有关新型圆盘式空气散热器设计的可行性探讨

　　探讨新设计思路的可行性

　　新散热器设计主要基于以下3点设想：针对原散热装置体积大，不易布置，易产生受迫振动，易磨损等缺点构思。设计的新产品在散热功能上应高于现有的圆盘式散热器的散热能力。大限度地利用现有材料，节约成本。从这3点出发，首先研究比较了其他形式散热器的原理、构造、形状和对现有材料的利用，通过对散热功能的对比找到了突破口，决定参照发动机散热器进行设计，因为发动机散热器具备实验条件和经过实验得来的接近真实情况的计算公式。但所要设计的散热器与发动机散热器不同的是，发动机散热器是以流动的空气对高温水进行降温，而新设计的空气散热器是对管路中的压缩空气进行冷却，散热介质为流动空气。发动机散热器的散热不仅利用汽车在行驶过程中所形成的流动空气，更主要是风扇起到了很大的作用。而新设计的散热器不可能再加上风扇这样复杂的辅助装置，只能依靠汽车在行驶中所形成的流动空气进行散热。由于所设计的产品与发动机散热器相比承担的散热量要小得多，所以如果设计合理是可以达到要求的。

　　若采用发动机散热器的管片式结构，既可增大散热器的散热面积，又可以减少占用空间，有利于底盘布置及散热器的固定，工艺相对也不复杂。对于材料的选择，根据散热器生产厂家提供的资料分析，芯子采用了外径为8mm，壁厚1mm的铜管，散热片采用铝片。确定参数，进行计算，从理论上验证设计的可行性对于压缩空气的散热，计算分析复杂，难度很大，结果偏差也较大，并且也缺乏对压缩空气加热进行实验的一设备。经过仔细分析，决定利用发动机散热器的设计计算方法对圆盘式散热器和所设计的空气散热器进行对比计算，如果所设计的散热器的散热能力高于圆盘式散热器的散热能力，那么就从理论上证明了设计的可行性。经过研究现有材料和布置情况，对形状、尺寸等各个参数进行了预先设定，将其与圆盘式散热器进行对比计算。在计算时省略了发动机散热器计算过程中的许多烦琐过程，只利用计算散热量的经验公式，并进行适当的系数修正，以保证接近真实情况。新型空气散热器的散热能力计算。

　　圆盘式空气散热器对比散热能力的计算

　　计算圆盘式散热器散热能力时，为了便于比较，设定其散热条件和新型散热器的预设条件相同。建立模型如下：计算时将铜管看成长度L为未知，宽S，厚1mm的铜条，两侧有不同温度的流动介质空气和水。由于铜管的空气阻力小，对空气流速影响小，当然管径比设计的空气散热器芯子总的管径小，其散热系数大于设计的空气散热器。实验验证散热性能为了验证新型散热器的散热能力，对制造完成的两个成品分别进行了两组不同实验条件下的散热性能实验和压力实验。散热性能的实验实验参数如下：液气差：65℃；水流差：10L/min，4.ZL/min；风量：180m3/h，313m3/h；实验设备：暖风风洞实验台。压力实验压力实验结果：打压2MPa无泄漏。后，将成品在本厂的客车底盘上进行了测试，结果令人满意。散热能力相对于原散热装置大幅提高，从手触温度看要比原来的散热结构好得多，更没有原来的发热现象。同时，新型空气散热器占用空间只有原来散热装置的1/3-1/2，且安装方便，固定牢靠。从整体效果看，不仅增强了美观度，而且消除了圆盘式散热器的原有缺点。新型空气散热器的布置方式对其散热效果有很大影响，迎风面积愈大散热效果愈好。