【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及板翅式換熱器，具體涉及一種集成式鈦合金板翅式換熱器芯體設(shè)計方法及芯體。
技術(shù)介紹
1、鈦合金板翅式換熱器由于耐海水性能較好，目前廣泛應(yīng)用于航海行業(yè)，隨著軍用車輛技術(shù)的發(fā)展，對有些軍用車輛提出需要具備兩棲功能，在近海海域使用，其散熱系統(tǒng)需要使用具備防海水腐蝕的鈦合金換熱器。受到車輛動力艙空間限制，其所需的鈦合金換熱器具有多介質(zhì)集成結(jié)構(gòu)。當(dāng)車輛在近海海域行駛時，用海水對車輛所需的冷卻液、傳動油、水上傳動油等多種介質(zhì)進(jìn)行冷卻，需要進(jìn)行冷卻的介質(zhì)不局限于以上所說的冷卻液、傳動油和水上傳動油，也可以包括電機(jī)系統(tǒng)的冷卻液、燃油、增壓空氣等。
2、多介質(zhì)集成的芯體在設(shè)計時，不僅要考慮散熱需求，還要考慮需要進(jìn)行冷卻的介質(zhì)的溫度要求、工作壓力要求、流量要求、流阻要求等，對其進(jìn)行綜合的集成設(shè)計。
3、目前多介質(zhì)鈦合金板翅式換熱器芯體主要通過采用多排封條的形式分隔用于不同介質(zhì)的冷卻，采用真空釬焊的方式完成芯體的生產(chǎn)，這樣的分隔方式在焊接不同介質(zhì)的封頭時，封頭與芯體的焊接部位容易受焊接的高溫影響導(dǎo)致芯體在焊接處產(chǎn)生焊接缺陷，導(dǎo)致內(nèi)部介質(zhì)發(fā)生混合的情況。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本專利技術(shù)提供了一種集成式鈦合金板翅式換熱器芯體設(shè)計方法及芯體，能夠使換熱器芯體高效集成并具有較高的換熱性能和高可靠性。
2、本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：
3、一種集成式鈦合金板翅式換熱器芯體設(shè)計方法，所述設(shè)計方法步驟如下：
4、步驟一，將車輛上需要散熱
5、步驟二，熱介質(zhì)種類不同，相鄰熱介質(zhì)所在流道在芯體中并聯(lián)布置；熱介質(zhì)種類相同，相鄰熱介質(zhì)所在流道在芯體中并聯(lián)或串聯(lián)布置均可；
6、步驟三，計算所有熱介質(zhì)所需的傳熱面積，確定各熱介質(zhì)所需傳熱面積在總面積的占比；所有熱介質(zhì)所需傳熱面積之和為總面積；
7、步驟四，對于種類相同的熱介質(zhì)，傳熱面積占比總面積不小于30％的熱介質(zhì)所在流道在芯體中并聯(lián)布置；對于傳熱面積占比總面積小于30％的熱介質(zhì)，根據(jù)該熱介質(zhì)進(jìn)、出口位置及其進(jìn)、出口位置與相鄰熱介質(zhì)進(jìn)、口位置關(guān)系確定熱介質(zhì)所在流道在芯體中采用串聯(lián)或并聯(lián)；熱介質(zhì)所在流道與冷介質(zhì)所在流道間隔設(shè)置且流動方向在空間上相互交叉并通過隔板隔離；
8、步驟五，根據(jù)熱介質(zhì)的種類確定相鄰熱介質(zhì)所在流道是否需要采用物理隔離結(jié)構(gòu)分隔開；
9、步驟六，確定物理隔離結(jié)構(gòu)由熱介質(zhì)所在流道進(jìn)出口兩側(cè)伸出的長度。
10、進(jìn)一步地，所述步驟三中，根據(jù)給定的熱介質(zhì)和冷介質(zhì)的散熱量、進(jìn)口溫度及流量計算冷側(cè)和熱側(cè)的出口溫度，出口溫度采用比熱容公式計算：
11、q＝mcpδt
12、式中，q為散熱量，m為質(zhì)量流量，cp為定壓比熱，δt為進(jìn)出口溫差；
13、根據(jù)出口溫度按照換熱器設(shè)計方法計算所述傳熱面積。
14、進(jìn)一步地，所述步驟四中，熱介質(zhì)所在流道按照出口溫度從低到高進(jìn)行串聯(lián)。
15、進(jìn)一步地，所述步驟五中，相鄰兩種熱介質(zhì)種類不同需要采用物理隔離結(jié)構(gòu)；相鄰兩種熱介質(zhì)種類相同無需物理隔離結(jié)構(gòu)。
16、進(jìn)一步地，采用氬弧焊直流焊接物理隔離結(jié)構(gòu)與芯體封頭時，所述步驟五中的長度按照如下公式確定：
17、
18、式中，l為長度，t1為鈦合金熔化溫度，t2為焊料熔化溫度，λ為鈦合金熱導(dǎo)率，δ為物理隔離結(jié)構(gòu)的厚度，u為焊接電壓，i為焊接電流。
19、進(jìn)一步地，所述物理隔離結(jié)構(gòu)為側(cè)護(hù)板。
20、本專利技術(shù)還提供了一種集成式鈦合金板翅式換熱器芯體，包括冷介質(zhì)流道、熱介質(zhì)流道ⅰ、熱介質(zhì)流道ⅱ、熱介質(zhì)流道ⅲ及側(cè)護(hù)板；冷介質(zhì)流道、熱介質(zhì)流道ⅰ、熱介質(zhì)流道ⅱ、熱介質(zhì)流道ⅲ及側(cè)護(hù)板均為鈦合金；
21、所述熱介質(zhì)流道ⅰ、熱介質(zhì)流道ⅱ、熱介質(zhì)流道ⅲ由下至上在豎直方向上并聯(lián)設(shè)置，相鄰熱介質(zhì)流道之間以及熱介質(zhì)流道ⅰ、熱介質(zhì)流道ⅲ最外側(cè)均設(shè)置側(cè)護(hù)板，所述側(cè)護(hù)板由流道進(jìn)出口兩側(cè)伸出設(shè)定長度；所述熱介質(zhì)流道ⅰ、熱介質(zhì)流道ⅱ、熱介質(zhì)流道ⅲ中均包括若干層熱流道，相鄰熱流道之間設(shè)置冷介質(zhì)流道并通過隔板隔離，且熱流道與冷介質(zhì)流道內(nèi)介質(zhì)的流動方向相互交叉。
22、進(jìn)一步地，所述冷介質(zhì)流道內(nèi)的冷介質(zhì)為海水，熱介質(zhì)流道ⅰ內(nèi)的熱介質(zhì)為陸用傳動油，熱介質(zhì)流道ⅱ內(nèi)的熱介質(zhì)為水上傳動油，熱介質(zhì)流道ⅲ內(nèi)的熱介質(zhì)為冷卻液。
23、進(jìn)一步地，所述設(shè)定長度為：
24、
25、式中，l為長度，t1為鈦合金熔化溫度，t2為焊料熔化溫度，λ為鈦合金熱導(dǎo)率，δ為物理隔離結(jié)構(gòu)的厚度，u為焊接電壓，i為焊接電流。
26、有益效果：
27、1、本專利技術(shù)的設(shè)計方法確定了熱側(cè)介質(zhì)采取串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)結(jié)合的組合方式以及物理隔離結(jié)構(gòu)的伸出長度，結(jié)構(gòu)高效集成，能夠滿足車輛在海域上使用時換熱器的高效、緊湊和可靠使用。
28、2、本專利技術(shù)根據(jù)熱介質(zhì)種類確定是否需要采用物理隔離結(jié)構(gòu)，能夠避免介質(zhì)互相混合造成車輛故障的發(fā)生。
29、3、本專利技術(shù)限定了物理隔離結(jié)構(gòu)的伸出長度，使得芯體與封頭的焊接位置遠(yuǎn)離芯體，有效避免了在芯體根部焊接出現(xiàn)焊接缺陷時造成兩種熱介質(zhì)之間相互混合給車輛帶來故障的問題。同時也降低了焊接難度，提高了鈦合金板翅式換熱器的可靠性。
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1.一種集成式鈦合金板翅式換熱器芯體設(shè)計方法，其特征在于，所述設(shè)計方法步驟如下：
2.如權(quán)利要求1所述的集成式鈦合金板翅式換熱器芯體設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟三中，根據(jù)給定的熱介質(zhì)和冷介質(zhì)的散熱量、進(jìn)口溫度及流量計算冷側(cè)和熱側(cè)的出口溫度，出口溫度采用比熱容公式計算：
3.如權(quán)利要求1所述的集成式鈦合金板翅式換熱器芯體設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟四中，熱介質(zhì)所在流道按照出口溫度從低到高進(jìn)行串聯(lián)。
4.如權(quán)利要求1所述的集成式鈦合金板翅式換熱器芯體設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟五中，相鄰兩種熱介質(zhì)種類不同需要采用物理隔離結(jié)構(gòu)；相鄰兩種熱介質(zhì)種類相同無需物理隔離結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1或4所述的集成式鈦合金板翅式換熱器芯體設(shè)計方法，其特征在于，采用氬弧焊直流焊接物理隔離結(jié)構(gòu)與芯體封頭時，所述步驟五中的長度按照如下公式確定：
6.如權(quán)利要求5所述的集成式鈦合金板翅式換熱器芯體設(shè)計方法，其特征在于，所述物理隔離結(jié)構(gòu)為側(cè)護(hù)板。
7.一種集成式鈦合金板翅式換熱器芯體，其特征在于，包括冷介質(zhì)流道、熱介質(zhì)流道Ⅰ、熱介質(zhì)流
8.如權(quán)利要求7所述的集成式鈦合金板翅式換熱器芯體設(shè)計方法，其特征在于，所述冷介質(zhì)流道內(nèi)的冷介質(zhì)為海水，熱介質(zhì)流道Ⅰ內(nèi)的熱介質(zhì)為陸用傳動油，熱介質(zhì)流道Ⅱ內(nèi)的熱介質(zhì)為水上傳動油，熱介質(zhì)流道Ⅲ內(nèi)的熱介質(zhì)為冷卻液。
9.如權(quán)利要求7或8所述的集成式鈦合金板翅式換熱器芯體，其特征在于，所述設(shè)定長度為：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種集成式鈦合金板翅式換熱器芯體設(shè)計方法，其特征在于，所述設(shè)計方法步驟如下：
2.如權(quán)利要求1所述的集成式鈦合金板翅式換熱器芯體設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟三中，根據(jù)給定的熱介質(zhì)和冷介質(zhì)的散熱量、進(jìn)口溫度及流量計算冷側(cè)和熱側(cè)的出口溫度，出口溫度采用比熱容公式計算：
3.如權(quán)利要求1所述的集成式鈦合金板翅式換熱器芯體設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟四中，熱介質(zhì)所在流道按照出口溫度從低到高進(jìn)行串聯(lián)。
4.如權(quán)利要求1所述的集成式鈦合金板翅式換熱器芯體設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟五中，相鄰兩種熱介質(zhì)種類不同需要采用物理隔離結(jié)構(gòu)；相鄰兩種熱介質(zhì)種類相同無需物理隔離結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1或4所述的集成式鈦合金板翅式換熱器芯體設(shè)計方法，其特征在于，采用氬弧...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：谷操，曹元福，蘆柯京，劉洋，王凝嵐，劉雁澤，劉亞惠，張樂陽，劉朔，
申請(專利權(quán))人：中國北方車輛研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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