CN102042075A - 基于热介质分流技术的车用中冷器 - Google Patents

基于热介质分流技术的车用中冷器 Download PDF

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黄钰期
俞小莉
吕锋
陆国栋
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Abstract

本发明公开了一种基于热介质分流技术的中冷器气室，本发明通过对气室结构进行改良，调整进气道的进气方向和进气口位置，在气室内插入精心设计的导流片，使中冷器在保持良好换热性能的同时，内部的阻力能耗大大降低。

Description

基于热介质分流技术的车用中冷器
技术领域
本发明涉及一种中冷器，尤其涉及一种基于热介质分流技术的中冷器。
背景技术
汽车冷却系统是保障车辆稳定运行的重要辅助系统，对节能减排具有直接影响。作为汽车冷却系统中的主要部件，车用热交换器的换热性能与阻力能耗是人们始终关注的对象。如何在不借助辅助设备，不改变使用条件并确保足够换热能力的前提下，实现阻力能耗的降低，具有非常重要的现实意义。
近年来，随着涡轮增压技术的推广和应用，中冷器已成为车辆冷却系统中常见的重要部件，国内外众多企业和科研机构也对中冷器结构进行了不断的优化，但大多集中在中冷器整体布置和芯部翅片区域的改良，往往忽略了中冷器内部通道气流分布状态对阻力和换热性能的影响。通过对中冷器的仿真计算、理论分析和实验研究发现，中冷器内部空气在芯部各通道的流量、温度分配对中冷器整体换热性能影响很大，而气室和进气道的结构是影响流量分配的重要因素。国内虽然已有研究者认识到这一问题，并考虑通过在中冷器气室内添加多孔板的方式调整中冷器内部气流分配，但由于各款车辆使用的中冷器型号、尺寸、结构等往往各不相同，多孔板的设计较为复杂，在实际应用上有一定的难度。因此，需要设计更为简便、实用性更高的中冷器气室结构，以满足生产应用的需求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于热介质分流技术的车用中冷器。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于热介质分流技术的车用中冷器，它包括热介质入口、上气室、下气室、热介质出口、若干冷却空气通道和若干热介质通道。其中，冷却空气通道和热介质通道依次交替排列，冷却空气通道和热介质通道上下端分别为上气室和下气室，热介质通道两端分别与上气室和下气室相通，热介质入口位于上气室上，与热介质通道方向相同。热介质出口位于下气室上，与热介质通道方向相同。冷却空气通道和热介质通道内均含有散热翅片。所述上气室内固定有若干导流片，导流片末端在同一水平线上，宽度与上气室宽度相等。导流片的剖面形状为椭圆曲线段。
进一步地，所述导流片共六个，左右各三个且对称，其中，所述右侧三个导流片的椭圆曲线表达式分别为：
r1：                                                , 其中，；
r2: 
Figure 306535DEST_PATH_IMAGE003
, 其中，
Figure 540201DEST_PATH_IMAGE004
；
r3: 
Figure 12771DEST_PATH_IMAGE005
，其中，。
与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
1.    有效节能：由于进气道方向和中冷器内部通道气流方向一致，能有效避免热空气与气室壁面的撞击，规避冲击阻力，使阻力能耗实现初步降低；导流片的设计使热空气在气室内流动紊乱无绪的情况得以改善，减少了部分涡流和回流，进一步降低阻力能耗。热空气在流经导流片后，气流分散，进入各通道的空气流量分配较为均匀，且气流方向趋于一致，再次使阻力能耗得以降低。
2.    加强换热：各通道内热空气流量分配较为均匀，中冷器芯部整体换热也更均衡，不仅不会降低中冷器的换热能力，反而使换热能力略有提升。
3.    应用范围广：对水箱、油冷器等各种型号的热交换器，均可应用这一设计思路，对热交换器头部结构进行改良，通过调整内侧介质流动方向以及导流片的设计，实现节能、强化换热性能的总体目标。
4.    良好的适用性与兼容性：本发明与以往大多数热交换器的强化传热技术并无冲突，可以与翅片强化等技术并行使用，进一步提高热交换器的工作效率。
5.    经济型、实用性与可行性高：导流片结构简单，其本身并不直接参与换热，因此对材质、加工工艺等的要求不高。因此该方案具有较高的经济性、实用性和可行性。
附图说明
图1为基于热介质分流技术的中冷器的剖视图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为图1中导流片的单独示意图；其中r1、r2、r3分别表示右侧三块导流片；
图中：热介质入口1、上气室2、冷却空气通道3、热介质通道4、下气室5、热介质出口6、导流片7、上气室壁8。
具体实施方式
本发明的原理是：通过对气室结构的调整，在其余结构、尺寸保持不变的情况下，降低中冷器内部阻力能耗，并确保中冷器的整体换热能力不受到损害。本发明主要设计思路为：根据与中冷器内部通道气流方向相同的方向布置进气道和出气道，在中冷器上气室内添加若干个导流片，通过焊接等方式固定在气室内。导流片剖面形状为椭圆曲线段，以实现分流与减小阻力的目的。导流片数目和位置可根据中冷器芯部的通道个数、位置进行适当调整。
本发明基于热介质分流技术的中冷器气室与传统中冷器气室最大的不同在于：改变热介质入口、热介质出口与上气室、下气室之间的角度，调整热介质流动方向，有效减少流动冲击阻力；通过导流片的设计，将热介质均匀分流到各热介质通道，使冷却和流动更为均匀，有效提升芯部整体冷却效率。
如图1所示，本发明基于热介质分流技术的车用中冷器包括热介质入口1、上气室2、下气室5、热介质出口6、若干冷却空气通道3和若干热介质通道4。其中，冷却空气通道3和热介质通道4依次交替排列，冷却空气通道3和热介质通道4上下端分别为上气室2和下气室5，热介质通道4两端分别与上气室2和下气室5相通，热介质入口1位于上气室2上，与热介质通道4方向相同。热介质出口6位于下气室5上，与热介质通道4方向相同。冷却空气通道3和热介质通道4内均含有散热翅片。
如图1所示，本发明基于热介质分流技术的车用中冷器的上气室2内设计若干导流片7，导流片7末端在同一水平线上，宽度与上气室2宽度相等（图2）。导流片7的剖面形状为椭圆曲线段，曲线形状如图3所示，右侧三个导流片7的椭圆曲线表达式分别为：
r1：, 其中，；
r2: 
Figure 274939DEST_PATH_IMAGE003
, 其中，；
r3: 
Figure 784866DEST_PATH_IMAGE005
，其中，
Figure 875181DEST_PATH_IMAGE006
。
左右导流片呈轴对称关系，因此左侧导流片的椭圆曲线表达式与右侧相同。
热介质从热介质入口1进入上气室2，经过热介质通道4被冷却后，由下气室6、热介质出口7流出。冷却风垂直于热介质流动方向，通过冷却空气通道3对热介质进行冷却换热。
由于导流片结构简单，加工方便，成本低廉，不影响中冷器的整体工作环境和结构强度，因此本发明具有较高的经济性、实用性和可行性。

Claims (2)

1.一种基于热介质分流技术的车用中冷器，其特征在于，它包括：热介质入口（1）、上气室（2）、下气室（5）、热介质出口（6）、若干冷却空气通道（3）和若干热介质通道（4）等；其中，所述冷却空气通道（3）和热介质通道（4）依次交替排列，冷却空气通道（3）和热介质通道（4）的上下端分别为上气室（2）和下气室（5），热介质通道（4）两端分别与上气室（2）和下气室（5）相通，热介质入口（1）位于上气室（2）上，与热介质通道（4）方向相同；热介质出口（6）位于下气室（5）上，与热介质通道（4）方向相同；冷却空气通道（3）和热介质通道（4）内均含有散热翅片；所述上气室（2）内固定有若干导流片（7），导流片（7）末端在同一水平线上，宽度与上气室（2）宽度相等；导流片（7）的剖面形状为椭圆曲线段。
2.根据权利要求1所述基于热介质分流技术的车用中冷器，其特征在于，所述导流片（7）共六个，左右各三个且对称，其中，所述右侧三个导流片（7）的椭圆曲线表达式分别为：
r1：                                                
Figure 201010591724X100001DEST_PATH_IMAGE001
, 其中，
Figure 293830DEST_PATH_IMAGE002
；
r2: 
Figure 201010591724X100001DEST_PATH_IMAGE003
, 其中，
Figure 306785DEST_PATH_IMAGE004
；
r3: 
Figure 201010591724X100001DEST_PATH_IMAGE005
，其中，
Figure 64657DEST_PATH_IMAGE006
。
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PB01 Publication
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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