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CN115411399A - 一种加强换热能力的热量交换装置 - Google Patents

一种加强换热能力的热量交换装置 Download PDF

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CN115411399A CN202211077724.7A CN202211077724A CN115411399A CN 115411399 A CN115411399 A CN 115411399A CN 202211077724 A CN202211077724 A CN 202211077724A CN 115411399 A CN115411399 A CN 115411399A
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fin
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姜裕钊
杜昊
封展博
王永珍
余天明
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Jilin University
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Abstract

本发明公开了一种加强换热能力的热量交换装置，包括壳体，其为平板状，所述壳体内具有容置空腔；多个换热管单体，其固定设置在所述容置空腔中；所述换热管单体内部具有第一球形空腔，并且所述换热管单体上开设有进液口和出液口；其中，所述进液口和所述出液口分别与所述第一球形空腔连通；所述多个换热管单体依次连通组合形成换热通道；换热通道进口，其开设在所述壳体上，并且与所述换热通道的一端连通；换热通道出口，其开设在所述壳体上，并且与所述换热通道的另一端连通。本发明提供的加强换热能力的热量交换装置，更改了管道结构，将本来平滑的换热管道变为球形链接管道，球形链接管道可以增强水与壁面接触，强化换热。

Description

一种加强换热能力的热量交换装置
技术领域
本发明属于车用电池热量交换装置技术领域，特别涉及一种加强换热能力的热量交换装置。
背景技术
随着电车的不管发展，为了保证电车行驶速度的提高，高功率的电池不断涌现，导致现有电池散热面临巨大挑战。现有的冷板由于结构较为简单，导致其热量交换不充分，所以无法很好的处理这种情况，无法实现高效导出热量，保证电池组正常工作。电池功率日益增加，为了随之而来的电池温度升高等电池热管理问题能够得到更好的解决，需要创新冷板技术，将其结构进行更改，提高冷板的热量交换效率。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种加强换热能力的热量交换装置，其相对于现有的电池的热量交换冷板具有更高的散热效率。
本发明提供的技术方案为：
一种加强换热能力的热量交换装置，包括：
壳体，其为平板状，所述壳体内具有容置空腔；
多个换热管单体，其固定设置在所述容置空腔中；所述换热管单体内部具有第一球形空腔，并且所述换热管单体上开设有进液口和出液口；
其中，所述进液口和所述出液口分别与所述第一球形空腔连通；所述多个换热管单体依次连通组合形成换热通道；
换热通道进口，其开设在所述壳体上，并且与所述换热通道的一端连通；
换热通道出口，其开设在所述壳体上，并且与所述换热通道的另一端连通。
优选的是，所述换热管单体的内壁上固定设置有第一肋片。
优选的是，所述第一肋片为具有中心孔的片状结构；
所述第一肋片的外缘为圆形，并且所述第一肋片的外缘固定连接在所述换热管单体的内壁上；
所述中心孔的形状满足曲线方程：
Figure BDA0003832317880000021
其中，述第一肋片的外径与所述第一球形空腔的直径相同，a表示第一球形空腔的直径。
优选的是，所述换热通道为蛇形通道。
优选的是，所述的加强换热能力的热量交换装置，还包括：
换热管弯头，其设置在所述换热通道的转向处，用于连通与所述换热管弯头相邻的两个所述换热管单体；
其中，所述换热管弯头的内部具有第二球形空腔。
优选的是，所述换热管弯头的内壁上设置有第二肋片。
优选的是，所述第二球形空腔的内径与所述第一球形空腔的内径相同。
优选的是，所述第二肋片的形状与所述第一肋片的形状相同。
本发明的有益效果是：
本发明提供的加强换热能力的热量交换装置，更改了管道结构，将本来平滑的换热管道变为球形链接管道，球形链接管道可以增强水与壁面接触，强化换热。
本发明提供的加强换热能力的热量交换装置，在每个换热管单体的中间部分增加了肋片，让肋片增加液体扰动，进一步强化了换热效果。
附图说明
图1为本发明所述的壳体的结构示意图。
图2为本发明所述的热量交换装置总体结构示意图。
图3为本发明所述的热量交换装置俯视图。
图4为本发明所述的换热管单体的结构示意图。
图5为本发明所述的换热管弯头的结构示意图。
图6为本发明所述的第一肋片的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1-6所示，本发明提供了一种加强换热能力的热量交换装置，主要包括：壳体110、多个换热管单体120、换热通道进口130、换热通道出口140及第一肋片150。
壳体110为平板状，壳体110内具有容置空腔。多个换热管单体120，其固定设置在壳体110的容置空腔中。换热管单体120内部具有第一球形空腔(相邻两个换热管单体120内的第一球形空腔有部分重叠)，并且换热管单体120上开设有圆形的进液口121和出液口122；其中，进液口121和出液口122分别与换热管单体120的第一球形空腔连通。多个换热管120单体依次连通组合形成换热通道。通过改变管道结构，将本来平滑的换热管道变为球形链接管道，球形链接管道可以增强水与壁面接触，强化换热。
在一种实施例中，由于进液口121和出液口122开口较大，使换热管单体120两端由于开口切掉的球冠的部分较大，且相邻两个换热管单体120紧密连接；也可以理解为相邻两个第一球形空腔之间相互重叠的空间较大，使每个换热管单体120内部的独立空腔为鼓形空腔。
换热通道进口130开设在壳体110上，并且与所述换热通道的一端连通；换热通道出口140开设在所述壳体上，并且与所述换热通道的另一端连通。换热通道进口130上连接冷却液进液管，换热通道出口140上连接冷却液出液管。
换热管单体120的内壁上固定设置有第一肋片150。第一肋片150为具有中心孔的片状结构；第一肋片150的外缘为圆形，并且第一肋片150的外缘固定连接在换热管单体120的内壁上；第一肋片150上的中心孔的形状满足曲线方程：
Figure BDA0003832317880000031
其中，第一肋片150的外径与所述第一球形空腔的直径相同，a表示第一球形空腔的直径。通过在每个换热管单体120中设置第一肋片150，使得冷板中的液体被扰动加剧，进一步强化了换热效果，从而使得换热效率提升。
在一种实施例中，进液口121和出液口122的口径相等，并且进液口121和出液口122平行设置在换热管单体120的两端；此时，相邻的两个换热管单体120为同轴设置。第一肋片150垂直于换热管单体120的轴向设置，即第一肋片150与所述进液口121和出液口122平行设置。
作为优选，所述换热通道设置为蛇形通道，使所述换热通道均匀布设在壳体110内，使换热更为均匀。
所述的加强换热能力的热量交换装置，还包括：换热管弯头160，其设置在所述换热通道的转向处，用于连通与换热管弯头160相邻的两个换热管单体120。换热管弯头160的两端也可以分别连接一个换热管弯头160和一个换热管单体120，或者换热管弯头160的两端分别连接两个弯头160；具体连接方式可以根据实际使用时管道的转向角度确定。其中，换热管弯头160的内部具有第二球形空腔，并且第二球形空腔与所述第一球形空腔的内径相同。设置具有第二球形空腔的换热管弯头160，能够保证换热通道转向处的换热效果。
换热管弯头160上分别开设有圆形的弯头进液口161和弯头出液口162，进液口161和弯头出液口162分别与换热管弯头160内的第二球形空腔连通，并且弯头进液口161所在的平面和弯头出液口162所在的平面之间具有夹角。相对应的，由于开设弯头进液口161和弯头出液口162切掉球冠，使第二球形空腔与其相邻的第一球形空腔或第二球形空腔之间也存在部分重叠，使换热管弯头160内部的独立空腔并不是完整的球形。
在一种施例中，弯头进液口161和弯头出液口162的直径相同，并且弯头进液口161、弯头出液口162与其连接的进液口121、出液口122的直径相同。
作为进一步的优选，换热管弯头160的内壁上设置有第二肋片170。第二肋片170的形状与第一肋片150的形状相同。
在一种实施例中，第二肋片170的外径与所述第二球形空腔的直径相同，并且第二肋片170的中心与第二球形空腔的中心重合。
普通换热冷板换热系数一般在800-2200W/m2·℃，本发明中的换热装置的换热系数可达1200-2500W/m2·℃，提升约15％。
本发明提供的加强换热能力的热量交换装置，通过改变散热装置内的管道形状，使热量交换装置的对流换热系数大大提高，能够实现电池热量的高效导出；且无需占用更多的空间。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种加强换热能力的热量交换装置，其特征在于，包括：
壳体，其为平板状，所述壳体内具有容置空腔；
多个换热管单体，其固定设置在所述容置空腔中；所述换热管单体内部具有第一球形空腔，并且所述换热管单体上开设有进液口和出液口；
其中，所述进液口和所述出液口分别与所述第一球形空腔连通；所述多个换热管单体依次连通组合形成换热通道；
换热通道进口，其开设在所述壳体上，并且与所述换热通道的一端连通；
换热通道出口，其开设在所述壳体上，并且与所述换热通道的另一端连通。
2.根据权利要求1所述的加强换热能力的热量交换装置，其特征在于，所述换热管单体的内壁上固定设置有第一肋片。
3.根据权利要求2所述的加强换热能力的热量交换装置，其特征在于，所述第一肋片为具有中心孔的片状结构；
所述第一肋片的外缘为圆形，并且所述第一肋片的外缘固定连接在所述换热管单体的内壁上；
所述中心孔的形状满足曲线方程：
Figure FDA0003832317870000011
其中，述第一肋片的外径与所述第一球形空腔的直径相同，a表示第一球形空腔的直径。
4.根据权利要求2或3所述的加强换热能力的热量交换装置，其特征在于，所述换热通道为蛇形通道。
5.根据权利要求4所述的加强换热能力的热量交换装置，其特征在于，还包括：
换热管弯头，其设置在所述换热通道的转向处，用于连通与所述换热管弯头相邻的两个所述换热管单体；
其中，所述换热管弯头的内部具有第二球形空腔。
6.根据权利要求5所述的加强换热能力的热量交换装置，其特征在于，所述换热管弯头的内壁上设置有第二肋片。
7.根据权利要求6所述的加强换热能力的热量交换装置，其特征在于，所述第二球形空腔的内径与所述第一球形空腔的内径相同。
8.根据权利要求7所述的加强换热能力的热量交换装置，其特征在于，所述第二肋片的形状与所述第一肋片的形状相同。
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