加热装置、系统及其分支流道的入水口面积计算方法与流程

本技术涉及加热设备，特别是涉及一种加热装置、系统及其分支流道的入水口面积计算方法。

背景技术：

1、水暖加热装置在储能、新能源汽车等领域广泛使用，例如，储能装置能通过加热装置保证电池在适宜的工作范围内工作，还能在储能装置启动前给电池进行预热，提高电池的初始性能。在新能源汽车中，也可以通过加热装置保证电池工作温度的稳定，以及提供预热、除霜去冰等功能，提高用户体验。

2、水暖加热装置通常通过发热体发热，与被加热物质接触进行热交换来对被加热物质进行加热。其中，现有的水暖加热装置，发热体与被加热物质之间热量交换效果差，加热装置的热效率低。

技术实现思路

1、本技术提供一种加热装置、系统及其分支流道的入水口面积计算方法，以改善加热装置中发热件与液体的热量交换效果，提高加热器的热效率。

2、为解决上述技术问题，本技术提供的第一个技术方案是提供一种加热装置，该加热装置包括：进水流道与出水流道，所述进水流道与所述出水流道间隔设置；分支流道组，所述分支流道组包括若干分支流道，所述分支流道内设置有发热件，所述分支流道与所述进水流道相交，所述分支流道的侧壁与所述进水流道的侧壁相切；所述分支流道一端的侧壁上设置有入水口，所述分支流道另一端设置有出水口，所述分支流道通过所述入水口连通所述进水流道，并通过所述出水口连通所述出水流道；其中，各所述分支流道上的所述入水口面积不同。

3、在一种可能的实施方式中，沿所述进水流道的液体流动方向，各所述分支流道上的所述入水口面积渐大。。

4、在一种可能的实施方式中，所述进水流道与所述出水流道共面，所述进水流道与所述分支流道不共面，所述出水流道平行于所述进水流道；所述分支流道垂直于所述进水流道；所述出水口设置在所述分支流道的侧壁上。

5、在一种可能的实施方式中，所述入水口呈长方形，所述长方形的长边与所述分支流道的轴向平行。

6、在一种可能的实施方式中，长方形的各所述入水口的长边相同，宽边不同；各所述入水口沿所述进水流道的轴向上重合。

7、在一种可能的实施方式中，所述出水口呈长方形，所述长方形的长边与所述分支流道的轴向垂直。

8、在一种可能的实施方式中，长方形的各所述出水口的长边相同，宽边不同；各所述出水口沿出水流道的轴向上不重合。

9、在一种可能的实施方式中，所述加热装置还包括：螺旋导流结构，所述螺旋导流结构设置在所述分支流道内。

10、在一种可能的实施方式中，所述加热装置还包括：干烧保护组件，所述干烧保护组件包括：入水温度感应件，所述入水温度感应件对应所述进水流道的进水端设置；过水温度感应件，所述过水温度感应件对应所述发热件设置；控制件，所述控制件连接所述入水温度感应件以及所述过水温度感应件。

11、为解决上述问题，本技术提供的第二个技术方案是提供一种加热装置上分支流道的入水口面积计算方法，该计算方法用于计算上述任一项所述的加热装置上分支流道的入水口面积，所述计算方法包括：确定任意两相邻的第一分支流道与第二分支流道；建立第一等式：pk，in+pk，out＝pk+1，in+pkt1，out+pk-k+1，in+pkt1-k，out；其中，pk，in为第一分支流道入水口处的第一入口阻力、pk，out为第一分支流道出水口处的第一出口阻力、pk+1，in为第二分支流道入水口处的第二入口阻力、pk+1，out为第二分支流道出水口处的第二出口阻力、pk-k+1，in为第一分支流道的入水口与第二分支流道的入水口之间的第一局部阻力、pk+1-k，out为第一分支流道的出水口与第二分支流道的出水口之间的第二局部阻力；根据阻力系数公式建立第一等式组，所述第一等式组反映入水口的阻力系数与所述进水流道的管道截面积、进水流道的液体流量、以及分支流道的入水口面积、分支流道的液体流量之间的关系；所述第一等式组还反映进水流道的阻力系数与所述进水流道的管道截面积、进水流道的液体流量、以及分支流道的入水口面积、分支流道的液体流量之间的关系；根据阻力系数公式建立第二等式组，所述第二等式组反映出水口的阻力系数与所述出水流道的管道截面积、出水流道的液体流量、以及分支流道的出水口面积、分支流道的液体流量之间的关系；所述第二横等式组还反映出水流道的阻力系数与所述出水流道的管道截面积、出水流道的液体流量、以及分支流道的出水口面积、分支流道的液体流量之间的关系；通过所述第一等式组得到所述第一入口阻力关于第一分支流道的入水口面积的代数式、第二入口阻力关于第二分支流道的入水口面积的代数式、第一局部阻力关于进水流道的液体流量的代数式；通过所述第二等式组得到所述第一出口阻力关于第一分支流道的出水口面积的代数式、第二出口阻力关于第二分支流道的出水口面积的代数式、第二局部阻力关于出水流道的液体流量的代数式；将所述代数式带入所述第一等式，得到关于所述第一分支流道的入水口面积、所述第一分支流道的出水口面积、所述第二分支流道的入水口面积以及所述第二分支流道的出水口面积的关系式，所述关系式反映所述第一分支流道与所述第二分支流道的出水口面积之间的特定关系。

12、在一种可能的实施方式中，所述阻力系数公式为：其中，p为阻力，ζ为阻力系数，ρ为流体密度，u为流体速度；所述第一等式组包括：其中，ζ3,2为分支流道入水口处的阻力系数、ζ1,2为进水流道在分支流道处的阻力系数，a'为常数，τ1为常数，q1为液体在进水流道流经所述分支流道前的液体流量，q2为液体在进水流道流经分支流道后的液体流量，q3为分支流道内的液体流量，f1为进水流道在分支流道前的管道截面积、f2为进水流道在分支流道后的管道截面积、f3为分支流道的入水口面积。

13、在一种可能的实施方式中，所述第二等式组包括：

14、其中，ζ4,6为分支流道出水口处的阻力系数、ζ4,5为出水流道在分支流道处的阻力系数、a为常数、q4为液体在出水流道流经分支流道前的液体流量、q5为液体在出水流道流经分支流道后的液体流量、q6为分支流道内的液体流量，f4为出水流道在分支流道前的管道截面积、f5为出水流道在分支流道后的管道截面积、f6为分支流道的出水口面积。

15、在一种可能的实施方式中，所述加热装置的分支流道数目为n条，所述n为正整数，所述计算方法还包括：取k为1,2,...,n-1分别带入第一等式，并带入所述代数式得到n-1个关于所述第一分支流道的入水口面积与所述第二分支流道的入水口面积之间的关系式；设定任一所述分支流道的入水口面积为常数，以得到各所述分支流道的入水口面积。

16、为解决上述问题，本技术提供的第三个技术方案是提供一种加热系统，所述加热系统包括上述任一项所述的加热装置，所述加热装置通过上述任一项所述的计算方法计算所述分支流道的入水口面积。

17、有益效果是：本技术提供一种加热装置、系统及其分支流道的入水口面积计算方法，加热装置包括：进水流道与出水流道，进水流道与出水流道间隔设置；分支流道组，分支流道组包括若干分支流道，分支流道内设置有发热件，分支流道与进水流道相交，分支流道的侧壁与进水流道的侧壁相切；分支流道一端的侧壁上设置有入水口，分支流道另一端设置有出水口，分支流道通过入水口连通进水流道，并通过出水口连通出水流道；其中，各分支流道上的入水口面积不同。上述，各分支流道通过其侧壁上的入水口与进水流道连通，以使水从入水口切向进入分支流道时，能沿分支流道的内壁形成螺旋流动，螺旋流动能有效抑制分支流道内液体的层流特性从而形成紊流，液体紊流能与发热件充分接触，促使液体的均匀受热，有利于液体与发热件交换热量，提高加热装置的热效率。另一方面，各分支流道上的入水口面积不同，能保证各分支流道内液体流量相等，保证各分支流道内的换热效果，使液体受热均匀。

18、附图说明

19、为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

20、图1是本技术加热装置一实施例的部分结构示意图；

21、图2是图1加热装置中分支流道组一实施例的结构示意图；

22、图3是本技术加热装置一实施例的结构爆炸示意图；

23、图4是图3加热装置俯视结构示意图；

24、图5是图3加热装置部分结构示意图；

25、图6是本技术加热装置内部液体流动的流态示意图；

26、图7是多管路并联结构流阻网络示意图；

27、图8为图7中任意两管路的流阻示意图；

28、图9为发散型管路结构的液体流动示意图；

29、图10为汇聚型管路结构的液体流动示意图；

30、图11是本技术加热装置上分支流道的入水口面积计算方法一实施方式的流程示意图。