本實(shí)用新型涉及一種冷卻系統(tǒng)，特別涉及一種適于納米流體冷卻循環(huán)的重構(gòu)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液過熱在我國是一個(gè)非常嚴(yán)重、普遍的問題。發(fā)動(dòng)機(jī)散熱能力不足已成為影響發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的重要因素,若在高原地區(qū)或發(fā)動(dòng)機(jī)處于大負(fù)荷高速運(yùn)行,散熱不足現(xiàn)象更突出。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷越來越高，更加實(shí)用高效的冷卻系統(tǒng)的應(yīng)用變得日益迫切。為避免因冷卻液過熱產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性下降及排放污染,各國家都在積極探索解決問題的技術(shù)途徑,而納米流體作為新型傳熱介質(zhì),為解決發(fā)動(dòng)機(jī)散熱不足問題,降低油耗及排放指標(biāo),提供一種可供探索的新途徑。新型傳熱介質(zhì)納米流體即以一定的方式和比例將納米級(jí)金屬或非金屬氧化物粒子添加到流體中,納米流體作為一種新型傳熱介質(zhì)可以顯著強(qiáng)化傳熱,熱量傳遞發(fā)生在顆粒表面。目前在國內(nèi)將納米流體應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系中的研究還處于初始階段,納米流體雖然相對(duì)于傳統(tǒng)冷卻液有著換熱能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，但是也有著長期穩(wěn)定性差，制備成本高等缺點(diǎn)。故如何利用好納米流體換熱強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)并有效的控制成本和延長其穩(wěn)定性是一個(gè)難點(diǎn)和瓶頸點(diǎn)。

目前適于納米磁流體冷卻循環(huán)的重構(gòu)系統(tǒng)在國內(nèi)沒有成熟產(chǎn)品。例如專利號(hào)為號(hào)201210493567的一種可控式發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng),雖然利用閥門控制冷卻系統(tǒng)各回路的流量,達(dá)到實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)冷卻液溫度的目的,但納米流體的超強(qiáng)換熱能力并沒有得到應(yīng)用和發(fā)揮，利用更高導(dǎo)熱系數(shù)的納米流體無疑可以進(jìn)一步更好的降溫。調(diào)節(jié)冷卻液溫度大多采用閥門控制冷卻液的流量,但使用過程中,閥門增大了流通阻力,產(chǎn)生泵液損失，如果能夠直接實(shí)時(shí)控制納米流體的濃度即以質(zhì)的調(diào)節(jié)形勢(shì)，如發(fā)動(dòng)機(jī)過熱時(shí)只需增加納米流體濃度即可強(qiáng)化換熱性能，無需增大流量，這無疑節(jié)約了泵功減低了能耗，并能消除常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)閥門開閉產(chǎn)生的節(jié)流損失，同等工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)可以使用更少量的冷卻液和更小的散熱器，更加節(jié)能環(huán)保，符合當(dāng)今輕量化低碳化的環(huán)保要求。研究表明納米流體在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的應(yīng)用可以將重型汽車的冷卻系統(tǒng)的尺寸和重量減小10%，將增大大于5%的燃燒效率，采用納米流體還可以使用承受較高溫度的冷卻液，減少熱損失，這種高溫散熱器的應(yīng)用將散熱器的尺寸減少30%，由此可以減少空氣流動(dòng)阻力、減少冷卻液的流動(dòng)損失以及驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇的損失，可以節(jié)省10%的油耗。對(duì)于發(fā)展高強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)具有重要的意義。目前市場上納米流體冷卻應(yīng)用還有著長期穩(wěn)定性差、成本較高，壓損大的缺點(diǎn)，造成使用不方便，給消費(fèi)者帶來負(fù)擔(dān)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服傳統(tǒng)的納米流體在冷卻系統(tǒng)中易沉淀穩(wěn)定性差、壓損大等缺點(diǎn)，提供一種適于納米磁流體冷卻循環(huán)的重構(gòu)系統(tǒng)及方法，具有安全可靠、使用便捷的優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:

一種適于納米磁流體冷卻循環(huán)的重構(gòu)系統(tǒng),包括依次連接形成冷卻流體循環(huán)回路的發(fā)動(dòng)機(jī)水套、散熱器、水泵、具有兩個(gè)出口的第一三通換向閥和第二三通換向閥，所述第一三通換向閥、第二三通換向閥另一出口之間設(shè)置旁接通路，所述通路上串接有根據(jù)冷卻流體實(shí)時(shí)溫度并利用磁場調(diào)節(jié)流體內(nèi)磁性納米顆粒濃度的納米顆粒捕獲裝置。

進(jìn)一步地，所述納米顆粒捕獲裝置與所述第一三通換向閥、第二三通換向閥電路連接，用于控制所述第一三通換向閥、第二三通換向閥的切換，包括串接于所述旁接通路中的腔體和緊鄰所述腔體的線圈。

進(jìn)一步地，所述第一三通換向閥上設(shè)置有與所述納米顆粒捕獲裝置5電路連接的溫度傳感器，用于將檢查到的冷卻流體實(shí)時(shí)溫度反饋至所述納米顆粒捕獲裝置。

進(jìn)一步地，所述腔體內(nèi)設(shè)置有用于過濾雜質(zhì)的過濾裝置，能夠過濾掉冷卻液中的水垢、水銹等雜質(zhì)，保證納米流體的純凈。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):

本實(shí)用新型利用磁場對(duì)磁性納米流體的作用達(dá)到重構(gòu)納米流體冷卻液的目的，使納米流體內(nèi)的納米顆粒更加穩(wěn)定均勻，較大限度減少納米顆粒的沉淀，提高了納米流體的使用壽命,達(dá)到節(jié)能和降低成本的效果，同時(shí)通過實(shí)時(shí)隨動(dòng)的調(diào)節(jié)納米流體的濃度，屬于質(zhì)調(diào)節(jié)，克服了傳統(tǒng)節(jié)溫器調(diào)節(jié)能力差和常規(guī)通過閥門靠量調(diào)節(jié)耗能大的弱點(diǎn)，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳運(yùn)行工況。延長了發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命并降低成本，調(diào)節(jié)冷卻能力時(shí)，調(diào)節(jié)磁場比調(diào)節(jié)水泵功率或者閥門開度耗能少，具有節(jié)能作用，本實(shí)用新型具有體積小、安裝方便、降溫效果好成本低等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例在常態(tài)運(yùn)行時(shí)冷卻系統(tǒng)狀態(tài)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例重構(gòu)回路接通狀態(tài)示意圖。

圖中:1.發(fā)動(dòng)機(jī)水套,2.散熱器,3.水泵,4.第一三通換向閥,5.納米顆粒捕獲裝置,6. 第二三通換向閥。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的目的作進(jìn)一步詳細(xì)地描述，實(shí)施例不能在此一一贅述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不因此限定于以下實(shí)施例。

納米磁性材料種類多種多樣，但是Fe3O4納米顆粒由于其合成工藝多種多樣、生物安全性高、對(duì)人體的毒副作用小、而且在納米量級(jí)呈超順磁特性等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛。因此，下面就以Fe3O4納米流體作為發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液做簡單論述。

如圖1所示，一種適于納米磁流體冷卻循環(huán)的重構(gòu)系統(tǒng),包括依次連接形成冷卻流體循環(huán)回路的發(fā)動(dòng)機(jī)水套1、散熱器2、水泵3、具有兩個(gè)出口的第一三通換向閥4和第二三通換向閥6，所述第一三通換向閥4、第二三通換向閥6另一出口之間設(shè)置旁接通路，所述通路上串接有根據(jù)冷卻流體實(shí)時(shí)溫度并利用磁場調(diào)節(jié)流體內(nèi)磁性納米顆粒濃度的納米顆粒捕獲裝置5。所述納米顆粒捕獲裝置5與所述第一三通換向閥4、第二三通換向閥6電路連接，用于控制所述第一三通換向閥4、第二三通換向閥6的切換，包括串接于所述旁接通路中的腔體和緊鄰所述腔體的線圈。所述線圈能夠產(chǎn)生磁場，以達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)前匯聚和發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)分散磁性納米顆粒重構(gòu)納米流體冷卻液的目的，所述腔體主要是作為停機(jī)時(shí)容納納米顆粒的容器。

具體而言，所述第一三通換向閥4上設(shè)置有與所述納米顆粒捕獲裝置5電路連接的溫度傳感器，用于將檢查到的冷卻流體實(shí)時(shí)溫度反饋至所述納米顆粒捕獲裝置5。

另外，所述腔體內(nèi)設(shè)置有用于過濾雜質(zhì)的過濾裝置，能夠過濾掉冷卻液中的水垢、水銹等雜質(zhì)，保證納米流體的純凈。

一種基于所述重構(gòu)系統(tǒng)的適于納米磁流體冷卻循環(huán)的重構(gòu)方法，包括步驟：

檢測(cè)冷卻流體的實(shí)時(shí)溫度；

在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況中，當(dāng)溫度低于下限值時(shí)，切換所述第一三通換向閥4、第二三通換向閥6，使冷卻流體流經(jīng)旁接通路，利用磁場將冷卻流體內(nèi)的納米顆粒通過旁接通路匯集至納米顆粒捕獲裝置5，減少冷卻流體內(nèi)的納米顆粒含量；當(dāng)溫度高于上限值時(shí)，切換所述第一三通換向閥4、第二三通換向閥6，使冷卻流體流經(jīng)旁接通路，利用磁場將納米顆粒捕獲裝置5內(nèi)的納米顆粒通過旁接通路釋放至冷卻流體內(nèi)，增加冷卻流體內(nèi)的納米顆粒含量。

具體而言，在進(jìn)行檢測(cè)冷卻流體的實(shí)時(shí)溫度之前還包括步驟：

發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)且暖機(jī)之后，切換所述第一三通換向閥4、第二三通換向閥6，使冷卻流體流經(jīng)旁接通路，同時(shí)，納米顆粒捕獲裝置5的線圈產(chǎn)生將磁性納米顆粒從腔體內(nèi)分散出去達(dá)到重構(gòu)納米流體冷卻液的目的磁場。

具體而言，所述切換所述第一三通換向閥4、第二三通換向閥6，使冷卻流體流經(jīng)旁接通路的同時(shí)，水泵3加大功率運(yùn)行預(yù)定時(shí)間，從而加快納米顆粒的分散速度。

具體而言，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)且暖機(jī)之前，還包括步驟：

啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，冷卻流體在水泵3的作用下經(jīng)第一三通換向閥4、第二三通換向閥6依次流入發(fā)動(dòng)機(jī)水套1、散熱器2，以此利用換熱較弱基礎(chǔ)溶液來加速暖機(jī)，達(dá)到減少暖機(jī)過程中的污染排放的目的。

具體而言，還包括步驟：

在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)前，納米顆粒捕獲裝置5的線圈產(chǎn)生吸引磁性納米顆粒使其匯聚在腔體內(nèi)的磁場。

具體而言，在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)前，所述水泵3加大功率運(yùn)行預(yù)定時(shí)間。

常態(tài)運(yùn)行時(shí)冷卻系統(tǒng)狀態(tài)示意圖如圖2所示，此時(shí)冷卻系統(tǒng)狀態(tài)與常規(guī)系統(tǒng)沒有區(qū)別。在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)和啟動(dòng)時(shí)納米顆粒捕獲裝置5控制第一三通換向閥4、第二三通換向閥6的切換，并加大水泵3的功率，如圖3所示，停機(jī)之前加大水泵3功率能夠沖刷冷卻系統(tǒng)尤其是死區(qū)內(nèi)的納米顆粒，水垢雜質(zhì)等沉淀，結(jié)合磁場吸引作用使其匯聚在腔體內(nèi)，以減少銹蝕缸套，堵塞等問題。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)加大水泵3功率則能配合反向磁場的排斥作用加速納米顆粒的均勻分布，加快納米流體冷卻液的形成，需要指出的是上述過程是在發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)之后才開始的，以此利用普通溶液來加速暖機(jī)，達(dá)到減少暖機(jī)過程中的污染排放。除了啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)的應(yīng)用，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況中，當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到冷卻液過冷時(shí)，納米顆粒捕獲裝置5則會(huì)切換所述第一三通換向閥4、第二三通換向閥6并開啟磁場，利用磁場作用吸引減少納米流體的濃度，以減少散熱；反之，當(dāng)冷卻液過熱時(shí)，則通過磁場釋放腔體內(nèi)的納米顆粒，增加冷卻流體內(nèi)的納米顆粒含量，以提高散熱能力。如此實(shí)時(shí)隨動(dòng)的調(diào)節(jié)，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳運(yùn)行工況。

本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。