Egr冷卻器散熱翅片的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種EGR冷卻器散熱翅片，包括本體，其特征在于：所述本體的截面形狀為上端是兩條頂斜邊垂直相交，兩條頂斜邊的下端分別連接兩條斜側(cè)邊，兩條斜側(cè)邊下端分別向外側(cè)傾斜，兩條斜側(cè)邊下端還分別連接有兩條下斜邊，兩條下斜邊的下端繼續(xù)向外側(cè)傾斜，傾斜的程度大于兩條斜側(cè)邊向外側(cè)傾斜的程度。通過(guò)改善傳統(tǒng)波紋型翅片的氣流通道結(jié)構(gòu)，增加X(jué)Y方向的氣道導(dǎo)向，使氣流在縱向前進(jìn)的同時(shí)增加了橫向旋流效果，大大促進(jìn)了氣體紊流的產(chǎn)生，使翅片表面層流發(fā)生破壞，提升了產(chǎn)品的傳熱系數(shù)，達(dá)到了強(qiáng)化傳熱的效果。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
EGR冷卻器散熱翅片
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種板翅式EGR冷卻器散熱翅片，屬于發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 板翅式EGR冷卻器作為降低尾氣排放的一種新結(jié)構(gòu)后處理裝置，其出色的散熱效 率，緊湊的結(jié)構(gòu)布局，越來(lái)越受發(fā)動(dòng)機(jī)廠家青睞，成為主機(jī)廠應(yīng)對(duì)國(guó)家環(huán)保要求，降低尾氣 排放最優(yōu)選的方案之一。
[0003] 目前國(guó)內(nèi)板翅式EGR冷卻器的產(chǎn)品的翅片主流是矩形截面結(jié)構(gòu)(如圖1所示），運(yùn)種 翅片結(jié)構(gòu)相對(duì)強(qiáng)度較高，因流體在彎曲的流道中不斷改變流向，可W較好地促進(jìn)素流的生 成，有較高的散熱效率。但是，由于僅有Y向的壓力作用二次流產(chǎn)生，對(duì)主流的SOF抗沉積效 果不夠理想，并且，波紋的深度和密度直接影響產(chǎn)品的氣體阻抗性能。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種較高散熱效率的EGR冷卻器散熱翅 片。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案如下。
[0006] -種EGR冷卻器散熱翅片，包括本體，本體的截面形狀為上端是兩條頂斜邊垂直相 交，兩條頂斜邊的下端分別連接兩條斜側(cè)邊，兩條斜側(cè)邊下端分別向外側(cè)傾斜，兩條斜側(cè)邊 下端還分別連接有兩條下斜邊，兩條下斜邊的下端繼續(xù)向外側(cè)傾斜，傾斜的程度大于兩條 斜側(cè)邊向外側(cè)傾斜的程度。
[0007] 有益效果:本實(shí)用新型通過(guò)改善傳統(tǒng)波紋型翅片的氣流通道結(jié)構(gòu)，增加 XY方向的 氣道導(dǎo)向，使氣流在縱向前進(jìn)的同時(shí)增加了橫向旋流效果，大大促進(jìn)了氣體素流的產(chǎn)生，使 翅片表面層流發(fā)生破壞，提升了產(chǎn)品的傳熱系數(shù)，達(dá)到了強(qiáng)化傳熱的效果。同時(shí)，由于素流 的沖刷作用，對(duì)翅片壁上積碳有一定的降低效果，從而提升了產(chǎn)品的耐久性和可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[000引圖1為矩形截面結(jié)構(gòu)波紋翅片圖；
[0009] 圖2為本實(shí)用新型截面結(jié)構(gòu)波紋翅片圖；
[0010] 圖3為矩形截面波紋翅片單通道結(jié)構(gòu)圖；
[0011] 圖4為本實(shí)用新型截面波紋翅片單通道結(jié)構(gòu)圖；
[0012] 圖5為原結(jié)構(gòu)翅片單通道剖面圖；
[0013] 圖6為本實(shí)用新型翅片單通道剖面圖；
[0014] 圖7為矩形截面結(jié)構(gòu)波紋翅片網(wǎng)格處理效果；
[0015] 圖8為本實(shí)用新型截面結(jié)構(gòu)波紋翅片網(wǎng)格處理效果；
[0016] 圖9為翅片搭載后產(chǎn)品網(wǎng)格處理效果；
[0017] 圖10為矩形截面結(jié)構(gòu)波紋翅片縱向溫度分布；
[0018] 圖11為本實(shí)用新型截面結(jié)構(gòu)波紋翅片縱向溫度分布；
[0019] 圖12為原結(jié)構(gòu)翅片截面溫度分布圖；
[0020] 圖13為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)翅片截面溫度分布圖；
[0021 ]圖14為原結(jié)構(gòu)翅片截面速度矢量圖；
[0022]圖15為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)翅片截面速度矢量圖。
[0023 ] 圖中：1-本體、2-頂斜邊、3-斜側(cè)邊、4-下斜邊。
【具體實(shí)施方式】
[0024] -種EGR冷卻器散熱翅片，包括本體1，本體1的截面形狀為上端是兩條頂斜邊2垂 直相交，兩條頂斜邊2的下端分別連接兩條斜側(cè)邊3,兩條斜側(cè)邊3下端分別向外側(cè)傾斜，兩 條斜側(cè)邊3下端還分別連接有兩條下斜邊4，兩條下斜邊4的下端繼續(xù)向外側(cè)傾斜，傾斜的程 度大于兩條斜側(cè)邊向外側(cè)傾斜的程度。
[0025] 本實(shí)用新型針對(duì)傳統(tǒng)的矩形截面波紋形翅片（圖1)進(jìn)行外形的優(yōu)化，將氣體流道 的截面結(jié)構(gòu)從原有的矩形截面氣道結(jié)構(gòu)（圖3、5)變更為現(xiàn)在的截面(圖4、6)。具體為在原有 的Z向正弦波紋狀矩形截面氣道的基礎(chǔ)上，通過(guò)上端兩條頂斜邊2垂直相交，使得在XY方向 設(shè)置45度斜面，使氣流除了沿著Z向前進(jìn)，Y向偏移的同時(shí)，還在X向形成一定的二次旋流，疊 加于Y向和主流之上。由于結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，使新結(jié)構(gòu)水力直徑化降低，對(duì)圖5、6進(jìn)行水力直徑計(jì) 算，結(jié)果圖5結(jié)構(gòu)水力直徑化1 = 2.7mm，圖6結(jié)構(gòu)水力直徑dh2=l .82mm，[水力直徑 化y化aulic diameter):是在管內(nèi)流動(dòng)（internal pipe flow)中引入的，其目的是為了給 非圓管流動(dòng)取一個(gè)合適的特征長(zhǎng)度來(lái)計(jì)算其雷諾數(shù)，常用表達(dá)式是:4A/P，即四倍的橫截面 面積(A)除W周長(zhǎng)(P)。]區(qū)域氣流擾動(dòng)大大增強(qiáng)，破壞了傳熱邊界層，很好地提高了傳熱系 數(shù)h。并且，對(duì)氣道內(nèi)部SOF的沉積起到了很好的沖刷，耐堵性能進(jìn)一步提升，對(duì)氣體的阻抗 有一定的優(yōu)化。此外，相對(duì)于原結(jié)構(gòu)，新結(jié)構(gòu)參與熱交換的接觸面積有較大的提升，提高了 表面積A值，運(yùn)樣也很好的強(qiáng)化了產(chǎn)品的散熱，優(yōu)化后的翅片結(jié)構(gòu)如圖2所示。
[0026] 為了驗(yàn)證優(yōu)化設(shè)計(jì)后產(chǎn)品的實(shí)際效果，將兩種翅片用3D造型軟件CREO分別提取一 個(gè)氣體流道進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的搭建(效果如圖3、圖4所示），然后CAE分析軟件HYPERMES肪4兩 種結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品3D進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化處理，分別給予傳統(tǒng)矩形截面翅片模型22萬(wàn)體網(wǎng)格，異形翅 片模型24萬(wàn)體網(wǎng)格處理，處理效果如圖7、圖8所示。然后，用STAR-CCM+(CAE分析軟件)分別 給予兩種模型同樣的邊界條件(氣體入口流量Ql = 25kg/h，入口溫度T1 = 450°C，冷卻水入 口流量Q2 = 30L/min，冷卻水入口溫度T2 = 85°C)進(jìn)行流固禪合計(jì)算（圖9)，結(jié)果如下：
[0027] ① Z向分布:原技術(shù)方案（圖10)氣體溫度447.96°C降低到87.57 °C，氣流從整個(gè)散 熱管的Z向熱分布如圖所示，氣體進(jìn)入氣道，原始結(jié)構(gòu)的高溫氣體經(jīng)冷卻后，溫度梯度在整 個(gè)Z向較為平順，高溫氣體X向熱交換較弱，高溫中屯、分布，邊界層作用明顯，在出口處仍有 部分250°C左右的氣流團(tuán)；改進(jìn)后本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)（圖11)的氣流Z向劇烈降溫，溫度梯度明 顯，氣道邊界明顯受到破壞，溫度邊界在X向大大弱化，出口氣流普遍分布在200°C W下。
[0028] ②XY向分布:分別在近出口處取等距截面進(jìn)行溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)分析，如圖12，原技 術(shù)方案結(jié)構(gòu)廢氣最高溫度為230.82°C，最低溫86.87°C，氣體溫度梯度由中屯、偏左成太陽(yáng)狀 圓形向外逐級(jí)遞減，邊界層明顯，近200°C，冷流體側(cè)溫度較低;本實(shí)用新型的新結(jié)構(gòu)（圖13) 散熱后溫度為214.15°C，最低溫85.76°C，高溫氣體因?yàn)閿_流作用產(chǎn)生二次流(圖14、15)，核 屯、高溫區(qū)被氣旋分解成2個(gè)高溫核屯、區(qū)（圖13中2個(gè)塊狀區(qū)域），然后溫度梯度逐級(jí)向外遞 減，大大提升了溫降效果。
[0029] 經(jīng)計(jì)算，兩種結(jié)構(gòu)截面處散熱功率分別為3kw和3.2kw。同時(shí)，對(duì)冷流體進(jìn)行分析， 數(shù)據(jù)顯示，原方案和改進(jìn)方案的最高截面溫度分別為96.2°C和98.2°C。為了充分對(duì)比巧中結(jié) 構(gòu)翅片的性能，我們對(duì)它們分別設(shè)定3種工況進(jìn)行模擬分析，具體數(shù)據(jù)如表1、表2所示。根據(jù) 表中相關(guān)結(jié)果，得出:本實(shí)用新型產(chǎn)品的性能明顯提高。
[0030] 表1:原技術(shù)方案矩形截面結(jié)構(gòu)翅片性能數(shù)據(jù)
[0031]
[0032] 表中：Ql表示氣體入口流量，Q2表示冷卻水入口流量，單位:kg/h;Tl表示入口溫 度,T2表不冷卻水入口溫度。
[0033] 表2:本實(shí)用新型截面結(jié)構(gòu)翅片性能數(shù)據(jù)
[0034]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種EGR冷卻器散熱翅片，包括本體，其特征在于:所述本體的截面形狀為上端是兩 條頂斜邊垂直相交，兩條頂斜邊的下端分別連接兩條斜側(cè)邊，兩條斜側(cè)邊下端分別向外側(cè) 傾斜，兩條斜側(cè)邊下端還分別連接有兩條下斜邊，兩條下斜邊的下端繼續(xù)向外側(cè)傾斜，傾斜 的程度大于兩條斜側(cè)邊向外側(cè)傾斜的程度。
【文檔編號(hào)】F02M26/29GK205422988SQ201620067318
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年1月24日
【發(fā)明人】孫玉祥, 錢(qián)慧
【申請(qǐng)人】無(wú)錫金輪達(dá)科技有限公司