CN102914197A - 具有对流换热功能的散热器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及纯电动汽车的空调暖风系统，具体涉及一种具有对流换热功能的散热器装置。它包括具有进液口和出液口的壳体和安装于壳体内的散热器，散热器下部设有多个相互平行布置的用于对流换热的散热器肋片，相邻散热器肋片之间、靠近壳体的散热器肋片与壳体内壁之间均设有冷却液流通通道，散热器肋片内部设有用于布置PTC加热元件的安装槽，散热器肋片侧面为呈波纹状的换热面。本发明的散热器与发热单元和壳体组合而成一个高效换热系统。该散热器装置具有波纹状强化对流换热面，结构简单，增加了散热肋片流道之间湍流的生成率，降低了发热元件和冷却媒质之间的热阻，提高了铝合金散热器的强化对流换热效率。
Description
技术领域
本发明涉及纯电动汽车的空调暖风系统，具体涉及一种具有对流换热功能的散热器装置。
背景技术
纯电动汽车因没有发动机而不能运用发动机冷却水的余热作为热源，从而不能运用这种热量进行纯电动汽车的除霜除雾试验。为了使得纯电动汽车的除霜除雾可以满足法规的要求，并提高乘员的舒适性，因此必须开发电动汽车的独立的空调暖风系统。
电动汽车乘员舱采暖的热源是来自具有正温度系数特性的PTC(positive temperature coefficient)水加热单元，其产生的热量不能直接传递给冷却液，而是通过铝合金散热器将热量传递给冷却液，高温的冷却液流经空调HVAC系统的暖风芯体之后，将热量再传递给来自风机的低温空气，空气受热之后进入乘员舱，进而完成电动汽车的除霜、除雾或者乘员的取暖需求。PTC水加热单元产生的热量由电能提供，因为散热器换热效率低，产生的热量仅小部分被传递给冷却液，大部分的热量都被浪费，为完成电动汽车的除霜、除雾或者乘员的取暖需求需要消耗更多的电能。
电动汽车实现除霜、除雾和舒适性需求过程中，如何将PTC水加热单元的热量高效地传递给冷却液，以减少电能的损耗是最重要的环节。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种可以使电动汽车空调PTC水加热单元的热量被冷却液高效地吸收的具有对流换热功能的散热器装置。
本发明技术方案为：一种具有对流换热功能的散热器装置包括具有进液口和出液口的壳体和安装于壳体内的散热器，所述散热器下部设有多个相互平行布置的用于对流换热的散热器肋片，相邻散热器肋片之间及靠近壳体的散热器肋片与壳体内壁之间均设有冷却液流通通道，散热器肋片内部设有用于布置PTC加热元件的安装槽，散热器肋片侧面为呈波纹状的换热面。
进一步地，所述波纹状换热面的波与波之间的连接面为圆弧面。
进一步地，所述一个散热器肋片换热面的波峰与相邻的另一个散热器肋片换热面的波峰相对应。
进一步地，所述一个散热器肋片换热面的波峰与相邻的另一个散热器肋片换热面的波谷相对应。
进一步地，所述散热器肋片的底部设有若干横向或纵向的增加冷却液扰动的凹槽。
更进一步地，所述壳体内壁与散热器肋片相对的位置呈波纹状，靠近壳体的散热器肋片的换热面的波峰与壳体的波纹状内壁的波谷相对应。
本发明提供了一种用于电动汽车的空调PTC铝合金散热器装置，其与发热单元和壳体组合而成一个高效换热系统。该散热器装置具有波纹状强化对流换热面，结构简单，增加了散热肋片流道之间湍流的生成率，降低了发热元件和冷却媒质之间的热阻，提高了铝合金散热器的强化对流换热效率。这种对流换热特征可以有效解决纯电动汽车前风窗除霜、除雾以及乘员取暖的问题。
附图说明
图1 为本发明和加热元件的装配示意图。
图2 为本发明的散热器示意图。
图3 为本发明散热器肋片底部呈波纹面的示意图。
图4 为本发明散热器肋片的局部放大图。
图5 为本发明散热器肋片底部凹槽局部放大图。
图6 为本发明波纹状换热面波峰对波峰的散热器水平断面示意图。
图7 为本发明波纹状换热面波峰对波峰的散热器水平断面局部放大图。
图8 为本发明波纹状换热面波峰对波谷的散热器水平断面示意图。
图9 为本发明波纹状换热面波峰对波谷的散热器水平断面局部放大图。
图10 为本发明呈正弦波换热面波峰对波谷的散热器水平断面示意图。
图11为本发明呈正弦波换热面波峰对波谷的散热器水平断面局部放大图。
图12 为本发明垂向断面轮廓示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明：
如图1、图2所示，本发明的具有对流换热功能的散热器装置包括具有进液口1和出液口4的壳体5和安装于壳体5内的散热器2，散热器2下部设有多个相互平行布置的用于对流换热的散热器肋片7，相邻散热器肋片之间、靠近壳体的散热器肋片与壳体内壁之间均设有冷却液流通通道，散热器肋片7内部设有用于布置PTC加热元件3的安装槽6，散热器肋片7侧面为呈波纹状的换热面8。如图4所示，换热面8的波与波之间的连接面为圆弧面，一个散热器肋片换热面的波峰11与相邻的另一个散热器肋片换热面的波峰12或波谷10相对应。为使冷却液流动的更为顺畅，将壳体内壁14与散热器肋片相对的位置设计呈波纹状，靠近壳体的散热器肋片的换热面的波峰与壳体的波纹状内壁的波谷相对应。如图3、如图5所示散热器肋片的底部9在沿冷却液的主流方向设有若干横向的增加冷却液扰动、加快转热的凹槽13。
本发明的工作过程为：如图1、图2所示，冷却液（50%的水和50%乙二醇的混合溶液）首先流过冷却液进口1，然后与散热器肋片2的波纹状的换热面7发生热交换而吸热。此时，散热器肋片2的凹槽6已吸收了来自PTC加热元件3的热量。最后吸热后的较高温度的冷却液经过冷却液出口4流入电动汽车空调HVAC系统的暖风芯体内，进而实现纯电动汽车的除霜和除雾以及暖风功能。
为分析实施例的差别，对局部进行剖面分析。本发明具有波纹状强化换热功能的散热器装置，其水平断面轮廓如图6所示，散热器肋片局部放大如图7所示，图中14是壳体内壁断面线，15是散热器肋片断面线，16是加热元件的断面线。散热器肋片断面呈波纹状线条，一个换热面的波峰与另一个换热面的波峰相对应。冷却液的过流断面形状呈紧缩-扩张-紧缩的形式，是不断变化的，有效加快换热效率。
本发明具有波纹状强化换热功能的散热器装置，其水平断面轮廓特征可以如图8所示，散热器肋片局部放大如图9所示，图中14是壳体内壁断面线，15是散热器肋片断面线，16是加热元件的断面线。散热器肋片的断面呈波纹状线条，一个换热面的波峰与另一个换热面的波谷相对应。冷却液的过流断形状是一致的，流路呈现“小s”形式，减小冷却液的流动阻力，使冷却液的流动更为顺畅。
本发明具有波纹状强化换热功能的散热器装置，其水平断面轮廓特征可以如图10所示，散热器肋片局部放大图如图11所示，图中14是壳体内壁断面线，15是散热器肋片断面线，16是加热元件的断面线。散热器的断面呈完整正弦波特征，一个换热面的波峰与另一个换热面的波谷相对应。冷却液的过流断形状是一致的，流路呈现“大S”形式，使冷却液流动顺畅的同时加快换热效率。
本发明具有波纹状强化换热功能的散热器装置，其垂向端面特征的散热器底部如图12所示，17是壳体底部的断面线，18是散热器肋片底部的纹状轮廓线，19是加热元件的轮廓线，波纹状的肋片底部可以有效地增加换热效率。
Claims (6)
1.一种具有对流换热功能的散热器装置，包括具有进液口和出液口的壳体和安装于壳体内的散热器，其特征在于：所述散热器下部设有多个相互平行布置的用于对流换热的散热器肋片，相邻散热器肋片之间以及靠近壳体的散热器肋片与壳体内壁之间均设有冷却液流通通道，散热器肋片内部设有用于布置PTC加热元件的安装槽，散热器肋片侧面为呈波纹状的换热面。
2.根据权利要求1所述的具有对流换热功能的散热器装置，其特征在于：所述波纹状换热面的波与波之间的连接面为圆弧面。
3.根据权利要求1或2所述的具有对流换热功能的散热器装置，其特征在于：所述一个散热器肋片换热面的波峰与相邻的另一个散热器肋片换热面的波峰相对应。
4.根据权利要求1或2所述的具有对流换热功能的散热器装置，其特征在于：所述一个散热器肋片换热面的波峰与相邻的另一个散热器肋片换热面的波谷相对应。
5.根据权利要求1所述的具有对流换热功能的散热器装置，其特征在于：所述散热器肋片的底部设有若干横向的增加冷却液扰动的凹槽。
6.根据权利要求1所述的具有对流换热功能的散热器装置，其特征在于：所述壳体内壁与散热器肋片相对的位置呈波纹状，靠近壳体的散热器肋片的换热面的波峰与壳体的波纹状内壁的波谷相对应。
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