波形散熱片的制作方法
【專利摘要】波形散熱片設(shè)置在熱交換器的熱交換器殼體內(nèi)，以便通過與流體直接接觸而導(dǎo)致流體的湍流。該波形散熱片包括多個突出、多個凹陷和多個側(cè)壁。突出和凹陷通過多個側(cè)壁彼此連接。側(cè)壁分隔在突出和凹陷之間供流體通過的流體通道。突出、凹陷和側(cè)壁形成在縱向上延伸的主波形，以便呈第一曲率半徑的波形。一個或多個彎曲部分形成在主波形的中間部分上，所述彎曲部分連接到主波形的其余部分上，以便以第二曲率半徑彎曲。
【專利說明】波形散熱片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及波形散熱片，其設(shè)置在熱交換器的熱交換器殼體內(nèi)，以便通過與流體直接接觸而引起流體的湍流，并且更具體地，涉及一種波形散熱片，其可促進流體傾向于成為湍流，并通過顯著增加流體的湍流能來有效地提高流體的熱交換效率。
【背景技術(shù)】
[0002]使用各種熱交換器，包括用于車輛的廢氣冷卻器，如用于再循環(huán)廢氣的廢氣再循環(huán)(EGR)冷卻器、燃料冷卻器、油冷卻器、中間冷卻器、廢熱回收系統(tǒng)的過熱器和鍋爐。熱交換器配置為在多種類型的流體，例如氣-氣、液-氣和液-液之間進行熱交換。例如，EGR可從柴油發(fā)動機的排氣系統(tǒng)中抽取一部分廢氣，通過柴油發(fā)動機的吸氣系統(tǒng)來循環(huán)所抽取部分的廢氣，并將所抽取部分的廢氣加至混合氣體中，從而減少了氮氧化物(NOx)的生成。EGR還可實現(xiàn)許多有益效果，如降低泵損失，根據(jù)廢氣的溫度下降而降低冷卻劑的熱損失，根據(jù)工作氣體量和組成變化而增加比熱比，并作為結(jié)果使循環(huán)效率得到改善。因此，EGR廣泛地用作柴油發(fā)動機的用于凈化廢氣和提高熱效率的方法。
[0003]這種熱交換器包括熱交換器殼體和散熱片結(jié)構(gòu)，要經(jīng)受熱交換的流體通過該熱交換殼體，且散熱片結(jié)構(gòu)設(shè)置在熱交換器殼體內(nèi)。該散熱片結(jié)構(gòu)通過誘導(dǎo)流體成為湍流可改善流體的熱交換效率。
[0004]這種散熱片結(jié)構(gòu)具有多種形狀，如皺紋結(jié)構(gòu)、平板結(jié)構(gòu)、波形結(jié)構(gòu)等等?？紤]到其通過促進流體傾向于成為湍流而提高熱交換效率的能力，波形散熱片結(jié)構(gòu)是最近流行的。
[0005]波形散熱片配置為使得多個突出和多個凹陷在橫向上重復(fù)設(shè)置，并在縱向上為波形，即在流體流動方向上，從而形成多個分區(qū)的流體通道。這因此允許穿過波形散熱片的流體通道的流體在波向上流過波形結(jié)構(gòu)，從而使流體紊流并循環(huán)。
[0006]然而，由于熱交換器殼體具有相對小的內(nèi)部容積，針對傳統(tǒng)波形散熱片提高流體的湍流能力有一些局限性。特別的，由于傳統(tǒng)波形散熱片的表面是光滑的，穿過各個流體通道的流體的湍流動能基本上不會增強。此外，在流體流動中會同時發(fā)生動能的損失。因此，具有流體的熱交換效率實質(zhì)上不高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]技術(shù)問題
[0008]因此，本發(fā)明是牢記在現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問題而做出的，并且本發(fā)明的目的是提供波形散熱片，其通過在所述流體流動的主波形方向上額外引起湍流或渦流從而顯著增強流體的湍流能由此可提高流體的湍流，并有效和顯著增加流體的熱交換效率。
[0009]技術(shù)方案
[0010]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了波形散熱片，包括多個突出、多個凹陷和多個側(cè)壁。多個突出和多個凹陷通過多個側(cè)壁彼此連接，并且多個側(cè)壁分隔在多個突出和多個凹陷之間流體通過的多個流體通道。多個突出、多個凹陷和多個側(cè)壁形成在縱向上延伸的主波形，所述主波形延伸以便呈第一曲率半徑的波形。一個或多個彎曲部分形成在主波形的中間部分上，所述彎曲部分連接到主波形的其余部分上，以便以第二曲率半徑彎曲。
[0011]第二曲率半徑可小于第一曲率半徑。
[0012]所述彎曲部可分別形成于圍繞主波形的各自頂點中心線對稱的位置上，從而在主波形的中間部分上形成多個彎曲部分。
[0013]多個彎曲部分可包括多個第一彎曲部分和多個第二彎曲部分，所述多個第一彎曲部分在第一橫向上從主波形伸出，所述多個第二彎曲部分在第二橫向上從主波形伸出。多個第一彎曲部分和多個第二彎曲部分形成于圍繞主波形的各自間距中心對稱的位置上。
[0014]多個彎曲部分可在第一和第二橫向的至少一個上從主波形伸出。
[0015]所述多個第一和第二彎曲部分的頂點中心線可相對于主波形的頂點中心線傾斜。
[0016]所述多個突出和多個側(cè)壁分別彼此連接的部分形成為對應(yīng)于所述彎曲部分。所述多個凹陷和多個側(cè)壁分別彼此連接的部分形成為對應(yīng)于所述彎曲部分。
[0017]波形散熱片的橫向間距和第二曲率半徑之間的比率范圍是0.1到0.6。
[0018]多個流體通道的各橫截面形狀可選自矩形、梯形和圓形中的一個。
[0019]有益效果
[0020]根據(jù)本發(fā)明，形成在側(cè)壁上的彎曲部分加速了流體傾向于成為湍流，從而顯著增加了湍流動能。這提高了流體的熱交換效率，因此是有利的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的波形散熱片的透視圖。
[0022]圖2是圖1中部分A的放大圖。
[0023]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的波形散熱片的俯視圖。
[0024]圖4是沿圖3中線B-B的剖視圖。
[0025]圖5是圖4中部分C的放大圖。
[0026]圖6是沿圖5中線D-D的俯視截面圖。
[0027]圖7是顯不圖6所不的第一變形實施方式的俯視截面圖。
[0028]圖8是顯示圖6所示的第二變形實施方式的俯視截面圖。
[0029]圖9是顯不圖6所不的第二變形實施方式的俯視截面圖。
[0030]圖10是示出當(dāng)流體通過根據(jù)本發(fā)明的波形散熱片時的湍流動能平均值的曲線圖。
【具體實施方式】
[0031]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的示例性實施方式進行詳細的說明。
[0032]圖1-圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的波形散熱片的視圖。
[0033]如圖所示，根據(jù)本發(fā)明的波形散熱片10包括多個突出11和多個凹陷12，其以預(yù)設(shè)距離沿波形散熱片10的橫向Vl和V2連續(xù)延伸。多個突出11通過橫向上的多個側(cè)壁13與所述多個凹陷12連接。
[0034]波形散熱片10具有多個流體通道15，其由多個側(cè)壁13分隔。所述流體通道15的上端和下端由多個突出11和多個凹陷12交替地封閉。[0035]如圖4和圖5所示，隨著側(cè)壁13彼此對稱地傾斜面對，每個流體通道15可形成梯形橫截面結(jié)構(gòu)。可選擇地，流體通道15可具有多種橫截面結(jié)構(gòu)，諸如梯形橫截面結(jié)構(gòu)或圓形橫截面結(jié)構(gòu)。
[0036]此外，多個突出11、多個凹陷12和多個側(cè)壁13在縱向上延伸，以便形成具有第一曲率半徑R的波形形狀，由此形成在波形方向上的主波形Wm(main waveform),由圖6中的箭頭W表示。主波形Wm以預(yù)設(shè)波形方向(參見圖6中的箭頭W)形成，其包括假想的連接線(參見圖6中的Wv)。
[0037]一個或多個彎曲部分21和22形成在主波形Wm上。所述彎曲部分21和22以第二曲率半徑r彎曲，并且連接至主波形Wm的其余部分。
[0038]特別地，由于第二曲率半徑r小于第一曲率半徑R，所述多個彎曲部分21和22作為主波形Wm表面上的凹面和凸面。當(dāng)流體在主波形Wm表面上朝波形W的方向上流動時，可在彎曲部分21和22上產(chǎn)生湍流和渦流。
[0039]彎曲部分21和22可形成在圍繞主波形Wm的各自頂點中心線Cp的對稱位置上。因此，多個彎曲部分21和22可形成在主波形Wm的其余部分之間。
[0040]根據(jù)圖6的實施方式，多個彎曲部分21和22可包括多個第一彎曲部分21和多個第二彎曲部分22，所述多個第一彎曲部分21形成在主波形Wm上，以便在第一橫向Vl上伸出(在圖6中向右)，所述多個第二彎曲部分22形成在主波形Wm上，以便在第二橫向V2上伸出(在圖6中向左)。第一彎曲部分21和第二彎曲部分22形成于圍繞主波形Wm的各自頂點中心線Cp的對稱位置上。
[0041 ] 優(yōu)選的是，根據(jù)本發(fā)明的波形散熱片的橫向間距P和第二曲率半徑r之間的比率為 0.1 至 0.6。
[0042]圖10是示出當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的波形散熱片時的湍流動能平均值的曲線圖。本曲線圖示出了根據(jù)波形散熱片中彎曲部分21和22的橫向間距P與第二曲率半徑r之間比率的湍流動能值。結(jié)果列于下述表1中。
[0043]表1
[0044]
【權(quán)利要求】
1.一種波形散熱片，其特征在于，包括: 多個突出、多個凹陷和多個側(cè)壁，其中多個突出和多個凹陷通過多個側(cè)壁彼此連接，并且多個側(cè)壁分隔在多個突出和多個凹陷之間供流體通過的多個流體通道， 其中多個突出、多個凹陷和多個側(cè)壁形成在縱向上延伸的主波形，所述主波形延伸以便呈第一曲率半徑的波形，并且 其中一個或多個彎曲部分形成在主波形的中間部分上，所述彎曲部分連接到主波形的中間部分上，以便以第二曲率半徑彎曲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波形散熱片，其特征在于，第二曲率半徑小于第一曲率半徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波形散熱片，其特征在于，所述彎曲部分別形成于圍繞主波形的各自頂點中心線對稱的位置上，從而在主波形的中間部分上形成多個彎曲部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的波形散熱片，其特征在于，多個彎曲部分包括多個第一彎曲部分和多個第二彎曲部分，所述多個第一彎曲部分在第一橫向上從主波形伸出，所述多個第二彎曲部分在第二橫向上從主波形伸出，多個第一彎曲部分和多個第二彎曲部分形成于圍繞主波形的各自間距中心對稱的位置上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的波形散熱片，其特征在于，多個彎曲部分在第一和第二橫向的至少一個上從主波形伸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的波形散熱片，其特征在于，所述多個第一和第二彎曲部分的頂點中心線相對于主波形的頂點中心線傾斜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波形散熱片，其特征在于，所述多個突出和多個側(cè)壁分別彼此連接的部分形成為對應(yīng)于所述彎曲部分，并且所述多個凹陷和多個側(cè)壁分別彼此連接的部分形成為對應(yīng)于所述彎曲部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波形散熱片，其特征在于，波形散熱片的橫向間距(P)和第二曲率半徑(r)之間的比率范圍是0.1到0.6。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波形散熱片，其特征在于，多個流體通道的各橫截面形狀選自矩形、梯形和圓形中的一個。
【文檔編號】F28F13/06GK103959005SQ201280056816
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月29日
【發(fā)明者】趙鏞國 申請人:株式會社科倫斯