CN113776374A - 一种氢燃料汽车用耐冲洗高效水空中冷器 - Google Patents
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Abstract
一种氢燃料汽车用耐冲洗高效水空中冷器，它包括左气室，右气室，水空中冷器由换热芯体与左、右气室整体铆合而成；所述的左、右气室上分别设有进气管和出气管；所述换热芯体的结构为：多个气侧散热带组件从上到下依次排布，在相邻的气侧散热带组件之间排布有水侧换热结构；气侧散热带组件和水侧换热结构通过焊接固定；在换热芯体的两侧分别设有进水口、出水口。本发明的结构是吸取了现有技术的诸多优点后，针对氢燃料汽车水空中冷器专门进行了优化设计，实现了高冷却效率、低气阻的优点，有效提升了氢燃料汽车用耐冲洗高效水空中冷器的换热效率。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车的热管理***，特别是一种适用于氢燃料汽车用耐冲洗高效水空中冷器。
背景技术
氢燃料电池通过氢气和氧气的催化氧化反应，将化学能转换为电能，并且生成无任何污染的水。氢燃料电池具有清洁高效、无污染、能量效率高、可靠性高等特点，而且氢气的来源相对广泛，是未来最优潜力的理想动力来源。
氢燃料汽车水空中冷器是通过乙二醇和水组成的冷却液，对进入燃料电池电堆的增压空气进行冷却的换热器。由于氢燃料电堆对温度敏感性很高，一般要求进入电堆的增压空气温度＜80℃，同时对增压空气的能量损失有较高的要求，因此要求氢燃料汽车水空中冷器有较高的换热量和较低的空气侧阻力。除了满足换热要求外，中冷器析出的离子会影响动力***的绝缘阻值和去离子器的寿命，要求氢燃料汽车水空中冷器有很低的离子析出率。离子一般在焊缝处会持续析出，需要使用清洗设备将析出的离子进行冲洗，保证产品装车后的电导率。
CN109455060A、公告日为2019年3月12日、专利名称为“水冷式中冷器及氢燃料电池车”的中国专利。专利空气侧采用散热带，水侧采用换热管道组合形成换热芯子，多个换热芯子并通过水室连同形成S形或折线形流道。该专利针对水侧低流量的条件对水侧进行了优化，对影响性能同样重要的空气侧优化不多，对中冷器的电导率也没有涉及。CN110611108A，公告日为2019年12月24日，专利名称为“一种加热中冷一体器及其应用的燃料电池***和控制方法”的中国专利，专利空气侧采用散热波纹板，波纹板两侧分布层板，层板之间的空腔形成水侧通道。该专利对换热性能和电导率没有涉及。CN209840775U、公告日为2019年12月24日、专利名称为“一种低电导率燃料电池专用水空中冷器”的中国专利，空气侧和水侧均采用波纹形散热带，且空气侧和水侧垂直布置，能降低气阻和水阻，散热效率高，并通过对内表面的热处理，防止离子析出。但该专利空气和水侧为交叉型流动，换热温差较小。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构合理、使用效果好的氢燃料汽车用耐冲洗高效水空中冷器。
本发明的技术方案是，一种氢燃料汽车用耐冲洗高效水空中冷器，它包括左气室，右气室，其特征在于：水空中冷器由换热芯体与左、右气室整体铆合而成；所述的左、右气室上分别设有进气管和出气管；所述换热芯体的结构为：多个气侧散热带组件从上到下依次排布，在相邻的气侧散热带组件之间排布有水侧换热结构；气侧散热带组件和水侧换热结构通过焊接固定；在换热芯体的两侧分别设有进水口、出水口。
所述的气侧散热带组件由散热管和波纹翅片装配而成，通过焊接成为一体，其中波纹翅片采用直通锯齿波，以降低空气侧阻力，采用壁厚＞0.2mm的高强度板材，提高焊接后的翅片的强度。
所述的水侧换热结构由三部分的翅片拼接完成，保证冷却水在通道内完成U形流动，水侧换热结构的中间部分的翅片为平行四边形分布，在其两侧为相同的直角三角形分布；两侧相同的直角三角形所占面积为整个水侧换热结构的平面面积的15%-20%。
所述的在中间部分的翅片的和两侧的翅片分布呈90度夹角。
所述翅片截面为矩形波结构。
在同一内区域的相邻的翅片为错位排布。例如直角三角形分布区域的翅片其相邻的翅片的通道部分要错开一定距离，这样水流在其流动，不能完全直通流过，延长了流经线路，提升了换热效率。
所述的空气侧的流动方向与冷却水侧的水流部分的方向相反，呈逆流状态，可以有效的利用换热温差，提高换热效率。
本发明的结构是吸取了现有技术的诸多优点后，针对氢燃料汽车水空中冷器专门进行了优化设计，实现了高冷却效率、低气阻的优点，有效提升了氢燃料汽车用耐冲洗高效水空中冷器的换热效率。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的剖视图。
图3是本发明的空气侧散热带组件部分的结构示意图。
图4是本发明所述的水侧换热结构部分的结构示意图。
图5是本发明所述的水侧换热结构部分的立体结构示意图。
图6是图4 A部的局部放大图。
具体实施方式
结合附图详细描述实施例：
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1，
一种氢燃料汽车用耐冲洗高效水空中冷器，它包括左气室1，右气室2，水空中冷器由换热芯体5与左、右气室整体铆合而成；所述的左、右气室上分别设有进气管3和出气管4；所述换热芯体的结构为：多个气侧散热带7组件从上到下依次排布，在相邻的气侧散热带组件之间排布有水侧换热结构8；气侧散热带组件和水侧换热结构通过焊接固定，在换热芯体的两侧分别设有进水口6、出水口9。
所述的气侧散热带组件由散热管和波纹翅片装配而成，散热管71和波纹翅片72间隔设置，并通过焊接成为一体，其中波纹翅片采用直通锯齿波，以降低空气侧阻力，采用壁厚＞0.2mm的高强度板材，提高焊接后的翅片的强度。
所述的水侧换热结构由三部分的翅片拼接完成，保证冷却水在通道内完成U形流动，水侧换热结构的中间部分的翅片为平行四边形分布，在其两侧为相同的直角三角形分布；两侧相同的直角三角形一共所占的面积为整个水侧换热结构的平面面积的15%-20%。
所述的在中间部分的翅片的和两侧的翅片分布呈90度夹角。
所述翅片截面为矩形波结构。
在同一内区域的相邻的翅片为错位排布。例如直角三角形分布区域的翅片其相邻的翅片的通道部分要错开一定距离，这样水流在其流动，不能完全直通流过，延长了流经线路，提升了换热效率。
所述的空气侧的流动方向与冷却水侧的水流部分的方向相反，呈逆流状态，可以有效的利用换热温差，有效的提升换热效率。
本发明的结构特点保证冷却水在通道内完成绕形流动，可以有效的利用换热温差，提高换热效率，本发明的结构新颖且可靠，加工成本低，利于水空中冷器产品的批量生产。
上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种氢燃料汽车用耐冲洗高效水空中冷器，它包括左气室，右气室，其特征在于：水空中冷器由换热芯体与左、右气室整体铆合而成；所述的左、右气室上分别设有进气管和出气管；所述换热芯体的结构为：多个气侧散热带组件从上到下依次排布，在相邻的气侧散热带组件之间排布有水侧换热结构；气侧散热带组件和水侧换热结构通过焊接固定；在换热芯体的两侧分别设有进水口、出水口。
2.如权利要求1所述的一种氢燃料汽车用耐冲洗高效水空中冷器，其特征在于：所述的气侧散热带组件由散热管和波纹翅片装配而成，通过焊接成为一体，其中波纹翅片采用直通锯齿波，以降低空气侧阻力，采用壁厚＞0.2mm的高强度板材，提高焊接后的翅片的强度。
3.如权利要求1所述的一种氢燃料汽车用耐冲洗高效水空中冷器，其特征在于：所述的水侧换热结构由三部分的翅片拼接完成，保证冷却水在通道内完成U形流动，水侧换热结构的中间部分的翅片为平行四边形分布，在其两侧为相同的直角三角形分布；两侧相同的直角三角形所占面积为整个水侧换热结构的平面面积的15%-20%。
4.如权利要求3所述的一种氢燃料汽车用耐冲洗高效水空中冷器，其特征在于：所述的在中间部分的翅片的和两侧的翅片分布呈90度夹角。
5.如权利要求3所述的一种氢燃料汽车用耐冲洗高效水空中冷器，其特征在于：所述翅片截面为矩形波结构。
6.如权利要求3所述的一种氢燃料汽车用耐冲洗高效水空中冷器，其特征在于：在同一内区域的相邻的翅片为错位排布。
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