發(fā)動機冷卻系統(tǒng)設計計算報告_V2_2008..

1、編號項目名稱：項目代碼：編制：日期：校對：日期：審核：日期：批準：日期：11 概述11.1 任務來源11.2 冷卻系統(tǒng)基本介紹11.3 汽車冷卻系統(tǒng)的結構簡圖11.4 計算的目的12 冷卻系統(tǒng)設計的輸入條件13 冷卻系統(tǒng)的設計計算13.1發(fā)動機水套散熱量Q水13.2 散熱器最大散熱量23.3 散熱器設計工況和校核工況23.4 系統(tǒng)壓力23.5 散熱器的設計計算23.5.1 芯子正面面積23.5.2 冷卻水管的選擇33.5.3 散熱器散熱面積33.6 風扇參數(shù)設計43.6.1 風扇外徑的確定53.6.2風扇風量的確定錯誤！未定義書簽。3.7 計算結果74結論及分析錯誤！未定義書簽。參考文獻錯誤！

2、未定義書簽。0發(fā)動機冷卻系統(tǒng)設計計算報告1 概述1.1任務來源根據(jù)？項目整車開發(fā)合同，在對樣車進行逆向開發(fā)的基礎上，動力總成選用三陽？發(fā)動機，青山？手動變速器，其它發(fā)動機附件及各系統(tǒng)，參考標桿車及國內(nèi)同類汽車底盤結構，進行選型和設計。1.2冷卻系統(tǒng)基本介紹冷卻系統(tǒng)由散熱器、電子風扇、膨脹水壺等零部件組成。其功能是對發(fā)動機進行強制冷卻，保證發(fā)動機能始終處于最適宜的溫度狀態(tài)下工作，以便獲得較高的動力性、經(jīng)濟性及可靠性。本車的發(fā)動機冷卻系統(tǒng)為閉式強制水冷系統(tǒng)。1.3汽車冷卻系統(tǒng)的結構簡圖汽車冷卻系統(tǒng)結構簡圖見圖1？圖1:冷卻系統(tǒng)1 .4計算的目的通過計算確定散熱器芯部的幾何尺寸及風扇的風量及外徑。2

3、 冷卻系統(tǒng)設計的輸入條件表1SK-L1冷卻系統(tǒng)設計基本參數(shù)發(fā)動機型式？排量（L）？壓縮比？額定功率(kW)/(r/min)？最大扭矩(Nm)/(r/min)？3 冷卻系統(tǒng)的設計計算3.1 發(fā)動機水套散熱量Q水1）發(fā)動機輸出最大功率時，發(fā)動機水套散熱量Q=？kJ/h（發(fā)動機廠家提供的水數(shù)據(jù)）.2）發(fā)動機輸出最大扭矩時,最大功率為？kW,發(fā)動機發(fā)動機廠家不能提供Q,比根據(jù)經(jīng)驗值Q=2200kJ/（kW.h），由于Q=QxN（汽車設計手冊），發(fā)動機水套比水1比max散熱量Q二？水i3.2 散熱器最大散熱量根據(jù)使用實踐，散熱器使用一段時間后，散熱能力會有所降低。同時，通過散熱器的氣流，受散熱器周邊環(huán)境

4、的影響，會產(chǎn)生氣流分布不均現(xiàn)象，從而也會引起散熱器散熱能力減少。充分考慮上述因素。故散熱器最大散熱量Q應比Q大10%max水25%。Q二（1.11.25）Qmax水輕型車和轎車取下限，中型以上的車輛和工程車取上限。本車為轎車,故取下限。Qmaxmax二1.1xQ水1）發(fā)動機輸出最大功率時，發(fā)動機水套散熱量Q=?水Q=?kj/hmax2）發(fā)動機輸出最大扭矩時，發(fā)動機水套散熱量Q=?kj/h水1Q=?kj/hmax13.3 散熱器設計工況和校核工況散熱器設計工況為額定功率工況，校核工況為最大扭矩工況。3.4 系統(tǒng)壓力為了提高本車的使用性能，因此選擇偏高的系統(tǒng)壓力，參考該發(fā)動機在國內(nèi)其它轎車上的使用

5、情況，確定為？kPa。3.5 散熱器的設計計算3.5.1 芯子正面面積a）依據(jù)發(fā)動機排量計算散熱器芯子正面面積：F±0.1+0.032Vn（1）式中：F芯子正面面積，m2；fV發(fā)動機排量，L。1式中V=1.343L12求得：F=0.1416m2fb)依據(jù)發(fā)動機最大功率計算散熱器芯子正面面積：F=(0.0027-0.0034)XN(2)fmax式中：N發(fā)動機最大功率；emax由于目前的技術進步，使用材料，制造工藝及結構設計均有很大進展，因此，系數(shù)取最小值為0.0027。式中N二？kWemax求得：F=？m2f從上述兩次計算可知，散熱器正面面積F只要大于？m2就可以滿足要求了。為f此在總

6、布置允許的空間尺寸范圍，并參考同類車型，選擇的散熱器參數(shù)為：芯寬？mm，芯高？mm，芯厚？mm，散熱器正面面積F二？mm2二？m2大于？m2，所以我們選f用的散熱器正面面積是滿足要求的。3.5.2 冷卻水管的選擇為了降低生產(chǎn)成本和利用現(xiàn)有工藝裝備，參考同類車型，冷卻水管斷面尺寸選用“？mmX？mm"的扁管，采用單排布置。3.5.3 散熱器散熱面積依據(jù)汽車設計手冊提供公式S二SxN比max式中：S散熱比面積，m2/kW。比S發(fā)動機散熱器散熱面積參考國內(nèi)外產(chǎn)品，確定S比為o.Mw根據(jù)求得：S=0.1XNemaxS=0.1X?S二？m2根據(jù)散熱器廠家提供的一些參數(shù)，波高為？mm的散熱帶，散

7、熱帶的波距為？mm,散熱帶條數(shù)？，波峰數(shù)？，帶寬為？mm。散熱帶與主片之間留有？mm-？mm之間的間隙。由已經(jīng)確定的芯高？mm.根據(jù)實際的散熱面積S=2S+Sft式中：S散熱面積，m2S散熱帶散熱面積，m2fS冷卻水管散熱面積，m2t1) 冷卻水管散熱面積StS二mxHxLx10-6t0式中：m一散熱水管數(shù)，m=n-1,n散熱帶條數(shù)。H一散熱器芯高，mmL一冷卻水管外周長，mm0S=？m2t2) 散熱帶散熱面積SfS=TxLxnx10-6f式中T芯厚，mm；L散熱帶展開長度，mm;n散熱帶條數(shù)，S=？m2fS=St+2Sf=?m2計算出來的散熱器散熱面積？m2大于？m2,選用的散熱面積滿足要求

8、.3.5.4校核計算最大扭矩工況下需要的散熱面積小于實際散熱面積，則說明散熱器的散熱能力在最大扭矩工況下也是足夠的。校核時，驗算散熱面積用下列公式：式中：kJ/h,S=Qmax1kxAt，“2；Q最大扭矩工況時發(fā)動機水套最大散熱量?maxi按下式計算：K散熱系數(shù)，kj/m?h°C。K=350kJ/mhC；oAt液氣平均溫差。At=twcptacptwcp散熱器冷卻水平均溫度tacp流經(jīng)散熱器的空氣的平均溫度。當系統(tǒng)壓力為？kPa時，twcp?C？C,twcp??？C而tacp=tai+0.5Ata其中：tai進風溫度，對于標準型冷卻系tai=40C（即等于沸騰風溫）Ata的計算則按下式

9、進行：式中Q最大扭矩工況時發(fā)動機水套最大散熱量，kJ/h；maxiFf散熱器的正面面積，m?；C空氣定壓比熱，C=1.0048kJ/mhC；PaPayxV一質(zhì)量風速，yxV=12kg/ms。aaaaAta=Qmax3600xFxCfPaxyxVaa8心？另B么tacp=tai+0.5Atatac=？CAt=twcptacp=？C那么S=Q/max1KxAt？m2從上面計算得出的最大扭矩工況需要的散熱面積為？m2。而實際的散熱面積為？m2,超過需要的散熱面積，這就說明新設計的散熱面積在最大扭矩工況下的散熱能力也是足夠的，可以滿足任何工況條件下散熱的需要。3.6 風扇參數(shù)設計選用軸流式薄片型風扇，

10、采用經(jīng)驗統(tǒng)計法來估算。3.6.1 風扇外徑的確定風扇外徑與發(fā)動機的放熱量、散熱器的散熱能力、冷卻系統(tǒng)的系統(tǒng)壓力等諸多因素有關。按散熱器芯部正面面積計算合理范圍：D二（0.80.93）（3）2為散式中F散熱器正面積，m2；散D=?m-?m2因此，選用的雙風扇直徑分別為？mm,不在以上計算值范圍內(nèi)，下面通過計算風扇風量來校核風扇選擇是否符合要求。3.6.2 風扇風量的確定1）按下式來確定所需風扇的風量V：QV 二水（4）Y xCxAtapa式中：Q發(fā)動機水套散熱量，？kj/h水V 空氣密度，1.2kg/m3aC空氣比熱，1.004kJ/（kg-°C）pAt進出散熱器的空氣溫度差，30&#

11、176;Ca帶入數(shù)值得：V =？m3/h1）迎面空氣速度v=V/S=？km/h，如果車速大于？km/h時，就可以滿足需求。發(fā)動機發(fā)出最大功率時，汽車的速度遠遠大于？km/h，此時迎面風即可滿足散熱要求.2）在車輛低速行駛時，發(fā)動機需要靠冷卻風扇來提供風量。所以采用最大扭矩工況來校核冷卻風扇風量是否能滿足要求。當發(fā)動機輸出最大扭矩時，發(fā)動機水套散熱量？kj/h，此時，所需的風扇風量VQV二水（4）Y xCxAtapa式中：Q發(fā)動機水套散熱量，？kj/h水丫一空氣密度，1.2kg/m3aC空氣比熱，1.004kJ/(kg-°C)pAt進出散熱器的空氣溫度差，30°Ca求得：V=？m3/h選用雙風扇，風量為？m3/h，能滿足風量？m3/h的要求。3.7計算結果表2冷卻系統(tǒng)參數(shù)散熱器量積2m?積2m?風扇徑外扇風A7寸英?mm?A7量時風O",扇