[发明专利]风冷式热交换器性能数据库的建立方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适于风冷式热交换器性能的测试方法。它可以广泛应用在风冷形式的热交换器上，该类热交换器包括中冷器、水散热器、油冷器、空调冷凝器等。其结构形式主要是管带式和封条式，材料可以是铝合金、铜合金及不锈钢。

背景技术

在风冷式热交换器性能预测方面，不同生产厂家、主机厂、整车厂及研究机构有不同的方法，除了如FLUENT、ANSYS等可以购买到的通用CFD计算软件外，很多有实力的国际大公司都拥有自己较为完善的数据库。通常而言，针对于某种热交换器要建立完善的数据库，都需要经过数年的积累，通过大量的测试才能获得。因而如何在短时间内，通过最优化分析和进行少量针对性测试来有效地进行性能预测，就成了包括众多热交换器生产厂探索的目标。

发明内容

本发明要解决的是现有技术存在上述问题，旨在是提供一种适于风冷式热交换器性能的测试方法，通过结构优化来预测同种结构不同尺寸的风冷式热交换器性能。

解决上述问题采用的技术方案是：风冷式热交换器性能数据库的建立方法，其特征在于按以下步骤进行：

(1)以风冷式热交换器波浪形散热带高度、散热带截面形状、散热带齿距、散热带波高、紊流片形式、紊流片翅高、紊流片齿距作为因子，通过DOE方法确定8个芯体的结构形式，然后制作8个与所述芯体的结构形式相应的热交换器；

(2)在所述热交换器的热侧介质与冷侧介质可能的流量范围内确定最小、最大和中间值三个变量，交叉后形成9个工况，按此对8个所述的热交换器进行风洞性能测试，从中选出一个最优化结构；

(3)针对该最优化结构，制作16种不同芯体厚度及迎风面积的热交换器标准样件；

(4)针对所述16种不同尺寸的所述热交换器标准样件进行48点法性能测试，确定各样件在三种不同介质进口温差下，热介质流量和冷介质流量分别有4个变量时的换热性能和阻力性能，建立完整的数据库；其中进口温差的三个变量规定为：标准工况进口温差为中间值，减少10度和增加10度作为另两个温差值。

本发明的优点：1)用较少的测试来确定热交换器芯体的最佳结构形式。2)只需制作16种不同芯体厚度及迎风面积的热交换器样件，就可以建立相对完整的性能数据库。3)通过该数据库可以高精度地预测同种结构的不同芯体尺寸地热交换器在不同流量下的热交换性能及阻力特性。4)整个建库周期短、成本低，预测准确度高。

作为本发明的进一步改进，在步骤(1)中，每个所述的因子均有两个水平值，DOE方法可选择自由度的下限为3。

所述的芯体尺寸范围为：芯高＝200～500mm，芯宽＝200～500mm，芯厚＝50～150mm。优选尺寸为：芯高＝300mm，芯宽＝300mm，芯厚＝80mm。

所述的数据库形式包括样件图纸、样件照片、制作样件类型块、试验数据原始记录和数据库图表中的任何一种或多种。所述的样件照片包括热交换器、芯体、散热带和紊流片。所述的数据库图表包括：

a.热侧进口温度与冷侧进口温度温差减小10℃时

换热量vs热侧流量的图表，

换热量vs冷侧流量的图表；

b.热侧进口温度与冷侧进口温度温差保持不变时

换热量vs热侧流量的图表，

换热量vs冷侧流量的图表；

c.热侧进口温度与冷侧进口温度温差增大10℃时

换热量vs热侧流量的图表，

换热量vs冷侧流量的图表。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是风冷式热交换器波浪形散热带示意图，其中(a)为主视图，(b)为俯视图，(c)为左视图，(d)为(b)的A-A向剖视图。

图2是风冷式热交换器紊流片示意图，其中(a)为主视图，(b)为左视图。

图3是风冷式热交换器芯体示意图，其中(a)为主视图，(b)为左视图。

图4是风冷式热交换器示意图，其中(a)为主视图，(b)为左视图。

图5是本发明封条式中冷器因素水平表。

图6是设计结果矩阵。

图7是本发明部分因子设计表。

图8是本发明DOE方法选择结果的清晰度表。

图中，1-散热带，2-紊流片，3-热介质进口，4-芯体，5-热介质出口，H1-散热带高，DT1-散热带齿距，DT2-紊流片齿距，H2-紊流片高度，W4-芯体宽度，H4-芯体高度，L4-芯体厚度。

具体实施方式

参照图1-4，本发明的风冷式热交换器性能的测试方法，以封条式中冷器芯体为研究对象，管带式研究方法同此。具体按以下步骤进行：