CN114934840A - 中冷器芯体及中冷器总成 - Google Patents
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Abstract
一种中冷器芯体及中冷器总成，涉及热交换技术领域。该中冷器芯体，包括壳体、第一主板、第二主板和散热管组件；散热管组件包括多个平行设置的散热管；第一主板和第二主板分别与散热管的两端密封连接，以形成第一换热通道和第二换热通道；壳体靠近第一主板的一端设置有与第一换热通道连通的壳体入口，壳体靠近第二主板的一端设置有与第一换热通道连通的壳体出口；相邻的两个散热管之间设置有散热翅片，和/或散热管与壳体之间设置有散热翅片；散热翅片与第二主板之间具有间隙。该中冷器总成包括中冷器芯体。本发明的目的在于提供一种中冷器芯体及中冷器总成，以在一定程度上解决现有技术中存在的水侧流场在出水侧流速很小或者滞留的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及热交换技术领域，具体而言，涉及一种中冷器芯体及中冷器总成。
背景技术
水空中冷器是以水为冷却介质，主要用于车辆、船舶，发电机组等发动机的增压空气的冷却，有利于增加动力和降低排放。目前，主要有水空中冷器和空空中冷器这两种形式的进气中冷器。基于水空中冷器的优点，水空中冷器的应用将会越来越广泛。水空中冷器的优点包括：
1、进气管路布置时无需通过进气格栅，整个管路的长度相对缩短，减小了进气系统中的增压空气的容量，降低了增压空气的压力损失；相比于空空中冷器，车辆的加速性和发动机的输出性能更好。
2、水空中冷器可以通过控制冷却液的温度来控制增压空气的温度，该特性消除了中冷器内的冷凝效应，尤其对于低压回路废气再循环布置在增压器压气机上游的方案更为有利。在低压回路系统中，废气再循环气体在高的机械增压负荷时也可以使用，以提高燃油经济性，降低排放。
基于上述优点，水空中冷器的应用将会越来越广泛。水空中冷器在工作时，通常令冷却液流动方向与气体流动方向相反。然而现有水空中冷器，由于结构原因限制，水侧流场在出水侧有一处死区，死区处冷却液流速很小或者冷却液在死区处滞留，在中冷器进气温度过高或进水流量过低时，出水侧冷却液换热量会增大，导致冷却液温度持续升高，进而产生沸腾的风险。如果冷却液出现沸腾，将会释放出一定量的气体，进而对冷却液的流动产生气阻，影响冷却效率，造成冷却效果不良的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种中冷器芯体及中冷器总成，以在一定程度上解决现有技术中存在的水侧流场在出水侧流速很小或者滞留的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种中冷器芯体，包括壳体、第一主板、第二主板和设置在所述壳体内部的散热管组件；
沿所述壳体的轴向，所述第一主板和所述第二主板分别与所述壳体的两端密封连接；
所述散热管组件包括多个平行间隔设置的散热管；所述第一主板和所述第二主板分别与所述散热管的两端密封连接，以使所述壳体、所述第一主板、所述第二主板和所述散热管组件形成第一换热通道，以及使所述第一主板、所述第二主板和所述散热管组件形成第二换热通道；
所述壳体靠近所述第一主板的一端设置有与所述第一换热通道连通的壳体入口，所述壳体靠近所述第二主板的一端设置有与所述第一换热通道连通的壳体出口；
相邻的两个散热管之间设置有散热翅片，和/或所述散热管与所述壳体之间设置有散热翅片；
所述散热翅片与所述第二主板之间具有间隙。
在上述任一技术方案中，可选地，所述壳体包括第一壳板、第二壳板和相对设置的两个侧板；所述第一壳板与所述第二壳板相对设置；两个所述侧板分别与所述第一壳板和所述第二壳板连接；
所述散热管与所述侧板平行设置；
所述壳体出口设置在所述第一壳板上，所述壳体入口设置在所述第一壳板上或者所述第二壳板上；
所述散热翅片紧贴所述第一壳板，且所述散热翅片与所述第二壳板之间具有间隙。
在上述任一技术方案中，可选地，所述散热翅片与所述第二主板之间的间隙，大于所述散热翅片与所述第二壳板之间的间隙。
在上述任一技术方案中，可选地，所述散热翅片与所述第二壳板之间的间隙不大于3mm；
所述散热翅片与所述第二主板之间的间隙不大于6mm。
在上述任一技术方案中，可选地，所述散热翅片与所述第二主板之间的间隙为渐变间隙；
从所述第一壳板至所述第二壳板的方向上，所述渐变间隙包括依次连接的减小区和增大区，所述渐变间隙在所述减小区的间隙递减，所述渐变间隙在所述增大区的间隙递增。
在上述任一技术方案中，可选地，所述渐变间隙还包括稳定区，所述稳定区连接在所述减小区和所述增大区之间；从所述第一壳板至所述第二壳板的方向上，所述渐变间隙在所述稳定区的间隙不变；
和/或，从所述第一壳板至所述第二壳板的方向上，所述渐变间隙呈弧形或者折线形。
在上述任一技术方案中，可选地，所述散热翅片与所述第一主板之间具有间隙。
在上述任一技术方案中，可选地，所述散热翅片与所述第二主板之间的间隙，大于所述散热翅片与所述第一主板之间的间隙；
和/或，所述散热翅片与所述第一主板之间的间隙不大于4mm。
在上述任一技术方案中，可选地，所述第一主板设置有与所述第二换热通道连通的主板出口，所述第二主板设置有与所述第二换热通道连通的主板入口。
一种中冷器总成，包括进气端盖、出气端盖和所述的中冷器芯体。
所述进气端盖与所述中冷器芯体的第二主板密封连接，所述出气端盖与所述中冷器芯体的第一主板密封连接。
本发明的有益效果主要在于：
本发明提供的中冷器芯体及中冷器总成，包括壳体、第一主板、第二主板、以及设置在壳体内部的散热管组件和散热翅片，其散热翅片与第二主板之间具有间隙，也就是说散热翅片与靠近壳体出口的主板之间具有间隙，以优化第一换热通道内流场结构，极大提高了第一换热介质在壳体、第一主板、第二主板和散热管组件形成的第一换热通道的流出侧的速度，以及减少了散热翅片与靠近壳体出口的主板之间的间隙的换热量，从而在一定程度上消除了第一换热通道的流出侧的死区，极大降低了第一换热介质为冷却水的沸腾风险。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为现有的中冷器芯体的结构示意图；
图2为图1所示的中冷器芯体的水流仿真分析图；
图3为本发明实施例提供的中冷器芯体的结构示意图；
图4为图3所示的中冷器芯体的水流仿真分析图；
图5和图6为图3所示的中冷器芯体的变形结构示意图；
图7为本发明实施例提供的中冷器芯体的另一结构示意图。
图标：100-第一主板；200-第二主板；300-壳体；310-壳体入口；320-壳体出口；330-第一壳板；340-第二壳板；400-散热翅片。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以采用各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
本实施例提供一种中冷器芯体及中冷器总成，请参照图3-图7，图3为本实施例提供的中冷器芯体的结构示意图；图4为图3所示的中冷器芯体的水流仿真分析图；图5和图6为图3所示的中冷器芯体的散热翅片的变形结构示意图；图7为本实施例提供的中冷器芯体的另一结构示意图。其中，图3、图5和图6所示的壳体入口和壳体出口均设置在壳体的第一壳板上，图7所示的壳体入口设置在壳体的第二壳板上，壳体出口设置在壳体的第一壳板上。
本实施例提供的中冷器芯体，用于水空中冷器，尤其用于车辆、船舶，发电机组等发动机的增压空气的冷却。
参见图3-图7所示，该中冷器芯体，包括壳体300、第一主板100、第二主板200和设置在壳体300内部的散热管组件。
沿壳体300的轴向，第一主板100和第二主板200分别与壳体300的两端密封连接，以形成容纳散热管组件和散热翅片400的空腔。
散热管组件包括多个平行间隔设置的散热管；散热管沿壳体300的轴向延伸，第一主板100和第二主板200分别与散热管的两端密封连接，以使壳体300、第一主板100、第二主板200和散热管组件形成第一换热通道，以及使第一主板100、第二主板200和散热管组件形成第二换热通道；第一换热通道与第二换热通道互不连通，第一换热通道为流经散热管的管外介质通道，第一换热通道内为第一换热介质。第二换热通道为流经散热管的管内介质通道，第二换热通道内为第二换热介质。可选地，第一换热通道为冷却液通道，第二换热通道为气体通道。例如第一换热通道为水道，第二换热通道为高温气体通道。
壳体300靠近第一主板100的一端设置有与第一换热通道连通的壳体入口310，壳体300靠近第二主板200的一端设置有与第一换热通道连通的壳体出口320；也就是说，第一换热介质从壳体入口310流入中冷器芯体内部，与散热管内的第二换热介质进行热交换，从壳体出口320流出中冷器芯体内部。
相邻的两个散热管之间设置有散热翅片400，和/或散热管与壳体300之间设置有散热翅片400；也即，相邻的两个散热管之间设置有散热翅片400，或者散热管与壳体300之间设置有散热翅片400，或者相邻的两个散热管之间以及散热管与壳体300之间均设置有散热翅片400。
散热翅片400与第二主板200之间具有间隙。通过该间隙，既可以有效提高第一换热通道内的第一换热介质的流速，又可以减少在该间隙处第一换热介质与第二换热通道内的第二换热介质的换热量，从而在一定程度上降低了第一换热介质为冷却水的沸腾风险。由于第一换热介质的流速增大，可以消除掉第一换热通道的流出侧的死区，沸腾风险也会相应减小。
本实施例的可选方案中，第一主板100设置有与第二换热通道连通的主板出口，第二主板200设置有与第二换热通道连通的主板入口。也就是说，第二换热介质从主板入口流入散热管组件的各个散热管内，与第一换热通道内的第一换热介质进行热交换，从主板出口流出散热管，也即流出中冷器芯体。
本实施例中所述中冷器芯体，包括壳体300、第一主板100、第二主板200、以及设置在壳体300内部的散热管组件和散热翅片400，其散热翅片400与第二主板200之间具有间隙，也就是说散热翅片与靠近壳体出口320的主板之间具有间隙，以优化第一换热通道内流场结构，极大提高了第一换热介质在壳体300、第一主板100、第二主板200和散热管组件形成的第一换热通道的流出侧的速度，以及减少了散热翅片与靠近壳体出口320的主板之间的间隙的换热量，从而在一定程度上消除了第一换热通道的流出侧的死区，极大降低了第一换热介质为冷却水的沸腾风险。
参见图3-图7所示，本实施例的可选方案中，壳体300包括第一壳板330、第二壳板340和相对设置的两个侧板；第一壳板330与第二壳板340相对设置；两个侧板分别与第一壳板330和第二壳板340连接；也即两个侧板、第一壳板330和第二壳板340围接为环形。其中，第一壳板330例如为壳体300的顶板，第二壳板340例如为壳体300的底板。可选地，壳体300为矩形体。
散热管与侧板平行设置。可选地，每个散热管的顶部与第一壳板330抵接，每个散热管的底部与第二壳板340抵接。
壳体出口320设置在第一壳板330上，壳体入口310设置在第一壳板330上或者第二壳板340上；
散热翅片400紧贴第一壳板330，且散热翅片400与第二壳板340之间具有间隙。通过散热翅片400紧贴第一壳板330，以使散热翅片400与第一壳板330之间没有间隙，从而可以避免第一换热通道内的第一换热介质直接从壳体入口310通过该间隙流出，从而优化了第一换热通道内流场结构，极大提高第一换热介质在第一换热通道内速度的均匀性，进而在一定程度上减少了第一换热通道内的死区，极大降低了第一换热介质为冷却水的沸腾风险。
可选地，散热翅片400与第二主板200之间的间隙，大于散热翅片400与第二壳板340之间的间隙。
可选地，散热翅片400与第二壳板340之间的间隙不大于3mm；例如，散热翅片400与第二壳板340之间的间隙为3mm、2.5mm、2mm、1.8mm或者1mm等。
可选地，散热翅片400与第二主板200之间的间隙不大于6mm。例如，散热翅片400与第二主板200之间的间隙为6mm、5.5mm、4mm、2.2mm或者1mm等。
参见图5和图6所示，本实施例的可选方案中，散热翅片400与第二主板200之间的间隙为渐变间隙。
从第一壳板330至第二壳板340的方向上，渐变间隙包括依次连接的减小区和增大区，渐变间隙在减小区的间隙递减，渐变间隙在增大区的间隙递增。通过优化散热翅片400与第二主板200之间的间隙，既提高了第一换热通道的流出侧的速度，又在一定程度上保障了换热效果。
可选地，渐变间隙还包括稳定区，稳定区连接在减小区和增大区之间；从第一壳板330至第二壳板340的方向上，渐变间隙在稳定区的间隙不变。
可选地，从第一壳板330至第二壳板340的方向上，渐变间隙呈弧形或者折线形。如图6所示渐变间隙呈弧形，如图7所示渐变间隙呈折线形。
参见图7所示，本实施例的可选方案中，散热翅片400与第一主板100之间具有间隙。可选地，壳体出口320设置在第一壳板330上，壳体入口310设置在第二壳板340上；通过在散热翅片400与第一主板100之间具有间隙，以优化第一换热通道内流场结构，极大提高第一换热介质在第一换热通道内速度的均匀性，进而在一定程度上减少了第一换热通道内的死区，极大降低了第一换热介质为冷却水的沸腾风险。
本实施例的可选方案中，散热翅片400与第二主板200之间的间隙，大于散热翅片400与第一主板100之间的间隙。
本实施例的可选方案中，散热翅片400与第一主板100之间的间隙不大于4mm。例如，散热翅片400与第一主板100之间的间隙为4mm、3mm、2.5mm、2mm、1.8mm或者1mm等。
现有技术中，传统的管带式水空中冷器，在装配水侧翅片时翅片相对于其他零部件的位置没有特别的要求。图1为现有的中冷器芯体的结构示意图；冷却液流动方向与气体流动方向相反，冷却液从壳体入口310流入，并从壳体出口320流出，气体从第二主板200流入散热管组件的各个散热管内，并从第一主板100流出，其冷却液流场在出水侧有一处死区，死区处冷却液流速很小或者冷却液在死区处滞留，如图2所示，图2为图1所示的中冷器芯体的水流仿真分析图，仿真分析水流量为20L/min，图2中椭圆内为冷却液流场的出水侧，显示流速为0-0.03m/s，流速很小。
本实施例所述的中冷器芯体，如图3和图4所示，散热翅片400紧贴第一壳板330，散热翅片400与第二壳板340之间的间隙为3mm，散热翅片400与第二主板200之间的间隙为6mm，散热翅片400与第一主板100之间的间隙为4mm，在仿真分析水流量为20L/min同等条件下，图4中椭圆内的冷却液流场的出水侧(即第一换热通道的流出侧)，显示流速为0.13m/s-0.37m/s，流速得到极大的提升，基本消除了第一换热通道的流出侧的死区。
实施例二
实施例二提供了一种中冷器总成，该实施例包括实施例一所述的中冷器芯体，实施例一所公开的中冷器芯体的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的中冷器芯体的技术特征不再重复描述。
本实施例提供的中冷器总成，包括进气端盖、出气端盖和中冷器芯体。
进气端盖与中冷器芯体的第二主板密封连接，出气端盖与中冷器芯体的第一主板密封连接。高温气体依次经过进气端盖、第二主板流入散热管组件的各个散热管内，与第一换热通道内的第一换热介质进行热交换，从第一主板流至出气端盖。该中冷器总成，通过优化第一换热通道内流场结构，极大提高了第一换热介质在壳体、第一主板、第二主板和散热管组件形成的第一换热通道的流出侧的速度，进而在一定程度上消除了第一换热通道的流出侧的死区，极大降低了第一换热介质为冷却水的沸腾风险。
本实施例中所述中冷器总成具有实施例一所述中冷器芯体的优点，实施例一所公开的所述中冷器芯体的优点在此不再重复描述。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种中冷器芯体，其特征在于，包括壳体、第一主板、第二主板和设置在所述壳体内部的散热管组件；
沿所述壳体的轴向，所述第一主板和所述第二主板分别与所述壳体的两端密封连接；
所述散热管组件包括多个平行间隔设置的散热管；所述第一主板和所述第二主板分别与所述散热管的两端密封连接，以使所述壳体、所述第一主板、所述第二主板和所述散热管组件形成第一换热通道，以及使所述第一主板、所述第二主板和所述散热管组件形成第二换热通道；
所述壳体靠近所述第一主板的一端设置有与所述第一换热通道连通的壳体入口，所述壳体靠近所述第二主板的一端设置有与所述第一换热通道连通的壳体出口；
相邻的两个散热管之间设置有散热翅片，和/或所述散热管与所述壳体之间设置有散热翅片；
所述散热翅片与所述第二主板之间具有间隙。
2.根据权利要求1所述的中冷器芯体，其特征在于，所述壳体包括第一壳板、第二壳板和相对设置的两个侧板；所述第一壳板与所述第二壳板相对设置；两个所述侧板分别与所述第一壳板和所述第二壳板连接；
所述散热管与所述侧板平行设置；
所述壳体出口设置在所述第一壳板上，所述壳体入口设置在所述第一壳板上或者所述第二壳板上；
所述散热翅片紧贴所述第一壳板，且所述散热翅片与所述第二壳板之间具有间隙。
3.根据权利要求2所述的中冷器芯体，其特征在于，所述散热翅片与所述第二主板之间的间隙，大于所述散热翅片与所述第二壳板之间的间隙。
4.根据权利要求3所述的中冷器芯体，其特征在于，所述散热翅片与所述第二壳板之间的间隙不大于3mm；
所述散热翅片与所述第二主板之间的间隙不大于6mm。
5.根据权利要求2所述的中冷器芯体，其特征在于，所述散热翅片与所述第二主板之间的间隙为渐变间隙；
从所述第一壳板至所述第二壳板的方向上，所述渐变间隙包括依次连接的减小区和增大区，所述渐变间隙在所述减小区的间隙递减，所述渐变间隙在所述增大区的间隙递增。
6.根据权利要求5所述的中冷器芯体，其特征在于，所述渐变间隙还包括稳定区，所述稳定区连接在所述减小区和所述增大区之间；从所述第一壳板至所述第二壳板的方向上，所述渐变间隙在所述稳定区的间隙不变；
和/或，从所述第一壳板至所述第二壳板的方向上，所述渐变间隙呈弧形或者折线形。
7.根据权利要求1所述的中冷器芯体，其特征在于，所述散热翅片与所述第一主板之间具有间隙。
8.根据权利要求7所述的中冷器芯体，其特征在于，所述散热翅片与所述第二主板之间的间隙，大于所述散热翅片与所述第一主板之间的间隙；
和/或，所述散热翅片与所述第一主板之间的间隙不大于4mm。
9.根据权利要求1所述的中冷器芯体，其特征在于，所述第一主板设置有与所述第二换热通道连通的主板出口，所述第二主板设置有与所述第二换热通道连通的主板入口。
10.一种中冷器总成，其特征在于，包括进气端盖、出气端盖和如权利要求1-9任一项所述的中冷器芯体；
所述进气端盖与所述中冷器芯体的第二主板密封连接，所述出气端盖与所述中冷器芯体的第一主板密封连接。
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