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《华南理工大学》 2018年
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电动汽车热泵空调微通道换热器钎焊工艺分析与性能优化

粟振灿  
【摘要】:随着工业的发展,为缓解全球车用能源减少的压力,满足环境保护和社会发展的需要,电动汽车逐渐被人们所重视。空调系统作为电动汽车最常用的耗能标配,对其换热器的工艺分析具有重要价值。钎焊工艺是换热器的生产过程中一个十分重要的工序,钎焊的好坏直接决定换热器的换热性能,因此对该过程的研究是十分有意义的。本文所探讨的主要内容是研究平行流式微通道换热器钎焊工艺的冷却过程。为此,对电动汽车及微通道换热器的相关知识进行了简单的阐述,并着重阐述了本文所研究的微通道换热器的相关知识及理论。对于本文所研究的微通道换热器,首先对换热性能进行了相关的测试,得到了该换热器的换热量和压降随流速的变化曲线图。结果表明:微通道换热器的换热量和压降均随着流速的增加而增加,并且换热量在流速较小的时候变化更为明显,而换热器进出口的压降则在流速较大的时候骤增,因此需要进一步地研究以寻找一个最优的流速使换热量和压降均能维持在一个合理的数值。为了对微通道换热器焊接过程有一个较为清晰的认识,本文利用ANSYS有限元仿真软件对QDe2型电动汽车空调微通道换热器进行了建模及数值模拟。获得了微通道换热器的温度分布云图及等效应力分布图,从而实现了对焊接过程的可视化研究和分析。模拟结果表明:换热器的换热单元在不同的阶段温度及应力分布情况是不同的。在烘干炉和钎焊炉中,换热单元呈现“中间温度低两侧温度高”的分布规律,而在冷却阶段,由于翅片的换热性能要优于扁管,因此温度分布呈现“中间温度高两侧温度低”分布规律。换热单元在烘干炉和钎焊炉中的最高温度分别约180℃和608℃。并且,换热单元在烘干炉和钎焊炉中的应力分布均表现为:扁管区域的应力较大,而翅片及焊缝区域的应力较小。在冷却阶段,换热单元表面的应力分布更加不均匀。但从总的趋势来看,仍然是中部区域的等效应力较大,两侧的等效应力较小。同时,焊接部位的等效应力变化存在两个拐点。两个拐点处的等效应力值分别约为60MPa和140MPa。除此以外,本文模拟了在流速分别为2m/s、5m/s、8m/s和11m/s的条件下换热单元表面的温度及应力分布。模拟结果表明:不同流速下,换热单元的温度分布呈现出类似的半抛物线规律变化。在冷却初始阶段内,温度下降很快,100s后温度下降趋势逐渐缓慢。而且,不同流速下,换热单元的等效应力变化趋势也较为类似。最后本文还简要地分析了焊接温度对换热器焊接质量的影响,并最终得到最佳的换热温度为590℃。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:U469.72

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