换热器散热管及换热器的制作方法

文档序号:20585204发布日期:2020-05-01 16:42阅读:163来源:国知局
换热器散热管及换热器的制作方法

本实用新型涉及热交换装置技术领域,换热器散热管及换热器。



背景技术:

换热器通过冷却水冷却机油,其工作原理是冷却液流经冷却器水侧通道来冷却右侧通道,利用热交换原理来冷却芯板内的高温机油,使之达到理想的温度范围。换热器包括器芯,器芯包括多个相互叠加固定的散热管,每个散热管包括多个用于介质流通的管道。

目前,为了增大散热量,通常增加管道的截面积以增加管道内的介质的流量,但是存在的问题是,介质处于低流速状态时,易产生层流,从而导致热交换性能差。

为解决上述问题,现有技术中有人采用在管道上设置凹坑结构,该凹坑结构垂直于管道本体的延伸方向设置,存在的问题是管内换热介质流阻偏大。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供一种换热器散热管、换热器器芯及换热器,以解决现有技术中的管内换热介质流阻偏大的技术问题。

本实用新型提供一种包括:管道本体和设置在所述管道本体的外壁上的凹坑部;

所述凹坑部包括多个呈条状延伸的凹坑;所述凹坑的延伸方向与管道本体的延伸方向呈锐角或者钝角设置;

多个所述凹坑沿预定方向间隔排列设置,所述预定方向与管道本体的延伸方向相交设置。

进一步地,多个所述凹坑中至少一个为第一凹坑,至少另一个为第二凹坑,所述第一凹坑的延伸方向与所述第二凹坑的延伸方向之间形成夹角β。

进一步地,所述管道本体包括相对设置的上壁和下壁,所述上壁和所述下壁上均设置有沿所述管道本体的延伸方向间隔设置的多个所述凹坑部。

进一步地,进一步地,所述管道本体呈扁平结构设置,在所述管道本体的长度方向上和宽度方向上,任意相邻设置的两个所述凹坑中的一个设置在所述上壁上,另一个设置在所述下壁上。

进一步地,沿所述管道本体的长度方向和所述管道本体的宽度方向,相邻设置的所述上壁的所述凹坑与所述下壁的所述凹坑均为所述第一凹坑或者所述第二凹坑。

进一步地,所述夹角β的范围为20°-160°。

进一步地,所述第一凹坑的延伸方向与所述管道本体的延伸方向形成夹角γ,所述夹角γ的范围为10°-50°。

进一步地,所述第一凹坑和/或所述第二凹坑为多个,并且所述第一凹坑和第二凹坑交替排列。

进一步地,所述第一凹坑的中心和所述第二凹坑的中心之间的距离为1.5mm-6mm。

进一步地,所述凹坑部为多个,多个所述凹坑部沿所述管道本体延伸的方向平行且间隔设置,并且相邻两个凹坑部之间的间隔距离为1.5mm-20mm。

进一步地,沿所述管道本体的延伸方向,多个所述凹坑部中位于最外侧的所述凹坑部与所述管道本体的端部的间距范围为2.5mm-10mm。

进一步地,所述凹坑为多个,多个所述凹坑沿预定方向间隔排列设置,所述预定方向与管道本体的延伸方向形成夹角ɑ,所述夹角ɑ的范围为10°-50°。

进一步地,所述凹坑的深度hd范围为0.15mm-0.6mm。

进一步地,所述凹坑的内壁上设有凸起和/或凹槽。

本实用新型提供一种换热器,包括上述换热器散热管。

本实用新型提供一种换热器散热管,包括:管道本体和设置在管道本体的外壁上的凹坑部;凹坑部包括多个呈条状延伸的凹坑;凹坑的延伸方向与管道本体的延伸方向呈锐角或者钝角设置;多个凹坑沿预定方向间隔排列设置,预定方向与管道本体的延伸方向相交设置。

其中,凹坑的延伸方向与管道本体的延伸方向呈锐角或者钝角设置,则避免凹坑与管道本体的延伸方向垂直设置,则能够减小介质的流通阻力,从而避免较高的压力损失导致产生气泡对泵造成损坏,避免较高的压力损失导致系统工作压力升高而影响系统的可靠性。而且,凹坑沿条状延伸相对于管道本体的延伸方向倾斜设置,则更容易形成旋涡,更有利于介质在管道本体内形成湍流,从而提高热交换性能。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:

图1是根据本实用新型第一实施例的换热器散热管的结构示意图;

图2是根据本实用新型第二实施例的换热器散热管的一结构示意图;

图3是图4所示的换热器散热管的俯视图;

图4是根据本实用新型第三实施例的换热器散热管的一结构示意图;

图5是图4所示的换热器散热管的展开的示意图;

图6是图4所示的换热器散热管的切面图;

图7是根据本实用新型实施例提供的换热器散热管的热交换性能及热侧阻力相对与凹坑部之间的距离h1的曲线图;

图8是根据本实用新型实施例提供的换热器散热管的热交换性能及热侧阻力相对与第一凹坑和第二凹坑之间的距离h2的曲线图;

图9是根据本实用新型实施例提供的换热器散热管的热交换性能及热侧阻力相对与第一凹坑与介质输送方向的夹角γ的曲线图;

图10是相关技术中散热管的结构示意图;

图11是采用图10所示的散热管的换热器的模拟结果图;

图12是本实用新型提供的换热器的模拟结果图。

图中:10-管道本体;20-凹坑部;11-上壁;12-下壁;21-第一凹坑;22-第二凹坑;1-上凹坑部;2-下凹坑部;3-第一凹坑行;4-第二凹坑行。

具体实施方式

需要说明的是,在不冲突的情况下,本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要说明的是本申请中的术语“管道本体的延伸方向”和“管道本体的长度方向”为同一方向,即“管道本体的延伸方向”就是“管道本体的长度方向”。

实施例一:

如图1所示,本实用新型实施例一提供的换热器散热管包括管道本体10和设置在管道本体10的外壁上的凹坑部20;凹坑部20包括多个呈条状延伸的凹坑;凹坑的延伸方向与管道本体10的延伸方向呈锐角或者钝角设置,多个凹坑沿预定方向间隔排列设置,预定方向与管道本体的延伸方向相交设置。

本实施例中,为了保障较好的湍流效果,一般会在管道本体10的外壁上设置多个凹坑部20,凹坑部20中的凹坑伸向管道本体10的内壁,则在管道本体10的内壁形成凸起,介质在管道本体10内流动过程中在保障大体的输送方向前提下,需要绕过凸起流动,使得介质易产生旋涡,形成湍流,避免形成层流,从而提高热交换性能。而且,凹坑部20能够提高介质与管道本体10的接触面积,进一步提高热交换性能。

凹坑的延伸方向与管道本体10的延伸方向呈锐角或者钝角设置,则避免凹坑与管道本体10的延伸方向垂直设置,则能够减小介质的流通阻力,从而避免较高的压力损失导致产生气泡对泵造成损坏,避免较高的压力损失导致系统工作压力升高而影响系统的可靠性。而且,凹坑沿条状延伸相对于管道本体10的延伸方向倾斜设置,则更容易形成旋涡,更有利于介质在管道本体10内形成湍流,从而提高热交换性能。

需要说明的是,凹坑部包括多个凹坑,是指凹坑的数量为两个、三个或者四个等等。但是由于受散热管整体长度的限制,有可能存在位于散热管端部的凹坑部包括一个凹坑,而其他凹坑由于没有空间无法设置。

其中,凹坑的结构的形式可以为多种,例如:腰形、长方形或者条状异形(不规则形状,如凹坑的边缘呈曲线或者锯齿等)等等。

凹坑的深度hd可以根据具体需要来设置,作为一种可选方案,凹坑的深度hd为0.15mm-0.6mm,如0.15mm、0.20mm、0.35mm、0.4mm或者0.6mm等该范围的任一值。凹坑的深度hd范围为0.15mm-0.6mm,能够保障较好的散热量,同时表面介质流通阻力过大。

当凹坑部20包括多个凹坑时,多个凹坑沿预定方向间隔排列设置,预定方向与管道本体10的延伸方向相交设置,预定方向可以与管道本体10的延伸方向垂直设置。

作为一种可选方案,所述预定方向与管道本体10的延伸方向形成夹角ɑ,所述夹角ɑ的范围为10°-50°,如10°、20.5°、30.5°、40°或者50°等该范围的任一值。通过模拟和实验可以得到预定方向也就是凹坑部20的延伸方向与管道本体10的延伸方向的夹角ɑ范围为10°-50°更有利于介质在管道本体10内形成湍流,更有利于提高热交换性能。

如图1所示,在上述实施例基础之上,进一步地,多个凹坑部20沿管道本体10延伸的方向平行且间隔设置,并且相邻两个凹坑部20之间的间隔距离为1.5mm-20mm。

本实施例中,多个凹坑部20沿管道本体10延伸的方向平行且间隔设置,那么多个凹坑的最外部的凹坑平齐设置,多个凹坑部20正对设置,更有利于形成湍流。多个凹坑部20均匀设置,则能够使介质的流动均匀,在各个位置的流速均匀,从而进一步使热交换均匀。

相邻两个凹坑部20之间的间隔距离为1.5mm-20mm,如1.5mm、5.0mm、10.5mm、15mm、17.5mm、或者20mm等该范围任一值。如图7所示,通过模拟和实验可以得到,相邻两个凹坑部20之间的距离为1.5mm-20mm更有利于介质在管道本体10内形成湍流,更有利于提高热交换性能。

在上述实施例基础之上,进一步地,沿所述管道本体的延伸方向,多个所述凹坑部中位于最外侧的所述凹坑部与所述管道本体的端部的间距范围为2.5mm-10mm。如2.5mm、5.5mm、8mm或者10mm等该范围中的任一值。

在上述实施例基础之上,进一步地,所述凹坑的内壁上设有凸起。或者凹坑的内壁上设置凹槽,或者凹坑的内壁上即设置凸起又设置凹槽。

本实施例中,在凹坑的内壁上设置凸起,或者设置凹槽,能够增大介质在凹坑内的流动面积,从而进一步增大介质在散热管中的流动面积,从而提高换热性能;而且,凹坑中设置凸起或者凹槽能够进一步使介质流动混乱,有利于形成紊流,从而能够进一步提高换热性能。

其中,凸起的结构形式可以为多种,例如:圆形凸起,矩形凸起或者三角形凸起等。

凹槽的结构形式可以为多种,例如:圆形凹槽、矩形凹槽或者腰形凹槽等。

实施例二:

如图2和图3所示,本实用新型实施例二提供的换热器散热管包括管道本体10和设置在管道本体10的外壁上的凹坑部20;凹坑部20包括多个呈条状延伸的凹坑;凹坑的延伸方向与管道本体10的延伸方向呈锐角或者钝角设置。多个凹坑中至少一个为第一凹坑21,至少另一个为第二凹坑22,第一凹坑21的延伸方向与第二凹坑22的延伸方向之间形成夹角β。

本实施例中,为了保障较好的湍流效果,一般会在管道本体10的外壁上设置多个凹坑部20,凹坑部20中的凹坑伸向管道本体10的内壁,则在管道本体10的内壁形成凸起,介质在管道本体10内流动过程中在保障大体的输送方向前提下,需要绕过凸起流动,使得介质易产生旋涡,形成湍流,避免形成层流从而提高热交换性能。而且,凹坑部20能够提高介质与管道本体10的接触面积,进一步提高热交换性能。

凹坑的延伸方向与管道本体10的延伸方向呈锐角或者钝角设置,则避免凹坑与管道本体10的延伸方向垂直设置,则能够减小介质的流通阻力,从而避免较高的压力损失导致产生气泡对泵造成损坏,避免较高的压力损失导致系统工作压力升高而影响系统的可靠性。而且,凹坑沿条状延伸相对于管道本体10的延伸方向倾斜设置,则更容易形成旋涡,更有利于介质在管道本体10内形成湍流,从而提高热交换性能。

而且,第一凹坑21的延伸方向与第二凹坑22的延伸方向之间形成夹角β,即第一凹坑21的延伸方向和第二凹坑22的延伸方向相交设置,两种凹坑能够使介质的流动方向更加散乱,更能够顺利的实现介质湍流,能够即使在热交换介质的流速情况不利时仍较早地产生湍流,所以能够在所有流速情况下提高热交换性能并且优化热交换性能。

当然,多个凹坑中还可以包括第三凹坑、第四凹坑或者第五凹坑等,而且第三凹坑、第四凹坑或者第五凹坑等与管道本体10的延伸方向形成的夹角各不相同,也与第一凹坑21、第二凹坑22与管道本体10的延伸方向形成的夹角也不相同。

凹坑的深度hd可以根据具体需要来设置,作为一种可选方案,凹坑的深度hd为0.15mm-0.6mm,如0.15mm、0.20mm、0.35mm、0.4mm或者0.6mm等该范围的任一值。凹坑的深度hd范围为0.15mm-0.6mm,能够保障较好的散热量,同时表面介质流通阻力过大。

当凹坑部20包括多个凹坑时,多个凹坑沿预定方向间隔排列设置,预定方向与管道本体10的延伸方向相交设置,预定方向可以与管道本体10的延伸方向垂直设置。

作为一种可选方案,所述预定方向与管道本体10的延伸方向形成夹角ɑ,所述夹角ɑ的范围为10°-50°,如10°、20.5°、30.5°、40°或者50°等该范围的任一值。通过模拟和实验可以得到预定方向也就是凹坑部20的延伸方向与管道本体10的延伸方向的夹角ɑ范围为10°-50°更有利于介质在管道本体10内形成湍流,更有利于提高热交换性能。

在上述实施例基础之上,进一步地,多个凹坑部20沿管道本体10延伸的方向平行且间隔设置,并且相邻两个凹坑部20之间的间隔距离为1.5mm-20mm。

本实施例中,多个凹坑部20沿管道本体10延伸的方向平行且间隔设置,那么多个凹坑的最外部的凹坑平齐设置,多个凹坑部20正对设置,更有利于形成湍流。多个凹坑部20均匀设置,则能够使介质的流动均匀,在各个位置的流速均匀,从而进一步使热交换均匀。

相邻两个凹坑部20之间的间隔距离为1.5mm-20mm,如1.5mm、5.0mm、10.5mm、15mm、17.5mm、或者20mm等该范围任一值。如图8所示,通过模拟和实验可以得到,相邻两个凹坑部20之间的距离为1.5mm-20mm更有利于介质在管道本体10内形成湍流,更有利于提高热交换性能。

需要说明的是,由于凹坑部20是相对于管道本体10的延伸方向倾斜设置,则在管道本体10的两端由于管道本体10的空间有限只能设置部分凹坑,仍在本实用新型的保护范围内。

第一凹坑21与管道本体10的延伸方向呈锐角或者钝角设置,较佳地,第一凹坑21的延伸方向与管道本体10的延伸方向的夹角γ范围为10°-50°,如两者的夹角为10°、20.5°、30.5°、40.5°或者50°等该范围的任一值。如图8所示,第一凹坑21与管道本体10的延伸方向的夹角的范围为10°-50°,能够保障散热管具有较好的散热量,同时避免散热管的热侧阻力过大,从而保障较好的换热效果。

第一凹坑21的延伸方向与第二凹坑22的延伸方向的夹角β范围为20°-160°,如20°、40°、60°、90°、120°、140°或者160°等该范围任一角度,第一凹坑21的延伸方向与第二凹坑22的延伸方向的夹角β范围为20°-90°能够保障散热管具有较好的散热量,同时避免散热管的热侧阻力过大,从而进一步保障较好的换热效果。

所述第一凹坑21的中心和所述第二凹坑22的中心之间的距离h2为1.5mm-6mm,如1.5mm、3.0mm、4.5mm或者6mm等该范围的任一值。如图9所示,所述第一凹坑21的中心和所述第二凹坑22的中心之间的距离为1.5mm-6mm,能够保障散热管具有较好的散热量,同时避免散热管的热侧阻力过大,从而进一步保障较好的换热效果。

所述凹坑部20的边缘至所述管道本体10的边缘的距离为2.5mm-10mm,如2.5mm、3.5mm、5mm、6.5mm、7mm、9mm或者10mm等该范围的任一值,凹坑部20的结构设计合理有利于提高换热性能。

在上述实施例基础之上,进一步地,第一凹坑21和/或第二凹坑22为多个,并且第一凹坑21和第二凹坑22交替排列。

本实施例中,第一凹坑21和第二凹坑22交替排列,也就是一个第一凹坑21和一个第二凹坑22相邻设置。相邻的第一凹坑21和第二凹坑22可大体形成t字形结构,这种结构的凹坑部20更能够顺利的实现介质湍流,能够即使在热交换介质的流速情况不利时仍较早地产生湍流,所以能够在所有流速情况下提高热交换性能并且优化热交换性能。

其中,第一凹坑21的数量可以为一个,第二凹坑22为两个,则两个凹坑之间设置一个第一凹坑21;第一凹坑21的数量可以为两个,第二凹坑22为一个,两个第一凹坑21之间设置一个第二凹坑22。

可选地,第一凹坑21的数量为多个,如两个、三个或者四个等等,第二凹坑22的数量为多个,如两个、三个或者四个等等。凹坑部20包括多个大体呈t形的凹坑对,更有利于介质湍流和提高换热性能。

在上述实施例基础之上,进一步地,沿所述管道本体的延伸方向,多个所述凹坑部中位于最外侧的所述凹坑部与所述管道本体的端部的间距范围为2.5mm-10mm。如2.5mm、5.5mm、8mm或者10mm等该范围中的任一值。

在上述实施例基础之上,进一步地,所述凹坑的内壁上设有凸起。或者凹坑的内壁上设置凹槽,或者凹坑的内壁上即设置凸起又设置凹槽。

本实施例中,在凹坑的内壁上设置凸起,或者设置凹槽,能够增大介质在凹坑内的流动面积,从而进一步增大介质在散热管中的流动面积,从而提高换热性能;而且,凹坑中设置凸起或者凹槽能够进一步使介质流动混乱,有利于形成紊流,从而能够进一步提高换热性能。

其中,凸起的结构形式可以为多种,例如:圆形凸起,矩形凸起或者三角形凸起等。

凹槽的结构形式可以为多种,例如:圆形凹槽、矩形凹槽或者腰形凹槽等。

与相关技术的散热管相比,本实用新型实施例二提供的换热器散热管能够在相同热侧阻力前提下,热交换性能较好;在相同热交换性能前提下,热侧阻力小。本实用新型实施例二提供的换热器散热管综合性能好。

实施例三:

实施例三与实施例二的主体结构相同,不同的是,实施例三涉及管道本体10的具体结构以及凹坑部20的在管道本体10上的具体设置。具体地,如图4至图6所示,凹坑部20与介质的输送的方向呈锐角或者钝角设置;管道本体10包括相对设置的上壁11和下壁12,上壁11和下壁12上均设置有沿管道本体10的延伸方向间隔设置的多个凹坑部20。本实施例中,在管道本体的上壁和下壁上均设置凹坑部,能够使介质流动更加紊乱,使换热性能更好。

其中,上壁上的凹坑部为上凹坑部1,下壁上的凹坑部为下凹坑部2,上凹坑部1和下凹坑部2可以完全正对设置,也可以部分相对设置。

作为一种可选方案,上凹坑部1与下凹坑部完全错对设置,即多个上凹坑部1和多个下凹坑部2相互交错设置,两个上凹坑部1之间有一个下凹坑部2,两个下凹坑部2之间有一个上凹坑部1。本实施例中,管道本体呈扁平结构设置,在管道本体10的长度方向上和宽度方向上,任意相邻设置的两个凹坑中的一个设置在上壁上,另一个设置在下壁上。

本实施例中,换句话说,无论是沿着管道本体的长度方向还是管道本体的宽度方向,任意一个凹坑的相邻凹坑均设置在与该凹坑所在的壁相反的壁上。这种结构能够避免散热管的设置有凹坑部的位置用于通过介质的截面过小,而其他部分的截面过大。

本实施例中,上壁11上的凹坑部20为上凹坑部1,下壁12上的凹坑部20为下凹坑部2,将下凹坑部2投影到上壁11上,则两个上凹坑部1之间设置一个下凹坑部2,也就是说一个下凹坑部2与一个上凹坑部1交替设置,上凹坑部1和下凹坑部2不重合,从而能够使介质在管道本体10内的流向更混乱,更容易造成旋涡,更容易形成湍流,从而使热交换性能更好。

可选地,上凹坑部1的数量与下凹坑部2的数量相同。

如图4所示,在上述实施例基础之上,进一步地,沿管道本体10的长度方向和管道本体的宽度方向,相邻设置的上壁11的凹坑与下壁12的凹坑均为第一凹坑或者第二凹坑。

这样一来,上壁的凹坑和下壁的凹坑能够形成多行(沿管道本体的长度方向为行)凹坑,凹坑包括第一凹坑和第二凹坑,相应的多行凹坑分为第一凹坑行3和第二凹坑行4,多个第一凹坑行3和多个第二凹坑行相互交替设置,第一凹坑行包括上凹坑部1的第一凹坑21和下凹坑部2中的第一凹坑21,第二凹坑行包括上凹坑部1中的第二凹坑22和下凹坑部2中的第二凹坑22。第一凹坑行中的上凹坑部中的第一凹坑与第二凹坑行中的与之相邻的下凹坑部的第二凹坑相交设置,大体呈t形设置;或者,第一凹坑行中的下凹坑部中的第一凹坑与第二凹坑行中的与之相邻的上凹坑部的第二凹坑相交设置,大体呈t形设置。这种凹坑结构更有利于形成湍流,能够更早的形成湍流。

需要说明的是,实施例一至实施例三中的换热器散热管可以包括多个介质流通管道,多个介质流通管道沿垂直于介质的输送方向依次设置。可以多个介质流通管道独立设置,然后相互连接,也可以整体设置散热管,在散热管内腔中设置多个隔壁以分成多个管道。

实施例四:

本实用新型实施例四提供一种换热器,包括实施例一至实施例三提供的换热散热管。还包括进水箱和出水箱,进入箱和出水箱分别与散热管的两端连通,热交换介质被引入进水箱然后分配到多个管道本体10,介质流通管道后,由出水箱排出。

本实施例提供的换热器内部的介质可形成湍流,且可减小热侧阻力,从而能够保障较好的热交换性能,避免热侧阻力过高而影响系统稳定性。从而,本实施例提供的换热器换热性能好,系统稳定性好。

如图10所示,相关技术中的散热管,其凹坑呈横平竖直设置。对采用图10所示的散热管的换热器进行模拟得到如图11所示的模拟结果表,同时在相同的工况下对采用如图4所示散热管的本实用新型提供的换热器进行模拟以得到如图12所示的模拟结果表。需要说明的是,工况是指介质的流量,图11和图12是在不同的介质流量情况下进行的模拟。

由图11和图12可知,在相同的介质流量下,本实用新型提供的换热器的水侧阻力小于相关技术中的换热器的热侧阻力,本实用新型提供的换热器的总换热量大于相关技术中的换热器的总换热量。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

此外,本领域的技术人员能够理解,尽管上述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征,但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如,在上面的权利要求书中,所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。另外,公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

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