[发明专利]管带式中冷器

说明书

本发明提供一种管带式中冷器，应用于带有增压中冷器系统的车辆冷却系统。本发明是在管带式中冷器进气气室内部设计具有整流作用的整流装置，管带式中冷器的整流装置为多孔装置，整流装置距中冷器芯体的主片的水平距离为15mm～25mm，整流装置优选为整流板，整流板上多个圆孔的直径为8mm～12mm，每横排分布为3～4个圆孔，整流板距中冷器芯体的主片的水平距离为15mm～25mm。本发明对进入中冷器气室的气流进行整流分配，使流出中冷器气室的气流更加均匀，使进入中冷器芯子的气流分布均匀，从而提高中冷器的散热效率；在气室内部增加的整流装置可以有效提高中冷器气室的结构强度，从而提高中冷器的可靠性。

技术领域

本发明属于汽车冷却系统技术领域，特别涉及一种具有整流装置的管带式中冷器。

背景技术

在车辆领域，已经普遍采用了增压中冷系统，不仅可以有效提高动力性、降低比质量，而且对于降低发动机的排放水平也是很有利的。一个好的中冷器不仅要进气阻小，而且要保证通过中冷器的流速以及温度分布均匀。由于中冷器内的气流分布不均，部分区域流速高而部分区域流速低，导致中冷器整体散热效率较低。气流分布不均还将导致中冷器中温度分布的不均，易导致局部高温区和低温区的产生，从而产生较大的温度梯度，导致局部热应力增大，影响中冷器可靠性。

目前的车用柴油机普遍采用增压中冷技术，增压中冷技术的使用不仅可以有效提高动力性、降低比质量，而且对于降低发动机的排放水平也是非常有利的。增压中冷器普遍采用气-气冷却方式，采用管带式结构[1]。评价中冷器性能好坏的标准除了传热系数外，还有比较重要的一项即是流体流过中冷器的压力降，好的中冷器应同时具备传热系数大和压力降小两个特点。实际上这两者的关系是一个最优化的问题，即用最小的压降来换取最大的传热系数的提高。无论是中冷器的传热性能还是压力损失大小都与其内部空气流动情况密切相关。

事实上，中冷器内部气流的流动均匀性对其性能有很大的影响，而目前所使用的管带式中冷器普遍存在气流分配不均匀的问题。气流分配不均匀主要会产生以下负面影响：一、气流分布不均匀易导致局部区域温度高而且流量大，其他区域温度低而流量小，难以充分发挥中冷器的散热能力，直接导致中冷器传热系数降低；二、中冷器气流分配不均匀会造成局部高温区和低温区，使中冷器出现较大的温度梯度，从而影响中冷器的使用寿命。对中冷器进行气流分配的装置是进气气室，所以进气气室设计的是否合理直接决定了中冷器的气流分配的均匀性。

由于中冷器的结构复杂，影响其性能的因素众多，通过理论计算的方法描述中冷器性能难度较大，且精度低，所以对中冷器性能的研究多以试验研究为主。所以在此次的研究工作当中，主要是通过CFD(Computational Fluid Dynamics)对中冷器进行研究。

发明内容

提供一种管带式中冷器，其能有效提高中冷器的散热效率以及可靠性

针对目前的中冷器不能很好的分布气流而导致的散热效率和可靠性降低的问题，本设计发明提供了具有导流装置的中冷器，能有效提高中冷器的散热效率和可靠性。

研究工作仅涉及到气体流动问题，所以系统遵循质量守恒定律和动量守恒定律，另外还有相关的湍流附加控制方程。数学模型基于以下简化和假设。

(1)工作流体为牛顿流体。

(2)流体处于稳定流动状态。

(3)忽略由密度差异引起的浮升力。

(4)忽略流动时粘性耗散所产生的热效应。

(5)流动过程不涉及热量交换，也不发生相变。

对于单相不可压缩流体，质量守恒方程、动量守恒方程和湍流附加方程的数学表达式如下：

质量守恒方程：

式中，u、v和w分别为速度在x、y和z方向上分量。