CN204028025U - 振动强化传热性能的试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种振动强化传热性能的试验装置，包括有一振动台、振动控制仪、冷侧水循环回路、热侧油循环回路以及热交换器，热交换器固定设置于所述振动台上，且具有冷水介质入口、冷水介质出口，以及热油介质入口、热油介质出口，所述冷侧水循环回路内具有的冷水介质和所述热侧油循环回路内具有的热油介质流经所述交换器进行热量传递，且所述振动控制仪在开启状态下采集该热交换器在不同振动参数下流动传热性能数据。本实用新型的有益效果为：实现了振动条件下流动传热性能的测量，使试验情况贴近车载热交换器真实的工作环境，使车用热交换器性能的设计更加精确。

Description

振动强化传热性能的试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种能够真实模拟动态振动情况下的热交换器流动传热性能的试验装置。

背景技术

目前，现有的车辆热交换器多是通过水冷的方式进行热交换以降低温度的，是一种流体连接间接式热交换器，通过多个表面热交换器使在热交换器中循环的介质载体之间产生热量循环，通常是使高温介质的热量传递至低温介质，以使车辆的引擎在使用时的温度不致过高而影响车辆性能。

在热交换器的研发阶段或者在正式投入使用之前，还须对热交换器的换热性能效率等进行一系列的测试，现有的车用热交换器热力性能的设计以及校核往往是在静态条件下进行，而在实际使用时，车辆热交换器是在行驶中才能发挥其功效，因此现有的热交换器的测试没有考虑车辆行驶中的有源振动对汽车热交换器热力性能的影响，而众多研究表明，车辆行驶过程中必然伴生有振动现象，这种有源振动能有效强化热交换器换热性能。因此，在测试时若考虑到车辆振动对车载热交换器流动传热性能的影响，则更加有利于测量出热交换器的真实性能。

由于实际情况中存在的上述些问题，而且目前还没有解决这些问题的产品或者方法出现，因此确有作出改进的必要。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种振动强化传热性能的试验装置，能够模拟动态振动下对热交换器性能的影响，从而弥补传统的静态设计带来的缺陷。

本实用新型的技术方案如下：

一种振动强化传热性能的试验装置，包括有：

一振动台；

一振动控制仪，与所述振动台之间电连接以施加不同振型、频率以及振幅的参数；

一冷侧水循环回路； 

一热侧油循环回路；

一热交换器，固定设置于所述振动台上，且具有冷水介质入口、冷水介质出口，以及热油介质入口、热油介质出口；

所述热交换器的冷水介质入口、冷水介质出口接入所述冷侧水循环回路，所述热交换器的热油介质入口、热油介质出口接入所述热侧油循环回路，所述冷侧水循环回路内具有的冷水介质和所述热侧油循环回路内具有的热油介质流经所述交换器进行热量传递，且所述振动控制仪在开启状态下采集该热交换器在不同振动参数下流动传热性能数据。

上述的振动强化传热性能的试验装置，所述振动台还电连接有一功率放大器，所述功率放大器电连接于所述振动控制仪，以使所述振动台进行不同频率和不同振幅的正弦振动、脉冲振动、随机振动或者路谱振动。

上述的振动强化传热性能的试验装置，还包括有一设置于所述振动台上的加速度传感器，所述加速度传感器采集所述振动台的振动信息并反馈给所述振动控制仪。 

上述的振动强化传热性能的试验装置，所述冷侧水循环回路还包括有一水泵以及一冷水箱，所述水泵将所述冷水箱内的冷水介质抽出并输送到所述热交换器，经过热交换后的冷水介质经由一第一流量阀流回至所述冷水箱。

上述的振动强化传热性能的试验装置，所述冷水箱内具有制冷装置，使该冷水箱内保持冰水混合物状态，使所述水泵抽出的水温度恒定。

上述的振动强化传热性能的试验装置，所述热侧油循环回路还包括有一油泵以及一油箱，所述油泵将所述油箱内的热油介质抽出并输送到所述热交换器，经过热交换后的热油介质经由一第二流量阀流回至所述油箱。

上述的振动强化传热性能的试验装置，所述油箱内具有加热装置，使该油箱内保持温度恒定。

上述的振动强化传热性能的试验装置，所述热交换器通过一夹具固定于所述振动台。

上述的振动强化传热性能的试验装置，所述冷侧水循环回路、所述热侧油循环回路与所述热交换器的连接处设置有流量计、温度传感器及压力变送器，通过一数据采集仪对所述热交换器进行流量、温度及压力进行监测采集。

上述的振动强化传热性能的试验装置，所述振动控制仪还通讯连接于一计算机。

本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型不同于传统的流动传热试验台和振动疲劳可靠性试验台，并且改变了以往在静态条件下测量流动传热性能的方法，改变了只应用振动台进行疲劳可靠性研究的方法，实现了振动条件下流动传热性能的测量，使试验情况贴近车载热交换器真实的工作环境，为车用热交换器性能的设计提供了更精确的设计手段；

（2）本实用新型所得到的振动对热传递性能的影响结果，还可以为处于类似振动工作环境下的热交换器性能的设计提供有效支持，有效弥补了传统热力性能的静态设计方法所具有的缺陷。

说明书附图

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：

1：振动台；2：热交换器；3：振动控制仪； 4：油箱；5：冷水箱；6：流量计；7：温度传感器；8：压力变送器；9：油泵；10、水泵；11：第二流量阀；12：第一流量阀。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本实用新型的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化。本实用新型的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本实用新型的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“实用新型”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的实用新型，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个实用新型或实用新型构思。

如图1所示，为本实用新型所述的振动强化传热性能的试验装置的结构示意图，其主要包括有振动台1、热交换器2、振动控制仪3、冷侧水循环回路B以及热侧油循环回路A。

所述振动台1为一试验装置，其主要用于模拟产品在制造、组装、调试或者使用的各阶段中所遭遇的各种真实环境，在本实用新型中，其用于模拟车辆在行驶过程中所形成的振动。

所述振动台1通过一振动控制仪3进行控制，振动控制仪3与振动台1之间的连接方式以及其控制方式为现有技术且与本实用新型的技术方案无关，故在此不再赘述。振动控制仪产生多种振动功能，如正弦、冲击、道路谱以及随机等振动信号。控制仪与装有软件的计算机相连，电压信号输出后通过功率放大器传递给振动台，驱动振动台运动。

所述热交换器2固定于所述振动台1上，优选地，其通过螺栓以及简单的夹具固定于振动台1的表面，由此可以通过简单地拆卸或者安装各类型需要进行测试的热交换器2于所述振动台1。

所述冷侧水循环回路B主要由一水泵10、第一流量阀12以及一冷水箱5所组成，所述热交换器2具有一冷水介质入口以及一冷水介质出口，该冷水介质入口以及该冷水介质出口之间的腔体构成与热油介质进行热交换的场所，所述冷侧水循环回路B位于所述水泵10以及所述第一流量阀12之间的中段部分接入所述热交换器2，至此形成一个完整的冷侧水循环回路。

所述冷水箱5内具有制冷装置，使该冷水箱5内保持冰水混合物状态（即绝对零度），使所述水泵10从该冷水箱5内抽出的冷水介质的温度维持在一恒定的温度，冷水介质被所述水泵10抽出后输送到所述热交换器2，经过热交换后的冷水介质经由一第一流量阀12流回至所述冷水箱5，由此形成循环，并且在所述水泵10的作用下，所述冷水箱5内的冷水介质实现连续、可控的循环。

所述热侧油循环回路A包括有一油箱4、一油泵9以及一第二流量阀11，所述热交换器2具有一热油介质入口以及一热油介质出口，该热油介质入口以及该热油介质出口之间的腔体构成与冷水介质进行热交换的场所，所述热侧油循环回路A的位于所述油箱4以及所述第二流量阀11之间的中段部分的两端分别接入所述热交换器2的热油介质入口以及热油介质出口处，至此形成一个完整的冷侧水循环回路。

所述油泵9连接于所述油箱4与所述第二流量阀11之间，所述油泵9从所述油箱4泵出的热油介质首先需经过所述第二流量阀11后再通过所述热交换器2，以使热油介质尽量模拟车辆在实际使用过程中所达到的供油速度，以使测得的热交换器在动态模拟下更加精确，经过热交换后的热油介质经由所述热交换器2的热油介质出口直接流回至所述油箱4，并且在所述油泵9的作用下，所述油箱4内的热油介质实现连续、可控的循环。

进一步地，所述油箱4内具有一加热装置，使该油箱4内保持温度恒定，该温度设置为尽可能地模拟所述车辆在行驶过程中的油路在不同时间段下所能达到的温度。

在本实用新型还包括有一功率放大器（图中未示出），所述功率放大器电连接于所述振动控制仪3，所述振动控制仪3通过该功率放大器将输入信号传递至振动台1，以控制该振动台1按照所述振动控制仪3发出的固有振动频率和固有振幅的正弦振动、脉冲振动、随机振动以及路谱振动等。

而在本实用新型的该实施例中，还可以在所述振动台1的台面处另行固定有一加速度传感器，该加速度传感器采集所述振动台1的实际振动信息，如振动台1在热交换过程中所能实际达到的振幅和频率等，以将该采集得到的各类反馈信息发送给所述振动控制仪3。

将所述振动控制仪3所发出的固有振动频率、固有振幅与所述加速度传感器所采集得到的振动台1的实际振动信息相比较，也可以为在振动环境下的热交换器性能的设计提供一定的数据支持。

另外，所述振动控制仪3在开启状态下能够采集该热交换器2在不同振动参数下的流动传热性能数据。

进一步地，所述冷侧水循环回路B、所述热侧油循环回路A与所述热交换器2的连接处还设置有流量计6（流量传感器）、温度传感器7及压力变送器8，通过一数据采集仪对所述热交换器进行流量、温度及压力进行监测采集，为热交换器的设计与优化提供数据。

具体使用时，可首先将热交换器2固定于振动台1表面，此时振动台1体处于静止状态，调节冷水箱5内的水温至冰水混合物温度，开启油箱4内的加热装置，使油箱内达到一指定的且恒定的温度，待冷水箱5以及油箱4内的温度均达到稳定后，启动水泵10和油泵9，实现冷侧水循环回路B与所述热侧油循环回路A之间的流动换热，在该静止状态下，采集热交换器2的热力性能数据至振动控制仪3的工控机处理；

然后使振动台1处于运作状态，通过振动控制仪3及其所包含的工控机处理以及功率放大器13，调节振动台1的振型、振频和振幅，优选地，进行多次调节进测试多个工况，并通过加速度传感器（粘结于振动台1表面）进行反馈，使固定有热交换器2的振动台1处于振动工况；此时再进行如下操作：调节冷水箱5内的水温至冰水混合物温度，开启油箱4内的加热装置，使油箱内达到一指定的且恒定的温度，待冷水箱5以及油箱4内的温度均达到稳定后，启动水泵10和油泵9，实现冷侧水循环回路B与所述热侧油循环回路A之间的流动换热，采集在该振动状态下的热交换器2的热力性能数据。

上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型创造所作的举例，而并非对本实用新型具体实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所引伸出的任何显而易见的变化或变动仍处于本权利要求的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种振动强化传热性能的试验装置，其特征在于，包括有：

一振动台；

一振动控制仪，与所述振动台之间电连接以施加不同振型、频率以及振幅的参数；

一冷侧水循环回路； 

一热侧油循环回路；

一热交换器，固定设置于所述振动台上，且具有冷水介质入口、冷水介质出口，以及热油介质入口、热油介质出口；

所述热交换器的冷水介质入口、冷水介质出口接入所述冷侧水循环回路，所述热交换器的热油介质入口、热油介质出口接入所述热侧油循环回路，所述冷侧水循环回路内具有的冷水介质和所述热侧油循环回路内具有的热油介质流经所述交换器进行热量传递，且所述振动控制仪在开启状态下采集该热交换器在不同振动参数下流动传热性能数据。

2.根据权利要求1所述的振动强化传热性能的试验装置，其特征在于，所述振动台还电连接有一功率放大器，所述功率放大器电连接于所述振动控制仪，以使所述振动台进行不同频率和不同振幅的正弦振动、脉冲振动、随机振动或者路谱振动。

3.根据权利要求1或2所述的振动强化传热性能的试验装置，其特征在于，还包括有一设置于所述振动台上的加速度传感器，所述加速度传感器采集所述振动台的振动信息并反馈给所述振动控制仪。

4.根据权利要求1所述的振动强化传热性能的试验装置，其特征在于，所述冷侧水循环回路还包括有一水泵以及一冷水箱，所述水泵将所述冷水箱内的冷水介质抽出并输送到所述热交换器，经过热交换后的冷水介质经由一第一流量阀流回至所述冷水箱。

5.根据权利要求4所述的振动强化传热性能的试验装置，其特征在于，所述冷水箱内具有制冷装置，使该冷水箱内保持冰水混合物状态，使所述水泵抽出的水温度恒定。

6.根据权利要求1所述的振动强化传热性能的试验装置，其特征在于，所述热侧油循环回路还包括有一油泵以及一油箱，所述油泵将所述油箱内的热油介质抽出并输送到所述热交换器，经过热交换后的热油介质经由一第二流量阀流回至所述油箱。

7.根据权利要求6所述的振动强化传热性能的试验装置，其特征在于，所述油箱内具有加热装置，使该油箱内保持温度恒定。

8.根据权利要求1所述的振动强化传热性能的试验装置，其特征在于，所述热交换器通过一夹具固定于所述振动台。

9.根据权利要求1所述的振动强化传热性能的试验装置，其特征在于，所述冷侧水循环回路、所述热侧油循环回路与所述热交换器的连接处设置有流量计、温度传感器及压力变送器，通过一数据采集仪对所述热交换器进行流量、温度及压力进行监测采集。

10.根据权利要求1所述的振动强化传热性能的试验装置，其特征在于，所述振动控制仪还通讯连接于一计算机。