計算說明書-XX冷卻系統(tǒng)

1、 計算說明書題目：XX冷卻系統(tǒng)設(shè) 計:校 對:審 核:批 準(zhǔn): XXXXXXXXXX 有 限 公 司計算說明書XX冷卻系統(tǒng)計算 編 號： JS-S21-06XX冷卻系統(tǒng)計算冷卻系統(tǒng)的作用是在所有工況下，保證發(fā)動機(jī)在最適宜的溫度下工作，冷卻系統(tǒng)匹配的是否合適將直接影響到發(fā)動機(jī)的使用壽命和燃油經(jīng)濟(jì)性，所以在冷卻系統(tǒng)的設(shè)計及計算中，散熱器的選型以及風(fēng)扇的匹配對冷卻系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用。為便于組織氣流，散熱器布置在整車的前面，但由于受到整車布置空間的限制，在其前面還布置了空調(diào)冷凝器，這會增加風(fēng)阻，影響散熱器的進(jìn)風(fēng)量，從而影響冷卻系統(tǒng)的冷卻能力。風(fēng)扇布置在散熱器后面，靠風(fēng)扇電機(jī)帶動。1. 發(fā)動機(jī)參數(shù)

2、表一：YY發(fā)動機(jī)參數(shù)發(fā)動機(jī)型號YYY發(fā)動機(jī)型式L4、DOHC、VVT、MPI汽油機(jī)缸徑×行程73mm×77.5mm排量1297.5mL額定功率65kw/6000rpm最大扭矩115.9N·m/4500rpm發(fā)動機(jī)工作沖程數(shù)4發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火次序1-3-4-22. 發(fā)動機(jī)散熱量估算發(fā)動機(jī)在額定功率點(diǎn)、扭矩點(diǎn)、怠速點(diǎn)的水套散熱量：2.1. 發(fā)動機(jī)額定功率點(diǎn)水套散熱量為：Qw=AgePeHu=56.94 kW（34 kW ZZ 提供，遠(yuǎn)小于估算值）A-傳給冷卻系統(tǒng)的散熱量占燃料燃燒產(chǎn)生熱量的百分比，取0.25（Qw以實測值為準(zhǔn)，A取值一般0.230.3） ge-發(fā)動機(jī)燃油消

3、耗率,取290g/kW·h（按萬有特性曲線） Pe-發(fā)動機(jī)功率，取65kW（按發(fā)動機(jī)標(biāo)定數(shù)據(jù)） Hu-燃料凈熱值，取43500kJ/kg（RON 93#汽油）2.2. 發(fā)動機(jī)扭矩點(diǎn)水套散熱量為：Qw=AgePeHu=40.54 kW（26 Kw ZZ 提供，遠(yuǎn)小于估算值）A-傳給冷卻系統(tǒng)的散熱量占燃料燃燒產(chǎn)生熱量的百分比，取0.25（Qw以實測值為準(zhǔn)，A取值一般0.230.3） ge-發(fā)動機(jī)燃油消耗率,取280g/kW·h（按萬有特性曲線） Pe-發(fā)動機(jī)功率，取47.93kW（按發(fā)動機(jī)標(biāo)定數(shù)據(jù)）2.3. 散熱器選擇根據(jù)選型的散熱器的散熱量，驗算最大功率點(diǎn)：Qw = kStk

4、-散熱器的傳熱系數(shù)，kW/（m2·）傳熱系數(shù)k受下列因素影響：1、冷卻管內(nèi)冷卻液流速；2、散熱器的材料和管片的厚度；制造質(zhì)量；通過散熱器芯部的空氣流量或風(fēng)速；經(jīng)對鋁制散熱器的傳熱系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計取0.2。t-冷卻常數(shù)，散熱器的內(nèi)外溫差，根據(jù)下列關(guān)系得到：冷卻液為乙二醇和水50%：50%，其常溫沸點(diǎn)108，散熱器進(jìn)口溫度為50。t=108-50=58。S-散熱器的散熱面積，根據(jù)表三為5.4 m2。散熱器的散熱量Qw =62.64 kW>56.94 kW，安全系數(shù)為1.1，滿足最大功率點(diǎn)散熱的使用要求，表二 YY(1.3L/S11加厚型)散熱器參數(shù)YY(1.3L)散熱器（芯部尺寸：51

5、8×297×34） 試驗時間：散熱帶冷卻管芯部尺寸尺寸數(shù)量（條）截面尺寸數(shù)量（高×寬×厚）散熱面積（m2）7.54×2.6×343031.57×2.5129518×297×347.38進(jìn)口溫度水流量(L/min)風(fēng)速(kg/m2.s)風(fēng)阻水阻散熱量(kw)7070(1.17kg/s)5312.041.742.566414.3541.744.868635.0841.755.0210928.8241.763.77111132.241.763.5945(0.75kg/s)5312.014.336.126414.

6、414.338.418635.114.345.9310906.214.351.26111114.714.351.47表三 XX散熱器參數(shù)散熱帶冷卻管芯部尺寸尺寸數(shù)量（條）截面尺寸數(shù)量（高×寬×厚）散熱面積（m2）7.5×2.6×167114.55×1.570637.5×349.2×165.4進(jìn)口溫度水流量(L/min)風(fēng)速(m/s)風(fēng)阻水阻散熱量(kw)5010082704557504041201034通過散熱器的風(fēng)速在額定工況下一般在8-10m/s，對比以上兩散熱器風(fēng)速為8m/s參數(shù)，通過類比法可知XX的風(fēng)阻小于YY，而散

7、熱量與YYY接近，有利于降低風(fēng)扇功率消耗，延長風(fēng)扇使用壽命，更有利于散熱，能夠滿足使用要求。3. 水泵由XX1散熱器試驗數(shù)據(jù)可知，水泵流量應(yīng)大于100L/min,壓力應(yīng)大于70kpa,XXX提供的發(fā)動機(jī)水泵數(shù)據(jù)如下表，能夠滿足設(shè)計要求：表四 發(fā)動機(jī)水泵參數(shù)泵速壓頭mAq流量L/min水溫（）4930rpm8.6510880±24. 風(fēng)扇的匹配選擇：按定型的散熱器，根據(jù)散熱器的寬度637.5mm及周邊的結(jié)構(gòu)、整車的布置，選擇兩個280mm塑料吸風(fēng)式軸流電驅(qū)動風(fēng)扇，在冷卻液溫度高時溫控開關(guān)接通，使風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，帶動空氣向后側(cè)流動，形成氣流，氣流通過散熱器芯部時，吸收掉部分散熱器水管的熱循環(huán)冷

8、卻液的熱量，并散發(fā)出去，使發(fā)動機(jī)維持在適當(dāng)?shù)墓ぷ鳒囟确秶鷥?nèi)。但是由于風(fēng)扇結(jié)構(gòu)對性能要求影響較大，在廠家不能提供詳細(xì)試驗數(shù)據(jù)的情況下，還需進(jìn)行整車驗證。風(fēng)扇的參數(shù)如下：葉片直徑：280mm在12±0.1VDC時，轉(zhuǎn)速=2300±150rpm風(fēng)扇風(fēng)量1050m3/h風(fēng)扇靜壓80kPa（具體靜壓差的點(diǎn)根據(jù)實際情況給定）噪聲<73dB（根據(jù)整車噪聲標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)給定）開啟溫度：88±1.5（略高于節(jié)溫器的初開啟溫度87±2）最大電流：15A其中：計算風(fēng)扇風(fēng)量Q=SVS-冷卻風(fēng)扇覆蓋的散熱器面積；V-冷卻風(fēng)扇強(qiáng)制提供的風(fēng)速，根據(jù)工況條件估算取9m/s，即可達(dá)到最大

9、功率點(diǎn)散熱器的散熱量的要求；Q=/4×0.282/2×9×3600=998 m3/h，取1050m3/h5. 驗算典型工況5.1. 怠速點(diǎn)由于沒有發(fā)動機(jī)在750rpm的油耗，近似取1000rpm點(diǎn)。發(fā)動機(jī)的散熱量為：QwAgePeHu=11.6 kW（10 Kw， ZZ 提供在1500rpm的點(diǎn)，小于估算值）A-傳給冷卻系統(tǒng)的散熱量占燃料燃燒產(chǎn)生熱量的百分比，取0.25ge-發(fā)動機(jī)燃油消耗率,取400g/kW·h（按萬有特性曲線）Pe-發(fā)動機(jī)功率，取9.6kW（根據(jù)發(fā)動機(jī)標(biāo)定數(shù)值）按散熱器性能估算此時散熱器散熱量為Qc=20kw冷卻常數(shù):t=1.1

10、15;（t冷卻液沸點(diǎn)-t進(jìn)口溫度）×Qw/ Qc=37°C許用環(huán)境溫度：t=108-37=71°C45°C匹配合理5.2. 2檔40km/h,10%坡度 由動力性計算可知：S22 在40km/h，10坡度時，需要克服的行駛阻力為1615N，對應(yīng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為3200rpm，對應(yīng)發(fā)動機(jī)扭矩約為59.7Nm，發(fā)動機(jī)功率為20kW。查XX1.3LCBR 驗收時萬有特性曲線可得對應(yīng)發(fā)動機(jī)比油耗為285g/kW·h。發(fā)動機(jī)散熱量為：QwAgePeHu=17.2kWA-傳給冷卻系統(tǒng)的散熱量占燃料燃燒產(chǎn)生熱量的百分比，取0.25ge-發(fā)動機(jī)燃油消耗率,取285

11、g/kW·h（按萬有特性曲線）Pe-發(fā)動機(jī)功率，取20kW此時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速約為根據(jù)經(jīng)驗可知在40km/h時可以產(chǎn)生4m/s的風(fēng)速。按散熱器性能此時散熱器散熱量為Qc=34kw。冷卻常數(shù):t=1.1×（t冷卻液沸點(diǎn)-t進(jìn)口溫度）×Qw/ Qc=32°C許用環(huán)境溫度：t=108-32=76°C45°C匹配合理6. 結(jié)論由以上計算結(jié)果可以看出，冷卻系統(tǒng)選型是滿足設(shè)計要求的。但是在計算過程中由于具體的試驗數(shù)據(jù)不全和有些系數(shù)的選取受整車布置影響較大，因此以上計算結(jié)果僅是對設(shè)計起指導(dǎo)作用，具體冷卻性能還需要實車驗證。附：散熱器開口比計算XX新造型開口比計算圖 1散熱器正面積：Ar=637.5×349.2=222615 mm2=0.222615 m2經(jīng)牌照板遮擋后正面直接進(jìn)風(fēng)口面積如圖2：Ai=2*0.0013+0.75*（0.0189+2*0.0013+2*0.0047+2*0.0003）=0.02623 m2 此部分開口比= Ai / Ar=11.8%其中考慮格柵上網(wǎng)格影響，有格柵的進(jìn)風(fēng)部分的面積折算系數(shù)取0.75圖 2正面間接進(jìn)風(fēng)口面積如圖3：Ao=0.75*（0.0662-2*0.0047）*0.4+（0.1042-0.0189-0.0616-2*0.0003）*0.