一種花生管式汽車散熱器的製作方法
2023-10-17 08:41:04 2
本發明涉及一種汽車散熱器，尤其是涉及一種花生管式汽車散熱器。
背景技術：
汽車散熱器主要有圓管形的裝配式散熱器和扁管形的鋁釺焊散熱器兩種，裝配式散熱器的散熱圓管與散熱片的結構如圖1所示，其中裝配式散熱器具有製作成本低的優點，但當其與鋁釺焊散熱器的體積相等時，散熱片與圓管接觸面為環形，散熱管的直徑為6～8mm，接觸面積較小，散熱性較差；而鋁釺焊散熱器材料成本比裝配式散熱器成本高50％左右，製作過程中造成廢氣、煙及釺料的排放，會造成大氣汙染。因此需要一種既考慮到清潔生產、又考慮到散熱性能的散熱器。
技術實現要素：
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種生產成本低、散熱性能好的花生管式汽車散熱器。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：
一種花生管式汽車散熱器，所述的散熱器為裝配式散熱器，包括散熱管和散熱片，所述的散熱管和散熱片垂直連接，所述的散熱管為花生管。
所述的散熱片上設有與所述花生管形狀匹配的翻邊孔。
所述的翻邊孔設有兩排。
所述的散熱片上設有用於限定相鄰散熱片之間間距的定距翻邊孔。
所述的散熱管橫截面兩頭呈圓弧形，中間段為矩形，中間段與兩頭通過直線段過渡。
所述的散熱器為鋁裝配式散熱器。
與現有技術相比，本發明具有以下優點：
(1)在散熱管體積相等的情況下，與傳統的圓管形散熱管相比，花生管與散熱片的散熱接觸面積大，散熱效果好。
(2)散熱片上與花生管形狀匹配的翻邊孔設有兩排，即每個散熱片與兩排花生管連接，結構緊湊，有利於形成紊流，加速流體擾動，快速散熱。
(3)散熱管橫截面兩頭呈圓弧形，中間段為矩形，中間段與兩頭通過直線段過渡，有利於形成湍流，加工製造成本低。
(4)鋁裝配式散熱器密度低，重量輕，成本低、生產環境汙染小。
附圖說明
圖1為現有圓管式散熱器的截面結構示意圖；
圖2為本實施例花生管式散熱器的截面結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。本實施例以本發明技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。
實施例
散熱器的主要工作原理為冷卻發動機缸壁流動的冷凍液，當發動機工作時所產生的熱量通過水泵將缸壁內流動的冷卻液流動帶走熱量。通過液體的流動將這些熱量流入到散熱器中去，散熱器的內部液體通過管子與散熱片接觸的換熱、散熱管直接與外界空氣的換熱後使散熱器內部的冷凍液進行冷卻。冷卻的液體通過水泵再將液體流入發動機的缸壁中去對發動機進行冷卻，從而使發動機正常運行。
本實施例花生管是鋁裝配式散熱器的一種異型管，是在鋁裝配的物理結構基礎上進行的管型與散熱片的形狀開發，在同等的表面積情況下與原來相比接觸面積環比增加了45％左右，產品內部的流態流向狀態也發生了較大的變化，從而提高了產品的散熱性能。
如圖2所示，本實施例花生管式汽車散熱器為裝配式散熱器，包括散熱管1和散熱片2，散熱管1和散熱片2垂直連接，散熱管1為花生管。
散熱片2上設有與所述花生管形狀匹配的翻邊孔，即花生形狀的翻邊孔，該翻邊孔設有兩排，與單排孔相比，進一步加大了花生管的散熱面積。
散熱片2上設有用於限定相鄰散熱片2之間間距的定距翻邊方孔，翻邊方孔的翻邊高度的兩倍即為散熱片之間的間距。
散熱管1橫截面兩頭呈圓弧形，中間段為矩形，中間段與兩頭通過直線段過渡。
散熱器為鋁裝配式散熱器。
散熱性能的優異在同等的芯體面積下，散熱管與散熱片(帶)接觸的面積大小是直接影響散熱性能的主要因素之一，故現在從技術上來進行分析，將本實施例的花生管散熱器與現有的圓管裝配式散熱器及鋁釺焊式散熱器進行比較，以下數據來自同款汽車散熱器的不同形式。
一)散熱面積比較
1)在單片相同面積下，散熱片圓孔與管子接觸的周長與面積的比較：
a)圓管散熱片與花生管散熱片與圓管接觸的管孔周長比較：
花生管數據的周長：4.3668×2+6.6779×2＝22.0894mm；
圓管直徑為7mm的周長為L＝π×7＝3.14×7＝21.9911mm。
2)散熱片與散熱管的接觸面積的比較
a)裝配式的圓管式散熱片排列如圖1，由於為圓管直徑面積有限，只能排下44根管子，圓管直徑7mm的接觸散熱面積：
S＝21.9911×1＝21.9911mm2；
在414.5×23mm的散熱片上有44根管子，整個散熱器的面積為S2＝21.991×650×44＝0.628942mm2；
b)裝配式花生管散熱片布局如圖2，同樣的414.5×24mm的散熱片上，花生管的片子上可以排列108根管子。
花生管孔的接觸散熱面積：
S＝22.0894×0.6＝13.25364mm2
在414.5×24mm的散熱片上有108根管子，整個散熱器的面積為S1＝13.2536×650×108＝0.930402m2；
鑑於以上原因，圓管式的裝配式散熱器原則上不能多排列管子，故引用了釺焊式的管帶排列，應用在裝配式的產品上，以增加的管子數量來增加接觸面積以達到提高散熱性能的功效，同時也降低了釺焊散熱器的成本。
總的比例＝圓管的散熱面積/花生管散熱面積＝0.628942/0.9304020＝0.676
因此，汽車散熱器圓管式裝配形式和扁管形式的鋁釺焊式散熱器特點，如表1所示：
表1鋁裝配散熱器與鋁釺焊散熱器比較
鑑於以上鋁裝配式與鋁釺焊式散熱器各有優勢與劣勢的差異，故本實施例綜合利用二種形式的優勢，在鋁裝配式散熱器的漲管、擴口機械加工的原理上，結合鋁釺焊散熱器的管帶配合原理(即釺焊的扁管)上設計現有的花生管散熱器，即可以在有限的空間尺寸內，將散熱片上設計成花生管的形狀以增加散熱管與散熱片的接觸面積，更大效應地增加散熱性能，性能於表1中列出。
二)熱性能的紊流理論
在相同的水泵流量情況下，越是小的流通小面積比流通大的面積流通接觸更充分，流通面積大呈現為層流狀態、流通面積小的流通狀態為紊流狀態，具體熱傳動與液態流動分析如下：
1)管內流動與換熱的數值模擬
1.1)數學模型及算法
在作理論計算之前，先設定研究對象。現取兩種用於桑塔納散熱水箱上的單管作為研究對象，其幾何尺寸見表2所示。
表2管子幾何尺寸
現設定兩散熱水箱體積流量相同，經計算，圓單管管內流速為2.28m/s，扁管單管的管內流速為1.44m/s。進口水溫相同，均為85℃，管子外表面採用溫度壁面邊界條件，流體按常物性，忽略管壁厚度的導熱熱阻，流體出口為出流，按三維穩態層流數學模型。
1.2)數學模型如下：
質量守恆方程：
動量守恆方程：
能量守恆方程：
2)模擬結果分析
根據兩者單管的流場和溫度場的雲圖，可知圓管沿管長的速度變化不如花生管快且邊界層也厚。而對兩溫度變化情況分析，圓管的最低壁溫比扁管高(大約高3℃)，另外，由計算得到兩齣口溫度比較也可知，圓管的出口溫度為346K(73℃)，花生管的出口溫度為337K(64℃)，兩者相差9K，因此由分析可得出圓管的傳熱要差於花生管。但從壓力流阻情況來看，顯然扁管要大於圓管，這也相符流動和傳熱的變化規律。
三)實施效果
1)在芯體同等體積下性能對比報告如表3所示
表3三種散熱器性能對比
2)經濟上的比較，在同等的體積下，如表4所示
表4三種散熱器經濟性對比
3)環境影響，如表5所示
表5三種散熱管的環境影響比較
本實施例花生管是鋁裝配式散熱器的一種異型管，是在鋁裝配的物理結構基礎上進行的管型與散熱片的形狀開發，在同等的表面積情況下與原來相比接觸面積環比增加了45％左右，產品內部的流態流向狀態也發生了較大的變化，從而提高了產品的散熱性能。