Egr冷却器散热翅片的制作方法

文档序号:10741731阅读:631来源:国知局
Egr冷却器散热翅片的制作方法
【专利摘要】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。
【专利说明】
EGR冷却器散热翅片
技术领域
[0001] 本实用新型设及一种板翅式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】
[0002] 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。
[0003] 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),运种 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W较好地促进素流的生 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】
[0004] 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。
[0005] 为解决上述技术问题,本实用新型所采取的技术方案如下。
[0006] -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。
[0007] 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,大大促进了气体素流的产生,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,由于素流 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】
[000引图1为矩形截面结构波纹翅片图;
[0009] 图2为本实用新型截面结构波纹翅片图;
[0010] 图3为矩形截面波纹翅片单通道结构图;
[0011] 图4为本实用新型截面波纹翅片单通道结构图;
[0012] 图5为原结构翅片单通道剖面图;
[0013] 图6为本实用新型翅片单通道剖面图;
[0014] 图7为矩形截面结构波纹翅片网格处理效果;
[0015] 图8为本实用新型截面结构波纹翅片网格处理效果;
[0016] 图9为翅片搭载后产品网格处理效果;
[0017] 图10为矩形截面结构波纹翅片纵向溫度分布;
[0018] 图11为本实用新型截面结构波纹翅片纵向溫度分布;
[0019] 图12为原结构翅片截面溫度分布图;
[0020] 图13为本实用新型结构翅片截面溫度分布图;
[0021 ]图14为原结构翅片截面速度矢量图;
[0022]图15为本实用新型结构翅片截面速度矢量图。
[0023 ] 图中:1-本体、2-顶斜边、3-斜侧边、4-下斜边。
【具体实施方式】
[0024] -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。
[0025] 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,使新结构水力直径化降低,对图5、6进行水力直径计 算,结果图5结构水力直径化1 = 2.7mm,图6结构水力直径dh2=l .82mm,[水力直径 化y化aulic diameter):是在管内流动(internal pipe flow)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W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,运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。
[0026] 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HYPERMES肪4两 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Ql = 25kg/h,入口溫度T1 = 450°C,冷却水入 口流量Q2 = 30L/min,冷却水入口溫度T2 = 85°C)进行流固禪合计算(图9),结果如下:
[0027] ① Z向分布:原技术方案(图10)气体溫度447.96°C降低到87.57 °C,气流从整个散 热管的Z向热分布如图所示,气体进入气道,原始结构的高溫气体经冷却后,溫度梯度在整 个Z向较为平顺,高溫气体X向热交换较弱,高溫中屯、分布,边界层作用明显,在出口处仍有 部分250°C左右的气流团;改进后本实用新型结构(图11)的气流Z向剧烈降溫,溫度梯度明 显,气道边界明显受到破坏,溫度边界在X向大大弱化,出口气流普遍分布在200°C W下。
[0028] ②XY向分布:分别在近出口处取等距截面进行溫度场和速度场分析,如图12,原技 术方案结构废气最高溫度为230.82°C,最低溫86.87°C,气体溫度梯度由中屯、偏左成太阳状 圆形向外逐级递减,边界层明显,近200°C,冷流体侧溫度较低;本实用新型的新结构(图13) 散热后溫度为214.15°C,最低溫85.76°C,高溫气体因为扰流作用产生二次流(图14、15),核 屯、高溫区被气旋分解成2个高溫核屯、区(图13中2个块状区域),然后溫度梯度逐级向外递 减,大大提升了溫降效果。
[0029] 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溫度分别为96.2°C和98.2°C。为了充分对比巧中结 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。
[0030] 表1:原技术方案矩形截面结构翅片性能数据
[0031]
[0032] 表中:Ql表示气体入口流量,Q2表示冷却水入口流量,单位:kg/h;Tl表示入口溫 度,T2表不冷却水入口溫度。
[0033] 表2:本实用新型截面结构翅片性能数据
[0034]
【主权项】
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。
【文档编号】F02M26/29GK205422988SQ201620067318
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年1月24日
【发明人】孙玉祥, 钱慧
【申请人】无锡金轮达科技有限公司
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