CN205422988U - Egr冷却器散热翅片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种EGR冷却器散热翅片,包括本体,其特征在于:所述本体的截面形状为上端是两条顶斜边垂直相交,两条顶斜边的下端分别连接两条斜侧边,两条斜侧边下端分别向外侧倾斜,两条斜侧边下端还分别连接有两条下斜边,两条下斜边的下端继续向外侧倾斜,倾斜的程度大于两条斜侧边向外侧倾斜的程度。通过改善传统波纹型翅片的气流通道结构,增加XY方向的气道导向,使气流在纵向前进的同时增加了横向旋流效果,大大促进了气体紊流的产生,使翅片表面层流发生破坏,提升了产品的传热系数,达到了强化传热的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种板翅式EGR冷却器散热翅片,属于发动机尾气排放控制领域。
背景技术
板翅式EGR冷却器作为降低尾气排放的一种新结构后处理装置,其出色的散热效率,紧凑的结构布局,越来越受发动机厂家青睐,成为主机厂应对国家环保要求,降低尾气排放最优选的方案之一。
目前国内板翅式EGR冷却器的产品的翅片主流是矩形截面结构(如图1所示),这种翅片结构相对强度较高,因流体在弯曲的流道中不断改变流向,可以较好地促进紊流的生成,有较高的散热效率。但是,由于仅有Y向的压力作用二次流产生,对主流的SOF抗沉积效果不够理想,并且,波纹的深度和密度直接影响产品的气体阻抗性能。
实用新型内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供一种较高散热效率的EGR冷却器散热翅片。
为解决上述技术问题,本实用新型所采取的技术方案如下。
一种EGR冷却器散热翅片,包括本体,本体的截面形状为上端是两条顶斜边垂直相交,两条顶斜边的下端分别连接两条斜侧边,两条斜侧边下端分别向外侧倾斜,两条斜侧边下端还分别连接有两条下斜边,两条下斜边的下端继续向外侧倾斜,倾斜的程度大于两条斜侧边向外侧倾斜的程度。
有益效果:本实用新型通过改善传统波纹型翅片的气流通道结构,增加XY方向的气道导向,使气流在纵向前进的同时增加了横向旋流效果,大大促进了气体紊流的产生,使翅片表面层流发生破坏,提升了产品的传热系数,达到了强化传热的效果。同时,由于紊流的冲刷作用,对翅片壁上积碳有一定的降低效果,从而提升了产品的耐久性和可靠性。
附图说明
图1为矩形截面结构波纹翅片图;
图2为本实用新型截面结构波纹翅片图;
图3为矩形截面波纹翅片单通道结构图;
图4为本实用新型截面波纹翅片单通道结构图;
图5为原结构翅片单通道剖面图;
图6为本实用新型翅片单通道剖面图;
图7为矩形截面结构波纹翅片网格处理效果;
图8为本实用新型截面结构波纹翅片网格处理效果;
图9为翅片搭载后产品网格处理效果;
图10为矩形截面结构波纹翅片纵向温度分布;
图11为本实用新型截面结构波纹翅片纵向温度分布;
图12为原结构翅片截面温度分布图;
图13为本实用新型结构翅片截面温度分布图;
图14为原结构翅片截面速度矢量图;
图15为本实用新型结构翅片截面速度矢量图。
图中:1—本体、2—顶斜边、3—斜侧边、4—下斜边。
具体实施方式
一种EGR冷却器散热翅片,包括本体1,本体1的截面形状为上端是两条顶斜边2垂直相交,两条顶斜边2的下端分别连接两条斜侧边3,两条斜侧边3下端分别向外侧倾斜,两条斜侧边3下端还分别连接有两条下斜边4,两条下斜边4的下端继续向外侧倾斜,倾斜的程度大于两条斜侧边向外侧倾斜的程度。
本实用新型针对传统的矩形截面波纹形翅片(图1)进行外形的优化,将气体流道的截面结构从原有的矩形截面气道结构(图3、5)变更为现在的截面(图4、6)。具体为在原有的Z向正弦波纹状矩形截面气道的基础上,通过上端两条顶斜边2垂直相交,使得在XY方向设置45度斜面,使气流除了沿着Z向前进,Y向偏移的同时,还在X向形成一定的二次旋流,叠加于Y向和主流之上。由于结构的优化,使新结构水力直径dh降低,对图5、6进行水力直径计算,结果图5结构水力直径dh1=2.7mm,图6结构水力直径dh2=1.82mm,[水力直径(hydraulicdiameter):是在管内流动(internalpipeflow)中引入的,其目的是为了给非圆管流动取一个合适的特征长度来计算其雷诺数,常用表达式是:4A/P,即四倍的横截面面积(A)除以周长(P)。]区域气流扰动大大增强,破坏了传热边界层,很好地提高了传热系数h。并且,对气道内部SOF的沉积起到了很好的冲刷,耐堵性能进一步提升,对气体的阻抗有一定的优化。此外,相对于原结构,新结构参与热交换的接触面积有较大的提升,提高了表面积A值,这样也很好的强化了产品的散热,优化后的翅片结构如图2所示。
为了验证优化设计后产品的实际效果,将两种翅片用3D造型软件CREO分别提取一个气体流道进行产品结构的搭建(效果如图3、图4所示),然后CAE分析软件HYPERMESH对两种结构的产品3D进行网格细化处理,分别给予传统矩形截面翅片模型22万体网格,异形翅片模型24万体网格处理,处理效果如图7、图8所示。然后,用STAR-CCM+(CAE分析软件)分别给予两种模型同样的边界条件(气体入口流量Q1=25kg/h,入口温度T1=450℃,冷却水入口流量Q2=30L/min,冷却水入口温度T2=85℃)进行流固耦合计算(图9),结果如下:
①Z向分布:原技术方案(图10)气体温度447.96℃降低到87.57℃,气流从整个散热管的Z向热分布如图所示,气体进入气道,原始结构的高温气体经冷却后,温度梯度在整个Z向较为平顺,高温气体X向热交换较弱,高温中心分布,边界层作用明显,在出口处仍有部分250℃左右的气流团;改进后本实用新型结构(图11)的气流Z向剧烈降温,温度梯度明显,气道边界明显受到破坏,温度边界在X向大大弱化,出口气流普遍分布在200℃以下。
②XY向分布:分别在近出口处取等距截面进行温度场和速度场分析,如图12,原技术方案结构废气最高温度为230.82℃,最低温86.87℃,气体温度梯度由中心偏左成太阳状圆形向外逐级递减,边界层明显,近200℃,冷流体侧温度较低;本实用新型的新结构(图13)散热后温度为214.15℃,最低温85.76℃,高温气体因为扰流作用产生二次流(图14、15),核心高温区被气旋分解成2个高温核心区(图13中2个块状区域),然后温度梯度逐级向外递减,大大提升了温降效果。
经计算,两种结构截面处散热功率分别为3kw和3.2kw。同时,对冷流体进行分析,数据显示,原方案和改进方案的最高截面温度分别为96.2℃和98.2℃。为了充分对比2种结构翅片的性能,我们对它们分别设定3种工况进行模拟分析,具体数据如表1、表2所示。根据表中相关结果,得出:本实用新型产品的性能明显提高。
表1:原技术方案矩形截面结构翅片性能数据
表中:Q1表示气体入口流量,Q2表示冷却水入口流量,单位:kg/h;T1表示入口温度,T2表示冷却水入口温度。
表2:本实用新型截面结构翅片性能数据
Claims (1)
1.一种EGR冷却器散热翅片,包括本体,其特征在于:所述本体的截面形状为上端是两条顶斜边垂直相交,两条顶斜边的下端分别连接两条斜侧边,两条斜侧边下端分别向外侧倾斜,两条斜侧边下端还分别连接有两条下斜边,两条下斜边的下端继续向外侧倾斜,倾斜的程度大于两条斜侧边向外侧倾斜的程度。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CN201620067318.6U CN205422988U (zh) | 2016-01-24 | 2016-01-24 | Egr冷却器散热翅片 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CN201620067318.6U CN205422988U (zh) | 2016-01-24 | 2016-01-24 | Egr冷却器散热翅片 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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CN205422988U true CN205422988U (zh) | 2016-08-03 |
Family
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Family Applications (1)
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CN201620067318.6U Active CN205422988U (zh) | 2016-01-24 | 2016-01-24 | Egr冷却器散热翅片 |
Country Status (1)
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CN (1) | CN205422988U (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN105508089A (zh) * | 2016-01-24 | 2016-04-20 | 无锡金轮达科技有限公司 | Egr冷却器散热翅片 |
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2016
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