高效换热器的性能优化
强化热交换器传热性能
l 目的：减小现有设计的传热面积，以减小换热器的体积和重量，通过提高换热能力，使其在较低的温差下满足换热需求。同时，减小换热器阻力，降低 换热器的能量消耗。
l 途径：①扩展传热面积F；②加大传热温差Δt；③增强传热系数K。
l 通过上述强化传热的理论基础，主机厂提升换热器的性能方向：
散热器水口位置对换热性能的影响
Ø散热器扁管对换热性能的影响
Ø散热器翅片对换热性能的影响
Ø换热器类型对换热性能的影响
强化热交换器传热性能
散热器进出水口位置对换热特性的影响在出水口位置固定时，进水口位置越靠近散热器垂直中心轴，则流量分配越均匀，换热性能越好。反之，在进水口位置固定时，出水口位置越远离散热器垂直中心轴，则流量分配越均匀换热性能越好。
强化热交换器传热性能
散热器扁管对换热性能的影响
1、机理：流体脉动强化传热主要是由于流体的脉动导致了壁面处旋涡的大
量生成，使紧贴壁面的粘性底层减薄，增加主流流体的湍流度，并增加了流体的掺混破换了边界层，增大换热面积达到强化传热的目的。
2、研究表明影响流体脉动传热特性的参数：
①脉动频率 ②脉动振幅 ③雷诺数 ④管径 ⑤脉动型式 ⑥流体物理性质。3、通过上述理论，我们对扁管的凹槽以及管径进行研究，从流体的脉动形
成设计了主动式脉动发生器。研发应用：管内脉动流强化换热技术——脉动流散热器
强化热交换器传热性能
场协同原理及其应用研究表明，流体与壁面之间的换热效率与速度场和温度场的协同关系密切。
当换热系统中的速度场和温度梯度场达到充分协同时，换热达到最优。在速度场、温度梯度分布一定的条件下，二者之间的夹角（场协同角）对对
流传热强度的影响较大：夹角越小，传热强度越高。应用温差场均匀性原则，提高叉流换热器的传热性能
（1）传热面积的合理分配
（2）改变流程间管道的连接
强化热交换器传热性能
散热器翅片对换热性能的影响
（1）散热带扭幅对流动阻力的影响很大，随着扭幅的增大，冷侧流动阻力显著增加。翅高对于流动阻力的影响较明显，随着翅高的增加，流动阻力 不断减小；齿距对流动阻力有一定的影响。
（2）齿距对传热性能的影响最为显著。随着齿距的增大，传热能力显著降低；扭幅对传热能力也有明显影响，随着扭幅的增大，传热能力不断增强。翅高对传热性能有一定的影响，随着翅高增大，传热能力下降。散热带角度对流动传热性能的影响可以忽略。应用：波高h由6.3mm降低为5mm，厚度d由 0.07mm变更为0.05mm，波距f由2.35mm变更为1.9mm。
强化热交换器传热性能
散热器类型对换热性能的影响
横流式水阻＞纵流式水阻（约60%），且随流量升高，阻力变化越大。换热器类型的选取应依据水泵扬程及整车工况、格栅通风面积进行匹配设计。
强化热交换器传热性能
散热器类型对换热性能的影响
小流量（40∽60L/min)低风速(2∽4m/s）下，纵流式＞横流式（约2%）；大流量（80∽100L/min）高风速（6∽8m/s)下，横流式＞纵流式（3%∽7%）。
提高热交换器芯体强度
采用折叠管技术
折叠微通道换热器不会发生翅片脱落问题；
Ø轧制复合铝材料，相比挤压管材料强度有较大提升；
Ø相对于高频焊管，折叠管支撑筋作用使其耐压能力更强；
Ø在焊材层添加Zn，扁管表层形成有效的Zn牺牲层，提高耐腐蚀性。
提高热交换器芯体强度
应对扁管热疲劳的技术应用
采用含镁元素的高强度合金材料；
Ø优化主板结构，增加主板与扁管的接合面积；
Ø采用改进的加强片，提高扁管的耐热应力性能；
Ø优化折叠管结构，增加扁管的接触焊接面积，提高钎焊合格率。
提高热交换器芯体强度
应对扁管热疲劳的技术应用
提高热交换器芯体强度
扁管热疲劳的设计预防首先，通过对失效扁管的金相形貌分析确定其失效模式。因整车运行在一个
相对复杂的环境，微观形貌表征为疲劳开裂的采用变幅载荷下的疲劳分析。利用线性损伤模型和雨流技术来进行计算。
Miner线性累积损伤理论将疲劳损伤D定义为使用应力下的循环次数n与该应力下材料疲劳寿命N的比值，即：D=n/N，当材料承受多级不同应力幅值作用时ΣDi=1
提高热交换器芯体强度
扁管热疲劳的评价方法1>确定载荷谱（温度、车速）；
2>测定各工况下的热应变；
3>利用雨流法整理出不同应力幅下的循环次数；
4>根据散热器的S-N寿命曲线，计算各工况下的Damage；
5>根据目标寿命和各工况的出现频率，计算总Damage（分散系数2∽3）。
提高热交换器耐腐蚀性能
采用折叠管技术
采用折叠管的换热器在腐蚀后的各项性能均优于挤压管；挤压管换热器翅片与扁管连接处率先被腐蚀破坏，14d腐蚀翅片脱落，28d腐蚀后扁管泄露；折叠管换热器翅片率先腐蚀，49d后扁管无泄露。折叠管能方便的配备保护层，实现牺牲翅片保护扁管的方法。
来源：新能源热管理技术
