聶 飛金子玥秦浩天焦興蓉何奉婷

(1.上海理工大學(xué) 能源與動(dòng)力工程學(xué)院，上海 200093；2.上海市動(dòng)力工程多相流動(dòng)與傳熱重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200093)

0 引 言

隨著科技不斷進(jìn)步，汽車行業(yè)快速發(fā)展，制造水平日益提高，汽車也越來越普及，人們對(duì)于汽車的性能要求也就越來越高。眾所周知，汽車的動(dòng)力來源于內(nèi)燃機(jī)，而內(nèi)燃機(jī)在運(yùn)行時(shí)，其局部溫度會(huì)非常的高，這會(huì)對(duì)汽車的其他零部件帶來極大的危害，為此需要有一套完整的冷卻系統(tǒng)來使得機(jī)內(nèi)的溫度在正常的工作范圍。而散熱器在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中起著極其重要的作用。對(duì)于長(zhǎng)期運(yùn)行中的汽車散熱器來說，將會(huì)長(zhǎng)時(shí)間的處于冷熱流體交替沖擊的過程中，而這樣的變溫沖擊也容易使汽車散熱器的扁管出現(xiàn)變形，更為嚴(yán)重的情況下會(huì)出現(xiàn)斷裂[1]。這樣使得汽車運(yùn)行的穩(wěn)定性存在極大的安全隱患，為此需要對(duì)其不斷的進(jìn)行可靠性測(cè)試。

我國(guó)對(duì)于汽車散熱器的研發(fā)起步較晚。對(duì)于設(shè)計(jì)出的散熱器，如何在短時(shí)間內(nèi)以最小的成本，最高的精度來測(cè)試其性能，是當(dāng)前散熱器研發(fā)人員亟需解決的問題?；谝陨系难芯勘尘?，制造一臺(tái)穩(wěn)定性良好，精確度高的汽車散熱器實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)于我國(guó)汽車散熱器的快速發(fā)展，加強(qiáng)我國(guó)汽車研發(fā)能力有著積極的意義[2]。

在經(jīng)驗(yàn)與理論的基礎(chǔ)上，許多研究者對(duì)汽車散熱器各方面均做了很多的研究，主要集中在測(cè)量方式，實(shí)驗(yàn)方法，縮小誤差和程序編寫上。姜洋[3]等采用試驗(yàn)的方法對(duì)散熱器的疲勞試驗(yàn)進(jìn)行了分類，并從散熱器結(jié)構(gòu)等方面分析了散熱器失效的模式。張書義[4]等人采用FLUENT軟件模擬了散熱器內(nèi)部的冷卻液溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)，使散熱器可進(jìn)一步進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的改良。周東輝[5]等人采用CFD模擬軟件，對(duì)汽車管帶式百葉窗散熱器進(jìn)行性能分析，建立了散熱器多孔介質(zhì)模型，為散熱器性能分析提供了新的思路。國(guó)外有很多的數(shù)據(jù)作為分析基礎(chǔ)，Sahnoun.A[6]通過大量數(shù)據(jù)的計(jì)算和吻合，提出許多關(guān)于百葉窗式散熱器換熱性能與阻力特性方面的理論分析與數(shù)值模擬的方法，并且修正了不少的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。DaverPort.C.J[7]對(duì)汽車散熱器模型進(jìn)行煙氣可視化實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)過程的分析得出，雷諾數(shù)與百葉窗的空氣流動(dòng)狀態(tài)緊密相關(guān)。Suga.K[8]等采用數(shù)值模擬將散熱器翅片作為研究對(duì)象。結(jié)果顯示：存在最優(yōu)比例開窗角度，翅片間距與孔間距之間，散熱器可以達(dá)到最大換熱性能。

經(jīng)過大量的查閱文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)外對(duì)于汽車散熱器的研究主要集中在換熱性能，阻力壓降，流量等方面。但對(duì)于散熱器的可靠性方面研究較少。因此設(shè)計(jì)一臺(tái)汽車散熱器溫度交變的實(shí)驗(yàn)裝置，旨在測(cè)試散熱器在低溫環(huán)境下受到高低溫冷卻液交變載荷時(shí)，是否存在扁管變形的現(xiàn)象。

1 試驗(yàn)測(cè)試原理與設(shè)備選型

散熱器作為發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的核心部件，其運(yùn)行時(shí)候的穩(wěn)定性好壞直接決定著發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工作性能及壽命。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，為散熱器提供一套用于溫度交變?cè)囼?yàn)定量測(cè)量試驗(yàn)臺(tái)，能夠在-10℃環(huán)境溫度下，對(duì)換熱器各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。依據(jù)相關(guān)規(guī)定，合理設(shè)計(jì)，通過計(jì)算，選擇特殊工藝，專業(yè)設(shè)備及精密的測(cè)量?jī)x器，以設(shè)計(jì)出具有先進(jìn)自控技術(shù)的試驗(yàn)裝置。

1.1 設(shè)計(jì)要求

本設(shè)計(jì)所有參數(shù)都符合Volkswagen公司的TL874-2010標(biāo)準(zhǔn)[9]，測(cè)試要求如下所示：

(1)冷卻液入口溫度：(130±3)℃；

(2)循環(huán)流量：8 L/min；

(3)測(cè)試介質(zhì)：100%冷卻液添加劑(TL774)；

(4)循環(huán)壓力：(0.1±0.01)MPa；

(5)停止注入高溫冷卻液翅片溫度：(83±3)℃；

(6)風(fēng)機(jī)冷卻功率：P=80%；

(7)冷卻結(jié)束翅片溫度：(-1±3)℃。

1.2 試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)原理

通過設(shè)計(jì)要求可知，本試驗(yàn)裝置所需要實(shí)現(xiàn)的是對(duì)散熱器內(nèi)的溫度進(jìn)行交變控制，故以此設(shè)計(jì)要求為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)出如下圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)原理圖。整個(gè)試驗(yàn)裝置分為兩個(gè)部分，一部分位于測(cè)試實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，即設(shè)計(jì)的待測(cè)汽車散熱器，另一部分置于測(cè)試實(shí)驗(yàn)室外，即為散熱器提供部分熱負(fù)荷的熱源，由集束型法蘭加熱器和恒溫水箱組成的預(yù)加熱裝置，兩者之間通過耐高溫水管連接。為了給散熱器提供(130±3)℃的高溫冷卻液，需對(duì)冷卻水進(jìn)行加熱控溫，在預(yù)加熱裝置中集束型法蘭加熱器將冷卻液先預(yù)熱到(125±5)℃的溫度范圍，再經(jīng)由高溫溶液泵將已經(jīng)預(yù)熱好的冷卻液泵送至管道式電加熱中加熱控溫，當(dāng)溫度達(dá)到(130±3)℃的范圍內(nèi)時(shí)，經(jīng)流量計(jì)，電磁閥等閥件進(jìn)入散熱器中，此時(shí)旁通閥處于關(guān)閉狀態(tài)，由于在散熱器布置的翅片上布置了相關(guān)的溫度測(cè)點(diǎn)，當(dāng)散熱器的翅片溫度達(dá)到指定的冷卻液溫度上限值后，散熱器進(jìn)出口附近的電磁閥關(guān)閉，同時(shí)旁通電磁閥打開，使冷卻液直接旁通回恒溫水箱之中，而且散熱器風(fēng)扇打開，對(duì)散熱器中的高溫冷卻液進(jìn)行快速降溫處理，當(dāng)溫度快速降至冷卻液溫度的下限值以后，旁通閥關(guān)閉，而散熱器進(jìn)出口處的電磁閥開啟，重新向散熱器中注入高溫的冷卻液，而低溫的冷卻液則回到恒溫水箱中，再次預(yù)熱，為下一次溫度交變循環(huán)做準(zhǔn)備。

1.3 試驗(yàn)設(shè)備選型分析

本性能測(cè)試裝置主要有以下設(shè)備選型：總加熱量計(jì)算，恒溫水箱設(shè)計(jì)計(jì)算，質(zhì)量流量計(jì)選型計(jì)算，高溫溶液泵選型計(jì)算等。

1.3.1 總加熱量的計(jì)算

所需總加熱量P

P=Q1+Q2+Q3

(1)

式中Q1——鋁制散熱器溫升的熱容量/kW；

Q2——升溫時(shí)散熱器與環(huán)境室自然對(duì)流的散熱量/kW；

Q3——每次循環(huán)散熱器內(nèi)剩余冷卻液溫升的熱容量/kW。

1.3.2 恒溫水箱設(shè)計(jì)計(jì)算

恒溫水箱的作用是避免溫度波動(dòng)，其容量應(yīng)滿足能夠抵制散熱器內(nèi)回流的低溫冷卻液帶來的低溫沖擊，根據(jù)熱平衡原理，恒溫水箱溫度允許波動(dòng)5℃的熱量恰好與低溫冷卻液從-1℃升溫到120℃的熱量相等

VρCpΔt=VsρCpΔts

(2)

式中Vs——恒溫水箱容積/m3；

ρ——冷卻液密度/kg·m-3；

Cp——冷卻液比熱容/kJ·(kg·℃)-1;

Δts——恒溫水箱溫度最大允許波動(dòng)范圍/℃,取值5℃；

V——散熱器容積/L，取值2 L；

在小班化教學(xué)條件下，班級(jí)規(guī)模的縮小給合作學(xué)習(xí)的組織形式帶來了新的增長(zhǎng)空間，其具體的活動(dòng)形式也應(yīng)得到豐富，也就是說，學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)的熱情可以通過教師設(shè)計(jì)的多種合作學(xué)習(xí)的形式，努力使每個(gè)學(xué)生都能在積極充分參與的活動(dòng)中不斷發(fā)現(xiàn)自我，完善自我。只有在學(xué)生獨(dú)立思考后，帶著自己的見解與疑問開始合作學(xué)習(xí)，才會(huì)在與小組其他成員探討、在正面交鋒碰撞出更加絢麗的智慧“火花”。而合作的前提就是學(xué)生通過獨(dú)自思考已經(jīng)就某一個(gè)問題形成了自己的觀點(diǎn)，在這個(gè)基礎(chǔ)上帶著對(duì)問題的思考、帶著學(xué)習(xí)的興趣參與到合作小組中去，才能更好地與同伴溝通交流，推動(dòng)合作學(xué)習(xí)向良性的方向發(fā)展。

Δt——2 L冷卻液防凍劑的-1℃到120℃的溫升/℃。

計(jì)算的Vs=50 L。考慮到試驗(yàn)結(jié)束后需要將散熱器和管路中的冷卻液儲(chǔ)存在水箱，以及水箱水位需要一定余量，最后確定水箱容量為70 L。恒溫水箱做成中間夾層50 mm的兩層，內(nèi)部填充耐高溫玻璃棉?？紤]到需要布置電加熱、攪拌器以及預(yù)留部分水箱液位，最終水箱具體尺寸：600 mm×500 mm×800 mm(長(zhǎng)×寬×高)。

1.3.3 高溫水泵設(shè)計(jì)計(jì)算

水泵的選型主要是根據(jù)傳送介質(zhì)、管路阻力損失、介質(zhì)流量以及噪音等參數(shù)。其中需要考慮的首要參數(shù)就是管路阻力損失，管路阻力損失包含沿程阻力和局部阻力[10]兩部分

ΔP=ΔPm+ΔPj

(3)

式中 ΔPm——管路沿程阻力總和/Pa；

ΔPj——管路局部阻力總和/Pa。

經(jīng)計(jì)算，得出管路阻力總和為47.3 m?？紤]到傳送介質(zhì)為高溫冷卻液，最高溫度可達(dá)130℃，一般水泵無法耐高溫，因此選用奧克蘭WD-10高溫介質(zhì)移送循環(huán)旋渦泵。具體參數(shù)如表1所示。

表1 WD-10具體參數(shù)

1.3.4 配件計(jì)算選型

其余配件主要還有用來控制散熱器內(nèi)部壓力的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，進(jìn)行流量控制的質(zhì)量流量計(jì)以及測(cè)量散熱器形變程度的應(yīng)變片。

考慮到本測(cè)試裝置的介質(zhì)具有高溫性以及腐蝕性，同時(shí)需要調(diào)節(jié)散熱器入口的壓力，因此選用巨良閥業(yè)的電動(dòng)三片式內(nèi)螺紋球閥JLQ911F-16P-DN15。此閥可通過無極調(diào)節(jié)電動(dòng)閥的開度來控制散熱器內(nèi)部壓力。由壓力傳感器采集內(nèi)部壓力信號(hào)傳送至PLC，通過其內(nèi)部PID自整定模式后將反饋電流輸出至電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)節(jié)開度來控制入口壓力。

對(duì)于流量計(jì)，本測(cè)試裝置選用型號(hào)為OPTIMASS6400C-S10的科氏流量計(jì)，其利用流體在測(cè)量管內(nèi)流動(dòng)，與旋轉(zhuǎn)的管壁之間產(chǎn)生相互作用力，從而測(cè)量流量[11]。測(cè)量范圍0～12 L/min，供電電壓24 V，輸出信號(hào)4～20 mA。

2 試驗(yàn)裝置控制原理

本性能測(cè)試裝置的測(cè)控系統(tǒng)主要包括測(cè)量與控制兩部分。

測(cè)量部分：為了保證采集到的信號(hào)及數(shù)據(jù)具有高精度，高穩(wěn)定性等特點(diǎn)，使用鉑電阻、熱電偶、壓力傳感器、科氏流量計(jì)以及應(yīng)變片等元件組成測(cè)量部分。

控制部分：由PLC、觸摸屏、NIcDAQ以及PC機(jī)組成，通過觸摸屏和PLC來控制末端電器設(shè)備的啟動(dòng)與停止，同時(shí)NI將采集到的數(shù)據(jù)顯示在PC機(jī)上[12]，方便操作人員實(shí)時(shí)監(jiān)控測(cè)試數(shù)據(jù)的正確性，并將試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。同時(shí)在PLC上還設(shè)有水箱液位高低報(bào)警、水箱超溫報(bào)警、加熱器超溫報(bào)警、泵過載報(bào)警、流量斷流報(bào)警、電加熱干燒報(bào)警、管道高低壓報(bào)警等，確保設(shè)備安全運(yùn)行。

2.1 溫度控制

溫度控制主要分為兩部分：冷卻液入口溫度控制以及散熱器翅片溫度控制。

散熱器翅片溫度可以用來控制高溫冷卻液的流向，當(dāng)散熱器翅片的溫度達(dá)到設(shè)定的溫度上限時(shí)，散熱器進(jìn)出口處的電磁閥關(guān)閉，使高溫冷卻液得以在散熱器中進(jìn)行散熱操作，同時(shí)旁通電磁閥打開，將管路中的高溫冷卻液送回至恒溫水箱，并關(guān)閉水泵。散熱器風(fēng)扇自動(dòng)開啟進(jìn)行快速降溫，當(dāng)散熱器翅片的溫度達(dá)到設(shè)定的溫度下限時(shí)，關(guān)閉旁通電磁閥，同時(shí)打開水泵以及散熱器進(jìn)出口處的電磁閥，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。散熱器翅片溫度由熱電偶測(cè)得，熱電偶將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，分兩路，一路傳送至PLC模擬量模塊控制各設(shè)備啟停，一路傳送至NI采集模塊進(jìn)行溫度采集。

冷卻液入口溫度控制即循環(huán)冷卻液溫度的控制。若全部采用新冷卻液的外循環(huán)，則溫度控制難度較大且能源浪費(fèi)嚴(yán)重，因此在系統(tǒng)中加入一個(gè)恒溫水箱，即先利用恒溫水箱對(duì)冷卻液進(jìn)行預(yù)加熱，將冷卻液溫度進(jìn)行粗調(diào)，將其溫度控制在120℃左右，再經(jīng)由管道式電加熱進(jìn)行精調(diào)至130℃。同時(shí)單次循環(huán)結(jié)束后散熱器內(nèi)的低溫冷卻液回流會(huì)對(duì)整個(gè)冷卻液管路溫度造成較大的波動(dòng)，而恒溫水箱則減小了這一波動(dòng)，確保整個(gè)冷卻液在管路中循環(huán)的溫度在允許的波動(dòng)范圍以內(nèi)。恒溫水箱內(nèi)的水溫由鉑電阻測(cè)得，鉑電阻將水箱內(nèi)實(shí)時(shí)溫度傳送至PLC模塊，利用PLC內(nèi)部的PID調(diào)節(jié)器對(duì)設(shè)定值與實(shí)際值的偏差進(jìn)行計(jì)算，并將運(yùn)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)傳送至調(diào)功儀，從而自動(dòng)調(diào)節(jié)電加熱功率來維持恒溫水箱內(nèi)冷卻液溫度的恒定。對(duì)于管道式電加熱的自動(dòng)調(diào)節(jié)，原理與恒溫水箱相同，同時(shí)為了防止管路中有漏熱等原因造成的熱損失，從而影響冷卻液進(jìn)入散熱器時(shí)的入口溫度，故將其鉑電阻置于散熱器入口。

2.2 壓力控制

壓力控制主要由安裝在散熱器入口處的壓力傳感器、PLC以及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制。由于壓力與冷卻液流量之間會(huì)有相互耦合，為了減小這種相互影響，使用處于供液管路上的變頻水泵來控制流量，使用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥來控制壓力。入口壓力傳感器將實(shí)時(shí)壓力傳送至PLC模塊,由PLC內(nèi)部的PID自整定功能對(duì)設(shè)定值與實(shí)際值的偏差進(jìn)行計(jì)算，將反饋電流傳送到電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，最后通過電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度來控制入口壓力值。

2.3 流量控制

流量控制系統(tǒng)主要由PLC、科氏流量計(jì)、變頻器以及變頻水泵組成，流量計(jì)將實(shí)時(shí)流量以電流信號(hào)傳送至PLC模塊，利用PLC內(nèi)部的PID自整定功能對(duì)設(shè)定值與實(shí)際值的偏差進(jìn)行計(jì)算，使之穩(wěn)定在設(shè)定值，然后將計(jì)算后的電流信號(hào)傳送至變頻器，變頻器控制變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速來維持管路流量穩(wěn)定。

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析

3.1 散熱器入口壓力和溶液流量隨時(shí)間的變化

如圖2所示，為散熱器入口壓力和溶液流量隨時(shí)間變化的規(guī)律。散熱器的入口壓力隨著時(shí)間呈現(xiàn)周期性的變化，其變化范圍為0～0.1 MPa,且在壓力值達(dá)到0.1 MPa時(shí)，其上下波動(dòng)的范圍在0.1～0.01 MPa的設(shè)計(jì)要求允許范圍內(nèi)，已經(jīng)達(dá)到壓力設(shè)計(jì)所需的精度要求。且從圖中可以看出五個(gè)波動(dòng)周期的波形相近，循環(huán)過程近似一致，更加驗(yàn)證了試驗(yàn)裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性。而散熱器的溶液流量則同樣隨著時(shí)間在0～8 L/min的范圍內(nèi)波動(dòng)，散熱器入口處的溶液流量隨時(shí)間上升和下降的速度都很快，可以快速的達(dá)到設(shè)計(jì)要求所需要的溶液流量，使得散熱器測(cè)試的循環(huán)時(shí)間變短，并且在溶液流量達(dá)到峰值時(shí)，其波動(dòng)也很小，進(jìn)一步說明系統(tǒng)穩(wěn)定性良好。

3.2 散熱器入口溫度和溶液流量隨時(shí)間的變化

如圖3所示，為散熱器入口溫度和溶液流量隨時(shí)間的變化規(guī)律。從曲線中可以看到散熱器入口的溫度隨時(shí)間在0～130℃的范圍內(nèi)波動(dòng)，且在溫度達(dá)到130℃時(shí)，其溫度波動(dòng)范圍很小，這說明在經(jīng)過恒溫水箱中的集束型電加熱的粗調(diào)節(jié)和管道式電加熱的精確控溫后，換熱器入口的溫度已經(jīng)能夠很好的控制在130±3℃的范圍內(nèi)，很好的滿足了設(shè)計(jì)的溫度要求。散熱器溶液流量隨時(shí)間在0～10 L/min的范圍內(nèi)波動(dòng),溶液流量是可穩(wěn)定控制的,從圖中可看出入口溫度的峰值出現(xiàn)和消失，都滯后于溶液流量的變化，這是由于溫差傳熱需要有一定的緩沖時(shí)間，而在圖中入口溫度能夠較快的跟隨溶液流量變化，不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重滯后現(xiàn)象，也說明了試驗(yàn)散熱器性能良好。如圖中所示，散熱器入口處的溫度上升速度極快，而在降溫的過程中，降溫速度卻是比較慢的，這是由于散熱器的散熱是由散熱風(fēng)扇來實(shí)現(xiàn)的，而散熱器入口距離散熱風(fēng)扇的位置較中心翅片處來說距離較遠(yuǎn)，從而導(dǎo)致散熱效果變差，其溫度下降的速度也變慢。而且下降溫度的變化趨勢(shì)為先快后慢，這是由于在高溫時(shí)，散熱器與環(huán)境的溫差大，換熱效率高，而在接近低溫時(shí)，散熱器內(nèi)的冷卻液溫度與環(huán)境溫度之間的溫差變小，換熱效果也變差，從而導(dǎo)致降溫速率下降。

3.3 散熱器翅片溫度和溶液流量隨時(shí)間的變化

如圖4所示，為散熱器翅片溫度和溶液流量隨時(shí)間變化的規(guī)律。從曲線中可以看出散熱器翅片溫度的上升速度是先快后慢的，這是由于循環(huán)的開始，大量的高溫冷卻液的注入帶來的散熱器與環(huán)境溫度的高溫差，從而出現(xiàn)溫度快速上升的過程，而隨著高溫冷卻液的注入，由于入口處的電磁閥切斷，使得散熱器的溫差與環(huán)境溫差減小，換熱效果變差，因此出現(xiàn)了溫度上升過程中先快后慢的現(xiàn)象。而散熱器溶液流量則隨時(shí)間在試驗(yàn)要求范圍內(nèi)波動(dòng)，波動(dòng)趨勢(shì)先增大后減小，當(dāng)流量最大時(shí)達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，與實(shí)驗(yàn)要求的溶液流量變化趨勢(shì)相符，從圖中可以看出溶液流量和翅片溫度曲線之間變化趨勢(shì)基本同步，溫度曲線稍有滯后性與入口溫度曲線類似。當(dāng)高溫的冷卻液注入散熱器后，由于電磁閥的關(guān)閉，導(dǎo)致散熱器內(nèi)的高溫冷卻液不能得以補(bǔ)充，且散熱風(fēng)扇的開啟，使得空氣進(jìn)行強(qiáng)制對(duì)流換熱過程，從而出現(xiàn)散熱器內(nèi)的冷卻液溫度出現(xiàn)快速下降，直到系統(tǒng)中的電磁閥再次開啟，高溫的冷卻液重新注入，從而出現(xiàn)溫度和實(shí)驗(yàn)進(jìn)程的同步循環(huán)。從圖中可以看出散熱器翅片溫度的五次循環(huán)周期變化趨勢(shì)基本保持一致，且控溫精度也很高，很好的滿足了設(shè)計(jì)要求。

3.4 散熱器形變隨時(shí)間的變化

如圖5所示，為散熱器形變隨時(shí)間的變化規(guī)律。散熱器的形變由應(yīng)變片測(cè)得，由圖中可以看出，散熱器的形變程度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)在各個(gè)測(cè)點(diǎn)處基本相同，都是先隨著溫度的升高形變量加大，達(dá)到最大形變值后隨著散熱的進(jìn)行，溫度逐漸降低，形變量逐漸減小，減小的過程先快后慢，最后恢復(fù)到初始位置。而在散熱器不同位置處的形變程度卻各不相同，其中測(cè)點(diǎn)4處的形變量最大，接近于1 400 μm/m，緊接著是測(cè)點(diǎn)1、測(cè)點(diǎn)3處的形變程度，形變量最小的測(cè)點(diǎn)為測(cè)點(diǎn)2，其最大形變量約在350 μm/m左右，與測(cè)點(diǎn)4處的最大形變量相差約1 000 μm/m。導(dǎo)致這一現(xiàn)象有如下兩方面的原因。首先是由于散熱器外表面的溫度分布并不均勻，從而導(dǎo)致散熱器上不同測(cè)點(diǎn)處的形變程度存在較大差異。其次是由于散熱器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)不均勻?qū)е赂邷乩鋮s液流入時(shí)分布不均勻，從而間接的影響了散熱器各部分上的形變量。

4 結(jié) 論

根據(jù)對(duì)溫度交變載荷下的散熱器性能測(cè)試試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，可得到如下結(jié)論：

(1)散熱器的入口壓力變化范圍為0～0.1 MPa,且在壓力值達(dá)到0.1 MPa時(shí)，其上下波動(dòng)的范圍在0.1～0.01 MPa的設(shè)計(jì)要求允許范圍內(nèi)，已經(jīng)達(dá)到壓力設(shè)計(jì)所需的精度要求。

(2)本試驗(yàn)裝置可以穩(wěn)定的將散熱器入口處的冷卻液溫度很好的控制在(130±3)℃，散熱器入口處高溫冷卻液的循環(huán)量可以控制在8 L/min。

(3)散熱器翅片溫度變化趨勢(shì)基本保持一致，很好的滿足了設(shè)計(jì)要求。

(4)測(cè)試循環(huán)壓力控制在0.1±0.01 MPa，且測(cè)試系統(tǒng)可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定自動(dòng)控制運(yùn)行，并能夠很好的反應(yīng)散熱器各處的形變程度，達(dá)到測(cè)試的目的，無需人為操作干預(yù)，減小了測(cè)試人員的工作。

雖然經(jīng)過測(cè)試，散熱器的扁管受溫度影響從而產(chǎn)生形變，但是由于散熱器種類較多，其形變程度各不相同，故不能輕易根據(jù)形變量來判斷散熱器扁管是否存在折痕或者斷裂，后續(xù)需要更進(jìn)一步的進(jìn)行散熱器密封性實(shí)驗(yàn)，才能加以驗(yàn)證其性能是否合格。