汽車風(fēng)道設(shè)計(jì)

1、3. I汽車風(fēng)道通用設(shè)計(jì)規(guī)范3.1. 風(fēng)道系統(tǒng)設(shè)計(jì)需考慮的因素在汽車風(fēng)道系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要保證將其制冷和采暖設(shè)備的出風(fēng)均勻地送入車廂 內(nèi)。在滿足該使用效果的前提下，盡可能地做到結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，與車內(nèi)內(nèi) 飾設(shè)計(jì)及附件相協(xié)調(diào)。風(fēng)道系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需考慮以下因素：1. 必須考慮車身總布置設(shè)計(jì)、內(nèi)飾造型設(shè)計(jì)以及底盤設(shè)計(jì)中和風(fēng)道設(shè)計(jì)相關(guān)的情況；2. 由于汽車車廂空間有限，空調(diào)汽車的風(fēng)道壓力損失問題較為嚴(yán)重，因此在設(shè)計(jì)、布置風(fēng)道時(shí)，應(yīng)特別注意風(fēng)道中的壓力損失；3. 要考慮風(fēng)道各支管路之間的風(fēng)量平衡，各支管路之間的空氣流動的壓力損失差值不得超過15%，并要詳細(xì)計(jì)算各支管路的沿程阻力損失；4. 必須將風(fēng)道的氣流噪

2、聲控制在允許的范圍內(nèi)，因此要對風(fēng)道的風(fēng)速進(jìn)行控制。通常出風(fēng)口風(fēng)速控制在 6.511m/s，新風(fēng)入口處風(fēng)速56m/s，主 風(fēng)道風(fēng)速5.58m/s，支風(fēng)道風(fēng)速45.5m/s，過濾器風(fēng)速11.5m/s；5. 風(fēng)道不能有大的泄漏點(diǎn)，以保證空調(diào)系統(tǒng)功能的發(fā)揮；6. 對風(fēng)道要進(jìn)行隔熱保溫處理，以減少空氣在風(fēng)道輸送過程中的冷、熱量損失，并防止低溫風(fēng)道表面結(jié)露。常用的保溫材料有聚苯乙烯泡沫塑料、 玻璃棉、聚氨脂泡沫塑料等，為了防止火災(zāi)，車外風(fēng)道最好用泡沫石棉 隔熱，并用石棉布包扎；3.2. 風(fēng)道中的壓力損失由于汽車車室內(nèi)部的空氣流動受有限的車廂空間的限制，汽車空調(diào)風(fēng)道的壓力損失問題較為嚴(yán)重，風(fēng)道壓力損失是由沿

3、程壓力損失和局部壓力損失兩部分組 成。321.風(fēng)道沿程壓力損失風(fēng)道沿程壓力損失是空氣沿風(fēng)道管壁流動時(shí)，由空氣與管壁之間的摩擦、空氣分子與分子之間的摩擦而產(chǎn)生。風(fēng)道單位長度的沿程壓力損失Pm （又稱比摩阻）的計(jì)算式如下:pm4Rs 2式中：入摩擦阻力系數(shù);V風(fēng)道內(nèi)空氣的平均速度（m/s）;Rs風(fēng)道的水力半徑（m）；Rs= A/P ;A風(fēng)道的過流橫截面面積（m2）;P 風(fēng)道的周長（m）；摩擦阻力系數(shù)入是雷諾數(shù)Re和管壁粗糙度n的函數(shù)。若空氣流動呈層流狀態(tài)時(shí)（Re<2300），入值與管壁表面粗糙度無關(guān)，只與Re有關(guān)，即入 £4/Re當(dāng)空氣呈紊流狀態(tài)時(shí)（Re> 2300,有三種狀

4、態(tài)：當(dāng)層流邊界層覆蓋住管壁凸起高度時(shí)，為水力光滑管，此時(shí)影響入值的只有Re,即卩0.31640.25Re當(dāng)層流邊界層只是覆蓋住管壁一部分凸起高度， 而另一部分凸起高度在邊 界層外時(shí)，為過渡狀態(tài)，此時(shí)入既與Re有關(guān)，又與管壁粗糙度有關(guān)。如果層流邊界層很薄，管壁凸起高度完全突出在邊界層外部，屬于水力粗 糙管，入只與管壁表面粗糙度有關(guān)而與Re無關(guān)。但是對于大部分風(fēng)道而言，空氣的流動處在紊流過渡區(qū)，入值既與 Re有關(guān), 又與管壁表面粗糙度n有關(guān)，入值與Re和n的關(guān)系可參閱一般空調(diào)設(shè)計(jì)手冊和管 道設(shè)計(jì)手冊中的有關(guān)圖表。風(fēng)道內(nèi)空氣的平均速度v對風(fēng)道沿程壓力損失的影響最大，如果在相同風(fēng)量時(shí)，風(fēng)道中風(fēng)速選得過

5、大，雖然可減小風(fēng)道的尺寸，但同時(shí)也會使風(fēng)道內(nèi)空氣流 動的沿程阻力以速度的平方值增加，而且還需要配置高壓風(fēng)機(jī)來滿足風(fēng)道出口風(fēng) 速的要求；反之，在相同的風(fēng)量條件下，把空氣速度選得過小，雖然風(fēng)道阻力損 失減小，但同時(shí)使風(fēng)道尺寸過大，造成安裝不方便，風(fēng)道在車廂里所占空間過多。 為此，空調(diào)汽車風(fēng)道的風(fēng)速應(yīng)控制在如表 3.1所示的低速風(fēng)道送風(fēng)范圍內(nèi)：表3.1低速風(fēng)道推薦風(fēng)速空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)量（m3/h ）風(fēng)速（m/s）新空氣風(fēng)道主風(fēng)道分支風(fēng)道<800<56102480080007158144880002500012 1810 1648風(fēng)道摩擦阻力系數(shù)入和單位長度的沿程壓力損失Pm也可采用如下的簡化計(jì)

6、算 式計(jì)算： 風(fēng)道材料為薄鋼板，風(fēng)道內(nèi)壁表面各凸出部分的平均高度為0.15mm時(shí),0.0175D0.210.075Pm1 2100105D .1.925D 圓形風(fēng)道內(nèi)徑或風(fēng)道當(dāng)量直徑（m）;適用范圍：0.2mW D < 2m；3 m/s WvPOm/s;風(fēng)道材料為塑料板或玻璃鋼，風(fēng)道內(nèi)壁表面各凸出部分的平均高度（絕對粗糙度）為1mm 時(shí)，21.19 1.8330.19 0.167pO.°113D0.0188DD 27D 圓形風(fēng)道內(nèi)徑或風(fēng)道當(dāng)量直徑（m）;適用范圍：0.2mW D < 2m；5 m/s <v<3Om/s;要降低風(fēng)道沿程壓力損失，就要求風(fēng)道內(nèi)表面光

7、滑平整，以降低風(fēng)道表面 的絕對粗糙度，從而減小摩擦阻力。3.2.2.風(fēng)道的局部壓力損失局部壓力損失是由于空氣在風(fēng)道中的流量、流動方向或速度驟然突變時(shí)， 會在風(fēng)道內(nèi)發(fā)生渦流或速度的重新分布， 從而使流動阻力大大增加，造成能量損 失。例如當(dāng)空氣流過三通管、四通管等部件時(shí)，因流量改變而產(chǎn)生的局部阻力損 失；當(dāng)空氣流過彎管、漸擴(kuò)管、漸縮管、風(fēng)門等部件時(shí)因氣流速度或方向改變而 產(chǎn)生的局部阻力損失。不論哪類局部構(gòu)件，其所引起的局部阻力損失Pj均可根據(jù)下式計(jì)算:Pj局部阻力系數(shù)，其取值根據(jù)相應(yīng)的風(fēng)道截面氣流速度查閱有關(guān)的工程手冊；設(shè)計(jì)風(fēng)道時(shí)，為了減小局部阻力，通常采取如下技術(shù)措施：避免風(fēng)道截面突變風(fēng)道截面突

8、然擴(kuò)大，會使部分氣流因流速的變化而脫離擴(kuò)管的壁面，在擴(kuò)大截面處產(chǎn)生渦流，形成局部阻力損失。因此，在風(fēng)道布置長度允許的條件下, 應(yīng)采用漸擴(kuò)或漸縮管道，使局部阻力損失和噪音減小。一般漸擴(kuò)管中心角W 14漸縮管中心角40°為宜（如圖3.1）Gradual ContractionAt Leasisq. in.Gradual £xpansion 圖3.1風(fēng)道截面突變角度 風(fēng)道應(yīng)盡量減少轉(zhuǎn)彎由于空氣流過彎管時(shí)，氣流主流會因流向突變而脫離管壁表面，使局部區(qū) 域出現(xiàn)真空，氣流會在局部區(qū)域回旋，造成能量損失，而且產(chǎn)生噪音。為了減小 轉(zhuǎn)彎處的局部阻力系數(shù)，可以減小轉(zhuǎn)彎處的曲率半徑和減少彎管過渡

9、的節(jié)數(shù)。矩 形風(fēng)道的彎頭，除了減小曲率半徑之外，還可在彎頭內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流板來減小局部 阻力系數(shù)。在處理豎直風(fēng)管與車內(nèi)縱向風(fēng)管的接頭時(shí)，兩者截面應(yīng)盡量接近，并盡可 能地增大90。彎頭的圓角半徑，若增設(shè)導(dǎo)流板，風(fēng)阻可明顯減?。ㄈ鐖D 3.2a o 在緊靠彎頭的后面氣流還未穩(wěn)定（如圖 3.2b）,不宜設(shè)置出風(fēng)口，如果必須設(shè)置 出風(fēng)口，應(yīng)在彎頭或風(fēng)口處加導(dǎo)流板。向可斗妤I -23D可圖3.2風(fēng)道彎頭 處理好局部管件的形成與連接局部管件不僅涉及局部阻力而且關(guān)系到噪音，如果處理不好局部管件的形成和連接，渦流的生成可能性大大增加。則不僅會大大增加局部阻力，而且會使局部管件成為噪聲源。增設(shè)導(dǎo)流板和合理確定彎曲半徑

10、會改善局部管件的連接情況。（如圖3.3）圖3.3風(fēng)道局部管件設(shè)計(jì)舉例 風(fēng)道與風(fēng)機(jī)連接應(yīng)合理氣流在進(jìn)出風(fēng)機(jī)處要求均勻分布，不要有流向和流速的突然變化。氣流出 口的連接管應(yīng)保持直管段，長度最好不小于出口邊長的1.52.5倍，如果受空間限制，出口管必須折彎時(shí)，應(yīng)在彎管中增設(shè)導(dǎo)流板，而且轉(zhuǎn)彎的方向要順著風(fēng)機(jī) 葉輪轉(zhuǎn)動的方向（如圖3.4a o風(fēng)機(jī)進(jìn)口接管的連接要注意渦流，由于設(shè)計(jì)不好， 渦流損失大，使風(fēng)量減少，加裝導(dǎo)流板后，風(fēng)量損失就減少到5%（如圖3.4b）柚里合理圖3.4風(fēng)道與風(fēng)機(jī)連接方式優(yōu)劣對比 出風(fēng)口的局部阻力為了減小出風(fēng)口的局部阻力系數(shù)，應(yīng)盡量降低出風(fēng)口的出口流速。氣流從風(fēng)道排出時(shí)，當(dāng)出口處無

11、阻擋時(shí)，能量損失等于出口動壓。當(dāng)有阻擋，例如網(wǎng)罩、百葉、風(fēng)球等，能量損失將大于出口動壓，即局部阻力系數(shù)會大于1。因此，只有局部阻力系數(shù)大于1的部分才是出口局部阻力損失，等于1的部分是出口動壓損失。將出口做成擴(kuò)散作用較小的漸擴(kuò)管，以減小局部阻力系數(shù)（如圖3.5,Z0.1）。圖3.5風(fēng)道出風(fēng)口的阻力系數(shù) 進(jìn)風(fēng)口的局部阻力氣流進(jìn)入風(fēng)道時(shí)，由于產(chǎn)生氣流與風(fēng)道內(nèi)壁分離和渦流而造成局部阻力不同的進(jìn)口形式，其局部阻力系數(shù)相差很大（如圖3.6），因此，選擇風(fēng)道進(jìn)口形式非常重要“0.3圖3.6風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口的阻力系數(shù) 風(fēng)道的截面要與車身總布置及內(nèi)飾造型相協(xié)調(diào)對于不同的車型，通過考慮內(nèi)飾造型和車身總布置等因素， 將風(fēng)道截面設(shè)計(jì)成不同的形狀。對于公共汽車類空調(diào)客車，往往采用欖核形截面的送風(fēng)管道，能產(chǎn)生寬敞車廂的效果；對于長途空調(diào)客車，采用矩形截面的送風(fēng)管道