Effect of the Inlet Aluminum Tube Inner Diameter on the Heat Transfer Performance of Battery Coolers

Ma Guohao; Lu Xi; Guo Jialin

doi:10.12465/issn.0253-4339.20241127002

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Effect of the Inlet Aluminum Tube Inner Diameter on the Heat Transfer Performance of Battery Coolers

更新时间：2026-03-30

- Effect of the Inlet Aluminum Tube Inner Diameter on the Heat Transfer Performance of Battery Coolers
- Journal of Refrigeration Vol. 47, Issue 2, Pages: 69-76(2026)
- 作者机构：
  
  1.上海理工大学机械工程学院上海 200093
  2. 上海谦和泰技术有限公司上海 200000
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  the National Natural Science Foundation of China(51975379)
- DOI：10.12465/issn.0253-4339.20241127002
  CLC： TB657.5;TK124
- CSTR：XXXXX.XX.XXX.20241127002
- Received：27 November 2024，
  
  Revised：2024-12-21，
  
  Accepted：13 February 2025，
  
  Published：16 April 2026
- 稿件说明：
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马国浩,卢曦,郭佳琳.入口铝管内径对电池冷却器换热性能的影响[J].制冷学报,2026,47(02):69-76.

Ma Guohao,Lu Xi,Guo Jialin.Effect of the Inlet Aluminum Tube Inner Diameter on the Heat Transfer Performance of Battery Coolers[J].Journal of Refrigeration,2026,47(02):69-76.
马国浩,卢曦,郭佳琳.入口铝管内径对电池冷却器换热性能的影响[J].制冷学报,2026,47(02):69-76. DOI： 10.12465/issn.0253-4339.20241127002. CSTR： XXXXX.XX.XXX.20241127002.

Ma Guohao,Lu Xi,Guo Jialin.Effect of the Inlet Aluminum Tube Inner Diameter on the Heat Transfer Performance of Battery Coolers[J].Journal of Refrigeration,2026,47(02):69-76. DOI： 10.12465/issn.0253-4339.20241127002. CSTR： XXXXX.XX.XXX.20241127002.

摘要

基于两器（蒸发器、冷凝器）系统台架，对制冷剂侧入口铝管内径分别为5、8、12、15 mm的电池冷却器传热性能进行实验，研究了不同入口铝管内径对该电池冷却器压降和换热功率的影响。在2种不同的工况条件下，该电池冷却器入口铝管内径从5 mm增至8 mm的过程中，工况1（制冷剂侧：阀前压力2 MPa、阀前过冷度5 ℃、出口压力0.4 MPa，出口过热度5 ℃；冷却液侧：入口温度25 ℃、流量16 L/min）压降从231.5 kPa降至52 kPa，工况2（制冷剂侧：阀前压力1.9 MPa、阀前过冷度5 ℃、出口压力0.35 MPa，出口过热度5 ℃；冷却液侧：出口温度15 ℃、流量20 L/min）压降从262.5 kPa降至111.7 kPa，且质量流量和换热功率均增加；入口铝管内径从8 mm增至15 mm的过程中，工况1压降从52 kPa降至13.6 kPa，工况2压降从111.7 kPa降至30.8 kPa，与此同时电池冷却器的质量流量和换热功率均降低。在2种不同工况下换热功率均在8 mm管径下达到最大值，工况1为9 214.7 W，工况2为13 698.1 W。通过将不同入口铝管管径与换热功率拟合关系式可以匹配合适的入口管径以获得最大的换热功率。

Abstract

In this study， based on a two-unit （evaporator and condenser） system bench， the heat transfer performance of a battery cooler with refrigerant-side inlet aluminum tube inner diameters （IATIDs） of 5 mm， 8 mm， 12 mm， and 15 mm was investigated. The effects of the different IATIDs on the pressure drop and heat transfer power of the battery cooler were also investigated. When the IATLD of the battery cooler increased from 5 mm to 8 mm， the pressure drop in working condition 1 （refrigerant side： expansion valve inlet pressure of 2 MPa， valve inlet subcooling degree of 5 ℃， cooler outlet pressure of 0.4 MPa， and cooler outlet superheat degree of 5 ℃， coolant side： inlet temperature of 25 ℃ and flow rate of 16 L/min） reduced from 231.5 kPa to 52 kPa， and the pressure drop in working condition 2 （refrigerant side： valve inlet pressure of 1.9 MPa， valve inlet subcooling degree of 5 ℃， cooler outlet pressure of 0.35 MPa， and cooler outlet superheat degree of 5 ℃， coolant side： outlet temperature of 15 ℃ and flow rate of 20 L/min） reduced from 262.5 kPa to 111.7 kPa. The mass flow rate and heat transfer rate increased. When the IATID increased from 8 mm to 15 mm， the pressure drop in working condition 1 reduced from 52 kPa to 13.6 kPa， the pressure drop in working condition 2 reduced from 111.7 kPa to 30.8 kPa， and the mass flow rate and heat transfer rate decreased. The heat transfer rate attained a maximum value at an IATID of 8 mm under the two conditions， i.e. 9 214.7 W for condition 1 and 13 698.1 W for condition 2. By fitting the relationship between different IATIDs and heat transfer rate， we can match the appropriate IATID to obtain the maximum heat transfer rate.

关键词

Keywords

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罗泽飞，覃元庆 . 新能源汽车电池智能制造工艺的创新与优化研究［J］. 储能科学与技术， 2024 ， 13 （ 5 ）： 1751 - 1753 .

LUO Zefei ， QIN Yuanqing . Research on the Innovation and optimization of smart manufacturing processes for new energy vehicle batteries ［J］. Energy Storage Science and Technology ， 2024 ， 13 （ 5 ）： 1751 - 1753 .

ZHU Futang ， WANG Yueqi ， XIE Yi ， et al . Analysis on battery thermal management system based on flat heat pipe at high discharging rate ［J］. Applied Thermal Engineering ， 2024 ， 254 ： 123798 .

晏榆洋，付辉 . 基于组合数学质量比建模的车用锂离子电池组热管理研究［J］. 汽车技术， 2024 （ 5 ）： 37 - 44 .

YAN Yuyang ， FU Hui . Research on thermal management of automotive lithium-ion battery packs based on combinatorial mathematical mass ratio modeling ［J］. Automobile Technology ， 2024 （ 5 ）： 37 - 44 .

金星，苗西朋 . 锂离子动力电池充放电热跟踪系统设计［J］. 中国测试， 2024 ， 50 （ 1 ）： 122 - 127 .

JIN Xing ， MIAO Xipeng . Design of heat tracking system for charge and discharge of lithium-ion power battery ［J］. China Measurement & Test ， 2024 ， 50 （ 1 ）： 122 - 127 .

宗磊，朱峰，杜峰，等 . 电动汽车动力电池寿命衰减的影响因素分析［J］. 电源技术， 2022 ， 46 （ 12 ）： 1353 - 1356 .

ZONG Lei ， ZHU Feng ， DU Feng ， et al . Analysis of life decline influencing factors of electric vehicle power battery ［J］. Chinese Journal of Power Sources ， 2022 ， 46 （ 12 ）： 1353 - 1356 .

MUNEESHWARAN M ， KIM H J ， TAYYAB M ， et al . Flow maldistribution in plate heat exchangers-impact， analysis， and solutions ［J］. Renewable and Sustainable Energy Reviews ， 2025 ， 207 ： 114905 .

马秋鸣，聂磊，潘权稳，等 . 电动汽车电池冷却器换热性能［J］. 化工学报， 2021 ， 72 （增刊1 ）： 170 - 177 .

MA Qiuming ， NIE Lei ， PAN Quanwen ， et al . Heat exchange performance of a battery chiller for electric vehicles ［J］. CIESC Journal ， 2021 ， 72 （ Suppl. 1 ）： 170 - 177 .

刘鹏鹏，黄理浩，陶乐仁，等 . R410A在不同直径水平单管管内换热性能研究［J］. 制冷技术， 2023 ， 43 （ 4 ）： 28 - 32 .

LIU Pengpeng ， HUANG Lihao ， TAO Leren ， et al . Research on heat transfer performance of R410A inside horizontal single tubes with different diameters ［J］. Chinese Journal of Refrigeration Technology ， 2023 ， 43 （ 4 ）： 28 - 32 .

李成恩，李创业，李日新，等 . 小管径空调冷凝器翅片的优化［J］. 制冷学报， 2024 ， 45 （ 4 ）： 150 - 158 .

LI Cheng'en ， LI Chuangye ， LI Rixin ， et al . Optimization on condenser fin in air conditioners with small tube diameter ［J］. Journal of Refrigeration ， 2024 ， 45 （ 4 ）： 150 - 158 .

TEREDA F A ， SRIHARI N ， SUNDEN B ， et al . Experimental investigation on port-to-channel flow maldistribution in plate heat exchangers ［J］. Heat Transfer Engineering ， 2007 ， 28 （ 5 ）： 435 - 443 .

王磊 . 铜管管径对翅片管式冷凝器性能和经济性的影响［J］. 制冷与空调（北京）， 2019 ， 19 （ 12 ）： 34 - 38 .

WANG Lei . Impact of copper tube diameter on performance and economics of finned-tube condenser ［J］. Refrigeration and Air-conditioning ， 2019 ， 19 （ 12 ）： 34 - 38 .

赵定乾 . 小管径空调换热器的流路设计和分流器开发［D］. 上海：上海交通大学， 2019 .

ZHAO Dingqian . Flow path design and diverter development of small-diameter air conditioning heat exchanger ［D］. Shanghai ： Shanghai Jiao Tong University ， 2019 .

邱晗，陶乐仁，李猛，等 . 超临界二氧化碳在水平螺旋槽管和光管管内传热特性的数值模拟［J］. 制冷技术， 2022 ， 42 （ 4 ）： 8 - 14 .

QIU Han ， TAO Leren ， LI Meng ， et al . Numerical simulation of heat transfer characteristics of supercritical carbon dioxide in horizontal spirally fluted tube and smooth tube ［J］. Chinese Journal of Refrigeration Technology ， 2022 ， 42 （ 4 ）： 8 - 14 .

韩广明，李敏霞，马一太 . 低GWP工质空调冷凝器性能模拟计算［J］. 化工进展， 2014 ， 33 （ 4 ）： 824 - 830 .

HAN Guangming ， LI Minxia ， MA Yitai . Simulation and calculation for performance of an air-conditioning condenser with low GWP working fluids ［J］. Chemical Industry and Engineering Progress ， 2014 ， 33 （ 4 ）： 824 - 830 .

CHEN H T ， LIN Y S ， CHEN P C ， et al . Numerical and experimental study of natural convection heat transfer characteristics for vertical plate fin and tube heat exchangers with various tube diameters ［J］. International Journal of Heat and Mass Transfer ， 2016 ， 100 ： 320 - 331 .

ALQAED S ， MUSTAFA J ， SHARIFPUR M . Numerical and optimization study of turbulent water-copper nanofluid flow in a heat exchanger in power plant with conical rings： investigating conical ring hole diameter's influence ［J］. Annals of Nuclear Energy ， 2024 ， 203 ： 110494 .

王婷婷，任滔，丁国良，等 . 小管径空调器的优化设计［J］. 制冷技术， 2012 ， 32 （ 4 ）： 1 - 4 .

WANG Tingting ， REN Tao ， DING Guoliang ， et al . Optimal design of room air conditioner with smaller diameter copper tube ［J］. Chinese Journal of Refrigeration Technology ， 2012 ， 32 （ 4 ）： 1 - 4 .

RAJA B D ， JHALA R L ， PATEL V . Thermal-hydraulic optimization of plate heat exchanger： a multi-objective approach ［J］. International Journal of Thermal Sciences ， 2018 ， 124 ： 522 - 535 .

钟宏龙，武滔 . φ5柜机蒸发器应用研究［C］// 第十二届全国电冰箱（柜）、空调器及压缩机学术交流大会论文集 . 合肥：中国制冷学会， 2014 .

ZHONG Honglong ， WU Tao . Research on the application of φ5 cabinet evaporator ［C］// Proceedings of the 12th National Refrigerator （Cabinet）， Air Conditioner and Compressor Academic Exchange Conference . Heifei ： Chinese Association of Refrigeration ， 2014 .

陈华 . φ6管换热器在热泵窗机上的应用研究［C］// 2014年中国家用电器技术大会论文集 . 宁波：中国家用电器协会， 2014 .

CHEN Hua . Research on the application of φ6 tube heat exchanger in heat pump window machine ［C］// Proceedings of the 2014 China Household Appliances Technology Conference . Ningbo ： China Household Electrical Appliances Association ， 2014 .

张阳，涂小苹，梁祥飞 . 吸排气管管径变化对空调系统制冷性能的影响［J］. 制冷与空调（北京）， 2014 ， 14 （ 10 ）： 29 - 33 .

ZHANG Yang ， TU Xiaoping ， LIANG Xiangfei . Influence of various suction/discharge pipes' diameters on air-conditioning system's refrigeration performance ［J］. Refrigeration and Air-conditioning ， 2014 ， 14 （ 10 ）： 29 - 33 .

赵梅春，王晓蕾，陈伟锋，等 . 压缩机油分离器分离效率测试台的设计［J］. 低温工程， 2012 （ 5 ）： 34 - 36 .

ZHAO Meichun ， WANG Xiaolei ， CHEN Weifeng ， et al . Design for separation efficiency test stand of oil separator used in compressors ［J］. Cryogenics ， 2012 （ 5 ）： 34 - 36 .

汽车空调用软管及软管组合件： QC/T 664—2000 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2000 .

Hoses and hose assemblies for automotive air conditioning ： QC/T 664—2000 ［S］. Beijing ： China Standard Press ， 2000 .

制冷用板式换热器： JB/T 8701—2018 ［S］. 北京：机械工业出版社， 2018 .

Plate heat exchanger for refrigeration ： JB/T 8701—2018 ［S］. Beijing ： Machinery Industry Press ， 2018 .

热交换器及传热元件性能测试方法： GB/T 27698—2013 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2013 .

Test methods for the performance of heat exchangers and heat exchange elements ： GB/T 27698—2013 ［S］. Beijing ： China Standard Press ， 2013 .

测量不确定度评定与表示： JJF 1059.1—2012 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2012 .

Evaluation and expression of uncertaintv in measurement ： JJF 1059 . 1—2012 ［S］. Beijing ： Standards Press of China ， 2012 .

COLLIER J G ， THOME J R . Convective boliing and condensation ［M］. 3rd ed . New York ： Oxford University Press ， 1994 .

刘猛洪 . 矩形管内R134a两相流动压降特性分析［J］. 制冷技术， 2017 ， 37 （ 5 ）： 59 - 63 .

LIU Menghong . Analysis on two-phase flow pressure drop characteristics of R134a inside rectangular tube ［J］. Chinese Journal of Refrigeration Technology ， 2017 ， 37 （ 5 ）： 59 - 63 .

林宗虎 . 气液两相流和沸腾传热［M］. 西安：西安交通大学出版社， 2003 .

LIN Zonghu . Gas-liquid two-phase flow and boiling heat transfer ［M］. Xi'an ： Xi'an Jiaotong University Press ， 2003 .

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