CN102654364A

CN102654364A - 一种提升散热器散热能力的系统及方法

Info

Publication number: CN102654364A
Application number: CN2012101064779A
Authority: CN
Inventors: 方明祥; 陶丕森
Original assignee: Shanghai Sany Heavy Machinery Co Ltd
Current assignee: Shanghai Sany Heavy Machinery Co Ltd
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2012-09-05

Abstract

本发明公开了一种提升散热器散热能力的系统及方法的系统包括散热器总成和冷却风扇，所述冷却风扇向所述散热器总成内吸入散热用冷空气，所述散热器总成分为散热器芯体和导风罩，所述散热器芯体具有若干个环形散热区，所述散热器芯体上分布有流道管路，所述环形散热区内的流道管路的内外部分别布设有内翅片和外翅片。本发明提升散热器散热能力的系统及方法充分利用冷却风扇所产生的风速分布特点，将散热器划分为N个环形散热区；对每个环形散热区单独进行散热设计，选取最合适的内外翅片，保证各散热区的散热功率在设计风速下达到最大。

Description

一种提升散热器散热能力的系统及方法

技术领域

本发明涉及车用散热器技术领域，尤其涉及一种提升散热器散热能力的系统及方法。

背景技术

目前，对于发动机用散热器特别是工程机械散热器，从芯体的组合形式上分主要为串联式、全并联式以及串并联式；从散热器的结构形式上分主要为板翅式和管带式。对于提高散热器的散热性能，主要通流管道内部的湍流度、外翅片的散热系数及其风阻，通流管道的截面外形以及各散热部件的厚度进行提升，并未考虑到冷却风扇的进风风速分布，以至于出现散热器部分区域散热系数较高，部分区域散热系数很低。

中国专利CN101135542A公开了一种车用热交换器，通过热阻Rw计算出通流截面外形的形状以及管壁厚度，从而达到较小的热阻形成较大的散热系数和散热能力，包括：在一侧的封头，用于连通由发动机提供的、流经恒温器和水泵的冷却水，该恒温器根据冷却水的温度调节开闭；换热管，其结构上紧固，以在其一侧端部与该封头连通，且平行于驱动风的方向布置；在另一侧的封头，其结构上紧固在换热管的另一侧端部以与其连通，用于将冷却水排入发动机；及固定连接在换热管之间的翅片，其中当管的材料厚度TTH在0.15到0.23mm时，管的内宽B和节距TP由公式1.50≤B×TP0.2≤1.94确定，该公式由热阻Rw导出。此时，热交换器可用作高效薄式散热器，且冷却水在管内的流动在大部分区域内为湍流，其结构形式如图1所示。此专利中存在的不足如下：1)未考虑冷却风扇的进风风速分布；2)外翅片分布为均匀分布，未优化外翅片分布。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种提升散热器散热能力的系统，充分考虑冷却风扇的进风风速分布，优化了外翅片分布。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种提升散热器散热能力的系统，其中，包括散热器总成和冷却风扇，所述冷却风扇向所述散热器总成内吸入散热用冷空气，所述散热器总成包括散热器芯体与导风罩，所述散热器芯体具有若干个环形散热区，所述散热器芯体上分布有流道管路，所述环形散热区内的流道管路的内外部分别布设有内翅片和外翅片。

上述提升散热器散热能力的系统，其中，所述环形散热区有三个。

上述提升散热器散热能力的系统，其中，所述流道管路包括主流道管路、分流道管路和区内流道管路，所述散热器通过所述主流道管路与外部连通，各个所述环形散热区通过所述分流道管路相互连通，所述环形散热区内具有所述区内流道管路。

一种如上述任意一项所述的提升散热器散热能力的系统的方法，其中，包括下列步骤：

计算冷却风扇在散热器芯体迎风面的静压分布；

根据冷却风扇静压分布将散热器芯体分为若干个环形散热区，并由上述静压分布得出各散热区的静压流量关系；

对于任意一个环形散热区，对于给定设计风速V，根据公式流量Q＝V*A得到Q值，其中A为散热分区迎风面积，同时通过所述静压流量关系查到所述散热区在设计风速V下的静压P；

选取散热系数K大的翅片或散热面积F大的翅片，所选取的外翅片风阻满足ΔP≤P。

上述提升散热器散热能力的系统的方法，其中，所述散热面积大为在迎风面积不增加的前提下。

上述提升散热器散热能力的系统的方法，其中，所述环形散热区为三个。

与已有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、充分利用冷却风扇所产生的风速分布特点，将散热器划分为N个环形散热区；

2、对每个环形散热区单独进行散热设计，选取最合适的内外翅片，保证各散热区的散热功率在设计风速下达到最大；

附图说明

图1是本发明提升散热器散热能力的系统及方法的系统的结构示意图；

图2是本发明提升散热器散热能力的系统及方法的系统实施例的散热器分区示意图；

图3是本发明提升散热器散热能力的系统及方法的系统的内、外翅片的结构示意图；

图4是本发明提升散热器散热能力的系统及方法的方法的流程示意图；

图5是本发明提升散热器散热能力的系统及方法的方法的静压流量关系曲线图。

具体实施方式

下面结合原理图和具体操作实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明提升散热器散热能力的系统包括散热器总成和冷却风扇21，冷却风扇21产生吸力，使散热用冷空气穿过散热器总成，优选地，散热器总成包括散热器芯体1与导风罩22，导风罩22位于散热器芯体1和冷却风扇21之间，冷却风扇21通过风扇转轴0连接电机等常见的驱动部件，在驱动力的作用下，风扇转轴0带动冷却风扇21进行旋转，外部冷空气于是进入导风罩22内，最后被引入散热器芯体1内。

散热器芯体1具有若干个环形散热区，在本实施例中，如图2所示，环形散热区为三个，分别为第一环形散热区11、第二环形散热区12和第三环形散热区13。

散热器芯体1还上分布有流道管路，优选地，继续参看图2所示，流道管路包括主流道管路31、分流道管路32和区内流道管路33，散热器芯体1通过主流道管路31与外部连通，各个环形散热区11、12、13通过分流道管路32相互连通，环形散热区11、12、13内具有区内流道管路33。图2中的箭头示出了冷空气进入散热器芯体1后的走向及变成热空气后的流出。

所述区内流道管路33的内外部分别布设有内翅片4和外翅片5，优选结构如图3所示。

本发明提升散热器散热能力的系统的方法具体包括下列步骤，参考图4所示：

通过计算或实验得出冷却风扇21在散热器芯体1迎风面的静压分布；

根据冷却风扇静压分布将散热器芯体1分为若干个环形散热区，并由上述静压分布得出各散热区的静压流量关系曲线(PQ曲线)；

对于某一分区，设计方法如下：

对于给定设计风速V(对应设计流量Q＝V*A，A为散热分区迎风面积)，通过图5中的PQ曲线查到该分区在设计风速下的静压P；

选取散热系数K较大的翅片或散热面积F较大的翅片；

散热面积较大为在迎风面积不增加的前提下，通过减小翅片波距、增大翅片高度等方法来增加散热面积；

所选取的外翅片风阻满足ΔP≤P；

通过公式Q＝K*F*Δt，式中，Q为散热功率，K为散热系数、F为散热面积，Δt为冷热流体的对数平均温差，由上述公式可以看出，当K或F达到最大时，该散热区的散热功率Q在设计风速下达到最大。

同理设计其他散热区的翅片，并计算出各散热区的散热功率Q_i(i＝2，3，...，n，n为散热分区总数)，散热器总的散热功率

Q = Σ_{i = 1}^{n} Q_{i}

当各分区散热功率达到最大时，散热器总的散热功率也达到最大。热流体流入主流道后，进入各环形散热分区，由于各散热分区散热系数已优化，可使流经各散热分区的热流体与冷空气充分换热，最后由分流道流入另一个主流道并流出散热器。

综上，本发明提升散热器散热能力的系统及方法充分利用冷却风扇所产生的风速分布特点，将散热器芯体划分为N个环形散热区；对每个环形散热区单独进行散热设计，选取最合适的内外翅片，保证各散热区的散热功率在设计风速下达到最大。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但本发明并不限制于以上描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims

1.一种提升散热器散热能力的系统，其特征在于，包括散热器总成和冷却风扇，所述冷却风扇（21）吸入散热用冷空气并使其穿过所述散热器总成，所述散热器总成包括散热器芯体（1）与导风罩（22），所述导风罩（22）位于所述散热器芯体（1）和所述冷却风扇（21）之间，所述散热器芯体（1）具有若干个环形散热区，所述散热器芯体（1）上分布有流道管路，所述环形散热区内的流道管路的内外部分别布设有内翅片（4）和外翅片（5）。

2.如权利要求1所述提升散热器散热能力的系统，其特征在于，所述环形散热区有三个。

3.如权利要求1所述提升散热器散热能力的系统，其特征在于，所述流道管路包括主流道管路（31）、分流道管路（32）和区内流道管路（33），所述散热器芯体（1）通过所述主流道管路（31）与外部连通，各个所述环形散热区通过所述分流道管路（32）相互连通，所述环形散热区内具有所述区内流道管路（33）。

4.一种如上述权利要求1至3中任意一项所述的提升散热器散热能力的系统的方法，其特征在于，包括下列步骤：

计算冷却风扇（21）在散热器芯体（1）迎风面的静压分布；

根据冷却风扇（21）静压分布将散热器芯体（1）分为若干个环形散热区，并由上述静压分布得出各散热区的静压流量关系；

对于任意一个环形散热区，对于给定设计风速V，根据公式流量Q=V*A得到Q值，其中A为散热分区迎风面积，同时通过所述静压流量关系查到所述散热区在设计风速V下的静压P；

选取散热系数K大的翅片或散热面积F大的翅片，所选取的外翅片（5）风阻满足△P≤P。

5.如权利要求4所述提升散热器散热能力的系统的方法，其特征在于，所述散热面积大为在迎风面积不增加的前提下。

6.如权利要求4所述提升散热器散热能力的系统的方法，其特征在于，所述环形散热区为三个。