国际创新研究期刊》的研究在科学、工程和技术
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A.Muniappan1,C.Thiagarajan2,Taukir阿扎姆3X。约瑟夫•拉杰4
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散热器是用来将热能从一种介质转移到另一个冷却和加热的目的。在这工作试图发现散热器管的耦合temp-displacement分析元素在615°C钎焊过程的操作条件,以防止泄漏、面临的主要问题是在热交换器在头和管接头。耦合temp-displacement分析找出温度,进行热通量、应力应变和热膨胀散热器管(考虑10种不同管尺寸)。和基于的扩张管这完美的胀管器工具用于扩张管,有助于防止泄漏发生在头和管接头。本研究使用耦合temp-displacement分析工具有限元分析/ CAE版6.10 - 2执行扩张研究散热器管。
关键字 |
| 热交换器,散热器,Abacus / CAE Temperature-displacement分析。 |
介绍 |
| 散热器换热器用于将热能从一种介质转移到另一个冷却的目的。散热器主要用于冷却内燃机,汽车也在pistonengine飞机、铁路机车、摩托车、固定发电站。散热器的热量转移液体里面外面的空气,从而冷却液,进而冷却引擎。图1显示了一个典型的汽车中使用的散热器。散热器也常常用来冷却自动变速器体液,空调制冷剂、吸入空气,有时冷却机油或动力转向液。散热器通常安装在一个位置他们收到气流向前移动的车辆,比如前面后面的烤架。这冷却剂通常是水性的,添加乙二醇,以防止冻结和其他添加剂限制腐蚀,侵蚀和空化。然而,冷却剂也可能是石油。第一引擎使用热虹吸管循环冷却剂;然而今天,除了最小的引擎使用水泵。 As it circulates through the tubes, the coolant transfers its heat to the tubes which, in turn, transfer the heat to the fins that are lodged between each row of tubes. The fins then release the heat to the ambient air. Fins are used to greatly increase the contact surface of the tubes to the air, thus increasing the exchange efficiency |
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材料与方法 |
| 几种类型的黄铜管可用于制造铜钎热交换器。这些管均匀制成的地带,因为薄仪表所需的轻盈和高效的热交换。管制造要求的边缘地带可靠地粘合在一起。可以在钎焊过程中密封管接缝或焊接前钎焊过程。管用于铜钎过程应该指定的皇冠是高于冠管在焊接过程中使用。皇冠应该是0.4毫米到0.8毫米管宽度12毫米至25毫米。高冠结果更一致的管和翅片之间的债券。 |
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| 控制气氛钎焊 |
| 铝散热器芯炉中钎焊的加入管、翅片,头。钎焊过程通常称为出租车(受控大气钎焊)的名称中使用的流量过程。 |
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| 典型的出租车炉是由多个部分组成,波尔泰德ge r来创建一个大型单系统。这个装置可以测量75 - 150英尺长,耗资高达一百万美元。铝散热器芯炉中钎焊的加入管、翅片,头。钎焊过程通常称为出租车(受控大气钎焊)的名称中使用的流量过程。优先钎焊芯必须清洁和软质。最常见的应用流量的方法是混合与水通量和喷到核心。通机通常有多个区域包括一个喷雾应用区,风机区,和干燥器部分。通机必须用不锈钢材料制作,防止生锈。传送带机制是用来转移部分通过三个区和脱水烤箱。单独的坦克和一个搅拌电机是用来防止水/通量浆混合。 Special diaphragm pumps are used to transfer the mixture. |
| 某些领域的核心需要比其他人更通量但大多数公司只会运用相同无处不在,因为它是更容易。我们选择去做的,因为最终的结果显然是更好的。照片(右)显示了一个15%通量/水混合物喷射在核心,洪水管和翅片部分。这确保100%的内部组件涂以通量但在较低的百分比减少过剩流量建立和鳍堵塞。机器造渣后,核去掉时,第二个应用程序应用于管和头部区域。这是最关键的核心领域和更高(30%)的浓度通量/酒精使用。 |
| 炉内钎焊 |
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| 炉内钎焊是一种半自动过程广泛应用于工业钎焊操作由于其适应性大规模生产和使用非熟练劳动力。还有其他许多优点的炉内钎焊加热的方法使它适合大规模生产。一个主要优点是可以方便地产生大量的小部件很容易夹具或self-locating。这个过程还提供热循环控制的好处和不需要钎清洗。常用大气包括:惰性、减少或真空大气层的保护部分氧化。其他优点包括:低单位成本在大规模生产使用时,关闭温度控制,一次钎多个关节的能力。炉通常使用电加热、天然气或石油根据炉和应用程序的类型。然而,这种方法的缺点包括:资本设备成本高,更困难的设计考虑和高功耗 |
管制造 |
| 管形成 |
| 管形成的过程是形成平板金属变成矩形交叉切割管,该管形成将在管磨机进行。平板不断提要在辊和转化为圆管之间,比这一轮工具进一步形式为矩形截面管。金属板的焊接模拟焊接过程结束。形成后他们会切成所需的长度 |
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| 翅片成形 |
| 散热片的过程是弯曲的形式继续矩形与多个段形成一个中空的格栅。底部的散热片磨成槽,这是适应基板。中间说散热片的基础上完全匹配海沟的基板。凭借收缩发生在烧结操作基板,基板,成为不可分割的一部分。 |
| 方面的支持 |
| 一边支持是由使用媒体工具制造的平板金属不断给媒体工具。和他们将形式成所需的形状。 |
| HEADRER冲压 |
| 据首选体现在一张金属头形成一个便宜的冲压操作,在本身,即有提供一双板部分密封面对面接触,有一系列的法兰开口或管状结构嵌套装配的段落或管传热单元和其他合作提高肋骨构成分支或导管与1 b室肿大的褶皱或湾表加入相邻板块的边缘部分。工作表的形状和冲击强度产生的地层相对较低的成本,光计表材料甚至可能工作压力系统的安装。 |
| 核心建筑 |
| 一个“核心”是一群各部分的总和。这包括标题这是一个多有槽板,所有的管钎焊的到结束。堆栈的管、翅片和侧通道的其余部分的核心。核心和核心,决定了使用的散热器的有效性。铝散热器芯炉中钎焊的加入管、翅片,头。钎焊过程通常称为出租车(受控大气钎焊)的名称中使用的流量过程。 |
| 管扩张 |
| 管扩张机是用来扩展的两端管头核和后管组装。及其帮忙做出完美的缺口,需要钎焊管和标题之间的联合行动。有许多类型的管扩大机器可用。例子液压扩张机、机械扩张机等。在这个过程扩展的工具插入管扩张管液压&使管进入完美所需大小,有助于防止泄漏导致头接头和管之间。 |
| 钎焊 |
| 钎焊是一种金属连接过程填充金属加热的熔点以上,分布在两个或两个以上的亲密——拟合部分通过毛细管作用。填充金属是略高于其融化(液体)时,其温度保护一个合适的氛围,通常一个通量。然后它流过的贱金属(称为润湿),然后加入冷却工件在一起。它类似于焊接,除用于熔化填充金属的温度更高。完美的头关节和管钎焊间隙为0.03至0.08毫米。图6显示了CATIA的头模型。 |
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| 泄漏测试 |
| 泄漏测试将检查完成天气散热器越来越任何泄漏,在任何管和头关节。如果没有显示任何泄漏和压力显示1.0酒吧比散热器被标记为好。如果压力显示高于1.1 1.0酒吧或酒吧比泄漏试验机显示泄漏观察和他们发送钎焊操作。旁路泄漏测试的时间使用50秒。建议检查tube-fin关节第一样品在生产的时候改变了。检查应该重复,直到正确的质量。图7显示了CATIA管的设计模型。 |
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设计与分析的简要描述 |
| 在这个项目中,我们专注于散热器头和管接头之间的泄漏发生。如果头和管接头之间的差距是完全比头和管之间不会有任何泄漏。头和管之间要求的完美的差距是0.03毫米到0.08。这是良好的钎焊间隙要求。如果之间的差距是0.03到0.08毫米头和管接头会得到完美的焊接在一起。在这个设计部分,我们取得了散热器的2 d, 3 d模型单独头和管。和我们头管组装也通过使用软件CATIA V5。图8显示了头和管的装配图。 |
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| 属性 |
| 做这个分析,我们选择的属性A3003材料下面列出: |
| 热导率= 237 w /可 |
| 密度= 2700千克/立方米 |
| 毒药比= 0.35 |
| 公司有效热膨胀= 0.000025μ/可 |
| 在这一分析过程中我们发现扩张的基于温度变化从30°c到615°c。这就是为什么我们选择步骤模块耦合temp -位移研究状态。帮助寻找的扩张管根据温度变化从30°c到615°c。在网格模块,我们考虑到啮合全球大小是4.28毫米。和使用元素类型C3D8T (8-node热耦合的砖,三线的位移和温度)。在可视化模块用于查看结果,以及我们可以查明偏转范围从最小到最大的基于给定的输入。和绿色颜色显示的最小挠度和红色表示模块的最大挠度。通过视图工具我们可以查看任何我们需要的视图。 |
完美的工具设计 |
| 管扩张工具是用来扩展的两端管头核和后管组装。及其帮忙做出完美的缺口,需要钎焊管和标题之间的联合行动。良好的钎焊间隙是0.025到0.08 mm.这个差距是由使用完美的扩展工具维护。扩张的工具不应该破坏管截面,它应该只扩大管所需的完美的大小。通过分析管截面与10个不同的迭代得到完美的管大小是1.89到1.91毫米。公司有效热膨胀= 0.000025μm k在这一分析过程中我们发现扩张基于温度变化从30°c到615°c。这就是为什么我们选择步骤模块耦合temp -位移研究状态。帮助寻找的扩张管根据温度变化从30°c到615°c。在网格模块,我们考虑到啮合全球大小是4.28毫米。和使用元素类型C3D8T (8-node热耦合的砖,三线的位移和温度)。在可视化模块用于查看结果,以及我们可以找出偏转范围从最小到最大的基础上,但是如果我们让这些范围之间的管尺寸在插入过程中管进入散热器头槽插入时我们需要面对很多困难。及其原因更多的时间而将管子插入头关节由于头槽和管之间的差距越小。 |
| 在工具应该帮忙管到这个完美的大小(1.89到1.91毫米)从最初的尺寸不会让时间延迟和困难在头管插入插槽。如果最初的维度(如1.83到1.86毫米)相比是很小的头槽尺寸插入过程简单而快速。考虑所有这些点我们设计工具可膨胀管从1.83毫米到所需的完美管尺寸(1.89到1.91毫米)。这完美的管尺寸形式好关节头槽当公差最小(1.97毫米)或最大(2.07毫米)。 |
结果与讨论 |
| 基于10个不同维度热膨胀我们发现完美的管尺寸使得完美的联合与头槽。下面列出的公差分析结果: |
| 尺寸1.83毫米 |
| 当我们考虑的最小公差(1.97毫米)的头槽尺寸,然后/边来了0.06毫米的差距,这是良好的钎焊间隙/边为特定物质(A3003)。当我们考虑的最大公差(2.07毫米)头槽尺寸,然后/边来了0.11毫米的差距,这种差距是在良好的钎焊间隙/侧为特定物质(A3003)。 |
| 尺寸1.90毫米 |
| 当我们考虑的最小公差(1.97毫米)的头槽尺寸,然后/边来了0.025毫米的差距,这是良好的钎焊间隙/边为特定物质(A3003)。 |
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| 从图9和10 c s e - i和ii种情况条形图,在绿色的维度在这两种情况下,被认为是尺寸完美管尺寸。如1.89,1.90,1.91毫米。和1.92 & 1.93毫米尺寸可接受管尺寸。 |
结论 |
| 有许多问题在散热器生产线。在的主要问题之一是泄漏发生在头管接头。这漏发生,因为不当的钎焊在头和管之间的联合完成。和控制大气钎焊(出租车)在615°c。在这个615°c的温度,我们分析了管扩张管的厚度是0.406毫米。把管的外径1.83到1.93毫米,10个不同的迭代进行了分析。这个分析我们认为头槽扩张是微不足道的,因为头槽的厚度是2毫米。基于管的扩张(基于分析结果)在615°c和考虑完美钎焊头和之间的差距从0.03到0.08毫米管接头我们设计了一个扩张的工具。这个工具将帮助做的扩张管需要完美的尺寸使得头之间的差距和槽0.03到0.08毫米。和这个工具将帮助保持完美的头槽之间的差距和管头槽尺寸最小公差或最大时宽容。 |
引用 |
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