[实用新型]热交换器

说明书

技术领域

本公开的实用新型概念大体上涉及用于机动车辆的增压空气冷却器。 更具体地，本公开的实用新型概念涉及谐振增压空气冷却器核心，其具有 内部结构以产生湍流并且因此改善热传递。

背景技术

对于内燃发动机而言愈发常见的是安装涡轮增压器或机械增压器以强 迫更多的气团进入发动机的进气歧管和燃烧室中。气团增加的量是由于由 通过涡轮驱动的空气压缩机所压缩的空气的结果，其中涡轮本身由与排气 系统关联的叶轮驱动。尽管改善了发动机马力，但是压缩空气的输入加热 进气歧管，因此造成增压空气的密度的减小。

为了补偿进入空气的升高的温度，已经在气流的上游设置了增压空气 冷却器。典型的增压空气冷却器(CAC)包括空气入口箱、空气出口箱以 及将空气入口箱连接流体连接至空气出口箱的一系列纵长且平行的冷却 管。

尽管用于有效增压空气冷却器的技术继续提升，但是这些冷却器的设 计者面临封装约束上的挑战。众所周知，为了实现高增压空气冷却器效率， 增压空气冷却器应该具有足够大的表面面积，以提供可进行从入口箱流动 到出口箱的空气的适当冷却的充足的表面面积。然而，增压空气冷却器的 尺寸经常受到可用空间的限制。

可用空间的限制有多个因素造成。首先，为了最高冷却效率，增压空 气冷却器应该接收“第一空气”，即，它们应该被定位在散热器和其他热 交换器的前方。第二，已知的部件(例如主动雷达调整螺钉和主动格栅挡 板)导致用于增压空气冷却器的非常有限的空间。用于增压空气冷却器的 最小可用空间与尽可能大的提供增压空气冷却器的需求相互冲突。

因此，在很多车辆技术领域中，仍然存在增压空气冷却器的设计中改 善空间，从而可使用更小尺寸的冷却器实现最大限度的冷却，继而形成用 于在当今车辆中熟知的有限面积的合适的尺寸。

实用新型内容

本公开的实用新型概念通过在相对较小尺寸的冷却器中提供最大程度 的空气冷却从而克服了与已知的增压空气冷却器相关的问题。这个结果通 常地通过如下实现，即，在增压空气冷却器内部设置可在空气流中产生涡 流的结构，从而引起湍流并且提高热传递效率。

意识到在车辆的不同工作情况期间，气流可为层状的、过渡的或湍流 的，通过设置选定的内部结构，气流可在大部分工作情况中被确定为湍流 的。该结构可为丝线网、丝线格栅或具有设置在入口箱中的平行丝线的框 架中的其中一种(或它们的组合)。通过改变内部结构的几何尺寸，湍流 涡旋可在非常小的长度尺度上产生。涡旋的尺寸和湍流的质量可由内部结 构的几何尺寸来决定。

通过调节湍流引起内部结构的几何尺寸，湍流涡旋可在非常小的长度 尺度上形成。涡旋的尺寸和湍流的质量因此可由湍流引起内部结构的几何 尺寸确定。此外，通过在增压空气冷却器的内部表面上增加凹槽或凹陷， 由于产生涡旋和加剧混合，可增加热传递。当流体不稳定的时间尺度(即， 湍流涡旋)与凹槽或凹陷的时间尺度(气流通过凹槽表面所需的时间)相 一致时，热交换传导系数显著地增大。这种现象类似于在结构性或震动机 构中的谐振。

为了在本公开的实用新型概念中利用该谐振效应，本文所公开的谐振 增压空气冷却器包括挤压至入口箱中的长丝线或者可替代地，设置在管的 入口窗口处的丝线网。这类结构的几何尺寸可被调节以施加具有与由在连 接入口箱和出口箱的管的壁上形成的表面凹陷或凹槽产生的涡流相同尺寸 的涡流，从而产生谐振现象，并且热传递极大地增加。热传递的增加实现 了在无需折衷冷却效率的情况下增压空气冷却器的尺寸的减小。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种热交换器，包括：具有入口 的入口箱；安装在入口箱中的涡流引起结构；具有出口的出口箱；流体连 接入口箱和出口箱的管，管包括内部表面；以及形成在管的内部表面上的 涡流引起结构。

根据本实用新型，安装在入口箱中的涡流引起结构是丝线。

根据本实用新型，丝线包括多个随机布置的丝线。

根据本实用新型，丝线包括丝线格栅。

根据本实用新型，丝线格栅由多个交叉丝线形成。

根据本实用新型，丝线包括定位在框架上的平行丝线。

根据本实用新型，在管的内部表面上形成的涡流引起结构是多个凸起 的凹陷。

根据本实用新型，在管的内部表面上形成的涡流引起结构是多个凹槽。