热处理－回收

从表中可容易地看出哪一层对总热阻的贡献最大，哪一层就会成为最关键的界面之一。而且，更重要的是热阻在多次热循环下的稳定性还没有完全确定，因此对整体的可靠性有较大影响。

换热器与DBC必须使用夹具、螺母等机械紧固件来进行机械固定。如果采用厚金属，螺母就能解决问题，否则问题就变得复杂了。另外一个经常使用的方法就是采用一个金属框，通过螺母在DBC的四周施加均匀的力使之与换热器相连。但在DBC的中心往往会出现弯曲的情况，不利于达到良好的热接触。

使用导热胶也有一些问题，由于其导热性并不是最优的，因此必须正确评估其稳定性。

如果可以用焊接方法使换热器与DBC互连，情况就不会像上述那么复杂，因为不用考虑额外的厚金属层，只需考虑导热系数为0.05 K·W－1·cm－2的厚焊锡层。

DBC和换热器在焊接时存在横向连接问题，因此，在总热－机械稳定性的计算过程中必须考虑换热器。

有一种技术备受关注，即使用多层化学性质较活泼的箔层作为局部热源，这种技术的优势就是在第二阶段可以用焊接来连接换热器，并不会影响电池的排布。这种箔是一种新型的纳米工程材料，其在室温条件下与热丝或者激光接触就会发生放热反应。将这种箔材料插到DBC和换热器之间就能通过焊接来连接二者，并不会影响其他的元件。但是这种技术尚处于实验阶段。

7.9　换热器

散热路径的最后一部分就是换热器本身，它的金属架构可作为上述散热装置层和循环冷却介质的界面。几乎所有的动力系统操作都会使用换热器，可以找到各种材料的换热器［9～11］。冷却介质可以是气体(空气)，也可以是液体(水)，冷却介质通过质量传递吸收来自换热器表面的热量并将其带到蓄热装置中或者散到环境中。流体的运动可以由热源和换热器的温差来驱动(如被动式风冷、热虹吸和热管)，也可以通过外部机械装置来驱动(强制风冷和强制液体冷却)。

换热器的金属体和流体间通过界面层的对流来传热。从热阻角度分析可知，热阻主要包括三个独立的部分:①换热器金属壁的导热热阻;②金属和流体之间的对流热阻;③液体的热容性传热阻力。

导热热阻主要取决于流体从“热进口”到换热面的换热器的金属部分的厚度和组成。这部分与换热器的操作条件(热和冷却介质热流)无关，主要和机械稳定性以及成本问题有关。比如说，铜的导热性比铝好，但是要比铝重，成本也比铝高，所以一般倾向于选择铝质的换热器。

对流热阻往往是主导热阻。总对流热阻与换热器的面积成反比，稍取决于流速(假设流体是在湍流状态下)。基于此，空气和液体换热器的特征都是具有大的换热面积，在换热器的管壁周围设计大量的翅片以增大换热面积。对于换热的金属面积来说有一个特定的对流换热系数，这个值在气体和液体间相差一个数量级，但是对于相同的流体种类，这个系数没有明显的差异。流体流动速率对对流传热系数稍有影响，但如果流体处于层流状态(低雷诺数)，在换热器壁面与流体界面间形成层流底层，流速会严重影响对流传热［3］。

液体的热容性传热阻力和在热吸收阶段过程中流体的加热有关。低温流体流入换热器后，由于换热器的温度高于流体温度，所以热量从高温的换热器传至低温的流体，同时在一定程度上受到流体比热容的影响，流体的温度逐渐升高，最后与换热器的温度越来越接近，其吸热能力也逐渐降低。因而，此部分热阻显得尤为重要，应减小流体质量流量，增加总的换热量，最好使用热容量较大的流体。最简单的方法是增大流体的流速，但是这会增大换热器压降以及增大冷却系统的能耗。另外一种增大对流传热系数以及降低热容性影响的可行方法是采用相变(如气液相)。不管雷诺数如何，汽化过程是一种高效的混合机制，流体发生相变过程，虽汽化潜热增加但是温度不会随之增加，这就是热管的工作原理。

7.10　强制空气换热器

在操作过程中凡无法放置热回收系统时，须有冷却介质并可进行简单处理。在绝大多数情况下，空气是唯一的和最好的选择。被动式空气冷却利用冷热空气的密度差来推动空气流动，缺点是散热能力有限(比阻为20℃·W－1·cm－2)。如果设计正确的话，强制空气冷却是一个合理的选择。

在强制空气冷却过程中，风扇推动空气沿着换热器的翅片表面流过。换热能力受到热传导和热对流的限制，容阻部分可以通过选择合适的空气流量来减小。然而，空气流量一定时，穿过换热器本身的压降将由换热器的几何结构决定，流量增加压降随之增加。同时，与空气流量和压降有关的曲线可以描述风扇的特征，如图7.5所示。压降的增加会导致空气流量下降，要根据具体情况合理选择风扇和换热器。