài)被拉長，下伸縮段8則微向外凸(圖6)，使得運動管6帶動固定在運動管6上的翅片3向下移動，運動管6上的翅片3與相鄰的固定于固定管上的翅片3錯列開來，形成錯列型翅片(圖7)，由于上伸縮段7壓縮狀態(tài)下的兩端的距離與自然狀態(tài)下兩端的距離之差為翅片間距d的1/2，運動管的最大位移為翅片長度的1/2，既達到最大的散熱效果。
[0017]當套有運動管套管11時，上伸縮段7不會向外凸(圖8)，豎直方向上的運動距離更大，效果更佳明顯；而使局部換熱能力大大提升，實現(xiàn)強化換熱。
[0018]因此，本發(fā)明提出的管翅式散熱器，可以根據(jù)熱介質(熱油或水)的流量大小，實現(xiàn)對翅片分布形式的調節(jié)。在高流量的管附近，形成散熱系數(shù)更高的錯列型翅片；而在低流量管附近，保持平直翅片的形式；從而合理減小阻力能耗，提高散熱器工作效率。
【權利要求】
1.一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( 1 ?、頭部連接管0、熱介質出口(幻、尾部連接管(川)、若干個翅片(3^若干個固定管(5^若干個運動管(6):熱介質入口(1)與頭部連接管(2)相連，熱介質出口(9)與尾部連接管(10)相連；固定管(5)和運動管(6)依次交替排列；固定管(5)的兩端分別與頭部連接管(2)和尾部連接管(10)相連，運動管(6)上端通過運動管上伸縮段(7)與頭部連接管(2)相連，運動管(6)下端通過運動管下伸縮段(8)與尾部連接管(10)相連；運動管上伸縮段(7)和運動管下伸縮段(8)均由彈性塑膠材料制成，且運動管上伸縮段(7)呈壓縮狀態(tài)，上伸縮段(7)壓縮狀態(tài)下的兩端的距離與自然狀態(tài)下兩端的距離之差為翅片間距(1的1/2 ； 翅片(3)呈多個“弓”字形串聯(lián)結構，平行排列安裝在固定管(5)和運動管(6)之間，且相鄰的兩個翅片(3)分別與固定管(5)和運動管(6)固定； 熱介質通過熱介質入口(1)進入到運動管上伸縮段(7),然后被分散進入各固定管(5)和運動管(6)中；運動管上伸縮段(7)在熱介質的壓力作用下，由壓縮狀態(tài)變?yōu)樯煺範顟B(tài)，使得運動管(6)帶動固定在運動管(6)上的翅片(3)向下移動，運動管(6)上的翅片(3)與相鄰的固定于固定管上的翅片(3)錯列開來，形成錯列型翅片。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于熱介質流量的管翅式散熱器，其特征在于，還包括運動管套管(11)，所述運動管套管(11)套在運動管上伸縮段(7 )外側，且運動管套管(11)上端固定在頭部連接管(2)上，下端懸空。
【文檔編號】F28D1/053GK104406425SQ201410747171
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月10日 優(yōu)先權日:2014年12月10日
【發(fā)明者】黃鈺期, 俞小莉, 黃瑞, 李慧潔 申請人:浙江大學