冷卻系統(tǒng)計(jì)算報(bào)告

1、密級：編號:冷卻系統(tǒng)計(jì)算報(bào)告項(xiàng)目名稱：力帆新型三廂轎車設(shè)計(jì)開發(fā)項(xiàng)目編號：ETFTJKJ090LFCAR編制：日期：校對：日期：審核：日期：批準(zhǔn)：日期：上海同濟(jì)同捷科技股份有限公司1. 目錄系統(tǒng)概述2冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)參數(shù)31.1 發(fā)動機(jī)參數(shù)31.2 發(fā)動機(jī)水套散熱量31.3 散熱器最大散熱量31.4 沸騰風(fēng)溫31.5 散熱器設(shè)計(jì)工況和校核工況42. 系統(tǒng)壓力4冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算42.1.1 散熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算4芯子正面面積4冷卻水管尺寸5散熱器芯厚5散熱器散熱面積51. 風(fēng)扇參數(shù)設(shè)計(jì)7風(fēng)扇外徑的確定7風(fēng)扇風(fēng)量的確定7冷卻系統(tǒng)的參數(shù)列表8參考文獻(xiàn)9系統(tǒng)概述冷卻系統(tǒng)通過對發(fā)動機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，保證發(fā)動

2、機(jī)能始終處于最適宜的溫度狀態(tài)下工作，以獲得較高的動力性、經(jīng)濟(jì)性及可靠性。本車發(fā)動機(jī)冷卻方式為閉式強(qiáng)制水冷系統(tǒng)。該車主要用于城市交通，路面狀態(tài)較好，散熱器承受的振動應(yīng)力相對小一些。本系統(tǒng)中散熱器采用封閉直流強(qiáng)制循環(huán)管帶式散熱器以提高散熱能力，材料采用鋁制，左右水室。設(shè)置膨脹水箱用來增加除氣能力，散熱器蓋選用兩擋旋開式以確保適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)壓力。在本系統(tǒng)中散熱器的上下部均設(shè)置兩個橡膠減振墊，以緩沖來白地面的振動和車架的扭曲變形等影響。連接發(fā)動機(jī)和散熱器之間的管路采用橡膠管以適應(yīng)發(fā)動機(jī)與散熱器之間因擺動產(chǎn)生的相對位移。本系統(tǒng)采用兩個風(fēng)扇，根據(jù)布置空間，一個為吸風(fēng)式，布置在散熱器左后側(cè)；一個為吹風(fēng)式，布置在

3、散熱器右前側(cè)。由電機(jī)驅(qū)動這兩個風(fēng)扇，電動風(fēng)扇裝在護(hù)風(fēng)罩上，電動風(fēng)扇采用兩級調(diào)速，在冷卻液溫度低時，低速轉(zhuǎn)動；而在冷卻液溫度高時溫控開關(guān)接通，使風(fēng)扇高速轉(zhuǎn)動。散熱器、風(fēng)扇及相關(guān)管路具體布置見下圖所示：2. 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)參數(shù)2.1 本轎車選用Tritec1.6L發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)參數(shù)發(fā)動機(jī)型式Tritec1.6L缸徑x沖程(mnn<mm)477.0x85.8排量(L)1.6壓縮比10.5配氣機(jī)構(gòu)SOHC氣門數(shù)16最大功率kW/rpm85/6000最大扭矩Nm/rpm149/45002.2 發(fā)動機(jī)水套散熱量依據(jù)汽車設(shè)計(jì)手冊提供公式Q水=。比XNmax(kJ/h)式中：Q比一一水套比散熱量，kJ

4、/(kW-h);Nemax發(fā)動機(jī)最大功率，kW。各參數(shù)取值如下：發(fā)動機(jī)為頂置氣門汽油機(jī)，取Q比=1600kJ/(kW-h);Nmax=85kW2.3 發(fā)動機(jī)水套散熱量Q水=1600X85=136000(kJ/h)散熱器最大散熱量依據(jù)汽車設(shè)計(jì)手冊提供公式Qnax=(1.11.25)Q水2.4 該車為轎車，根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)取下限1.1。發(fā)動機(jī)散熱器最大散熱量Qnax=1.1X136000=149600(kJ/h)沸騰風(fēng)溫選擇標(biāo)準(zhǔn)型冷卻系，沸騰風(fēng)溫為40C。2.5 散熱器設(shè)計(jì)工況和校核工況設(shè)計(jì)工況點(diǎn)為額定工況，校核點(diǎn)選在最大扭矩工況。2.6 系統(tǒng)壓力為提高本車的使用性能，因此選擇較高的系統(tǒng)壓力，參考

5、該發(fā)動機(jī)在國內(nèi)其它車上的使用情況，確定為110kPa。a) 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算散熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算芯子正面面積依據(jù)汽車設(shè)計(jì)手冊提供公式Ff0>0.1+0.032Vn式中：Ff0一芯子正面面積，m2；Vn一發(fā)動機(jī)排量，L。b) 發(fā)動機(jī)散熱器正面面積Ff0>0.1+0.032x1.6=0.1512m2依據(jù)汽車設(shè)計(jì)手冊提供公式Ff0=(0.00270.0034)Mmax由于Nbmax=85kW,系數(shù)取為0.0027。發(fā)動機(jī)散熱器正面面積Ffo=0.0027X85=0.2295m2從上述兩次計(jì)算可知，實(shí)際使用的散熱器正面面積只要大于0.2295m2就可以滿足要求了。為此在總布置允許的空間尺寸范

6、圍，并參考同類車型，選用現(xiàn)有產(chǎn)品，確定芯寬和芯高如下：芯寬W=672mm芯高H=353.4mm則實(shí)際芯子正面面積Ff為_22Ff=W<H=672353.4=237485me0.237mFfFf。100%=3.3%2.6.1 由以上計(jì)算可知，確定的散熱器實(shí)際芯子正面面積比設(shè)計(jì)要求的大3.3%，能夠滿足發(fā)動機(jī)的使用要求冷卻水管尺寸為了降低生產(chǎn)成本和利用現(xiàn)有工藝裝備，參考同類車型，冷卻水管尺寸選用“2.05X26”的管子，即水管外周長L°q54.34mm采用單排布置。2.6.2 散熱器芯厚2.6.3 參考同類車型，選取本車散熱器芯厚T=27mm散熱器散熱面積依據(jù)汽車設(shè)計(jì)手冊提供公式S

7、0=S比,Ntmax式中：S0一散熱面積，m2;S比一比散熱面積，m/kW。參考國內(nèi)外產(chǎn)品，確定S比為0.1m2/kW發(fā)動機(jī)散熱器散熱面積Sc=0.1X85=8.5書為了利用現(xiàn)有工藝裝備，根據(jù)現(xiàn)有產(chǎn)品，采用波高為6.4mm的散熱帶，散熱帶的波距為2.3mm帶寬為27mm散熱帶與主片之間留有3m屹間的間隙。由已經(jīng)確定的芯高H=353.4mm通過以下計(jì)算確定散熱帶數(shù)和冷卻水管數(shù)。散熱帶數(shù)n=(353.4+2.05)/(6.4+2.05)42,取n=42則冷卻水管在芯高方向排列數(shù)gn-1=41。則散熱帶的波峰數(shù)為：(6723.0X2)/2.3299散熱帶展開長度L=3888.5mm根據(jù)以上參數(shù)計(jì)算實(shí)

8、際的散熱面積S=2Sf+St式中：S一散熱面積，m2S一散熱帶散熱面積，m2S一冷卻水管散熱面積，m2其中Sf=TLnXI。6(m2)式中：T一散熱器芯厚，mmL一散熱帶展開長度，mmn一散熱帶條數(shù)。其中St=mWL10-6(m2)式中：mL冷卻水管數(shù)，W一散熱器芯寬，mmL°冷卻水管外周長，mm貝USf=27x3888.5x42x10-64.41m2St=41x672x54.34x10-61.50m2S=10.32m2-S0100%=10.328.5100%=214%S08.5由以上計(jì)算可知，實(shí)際散熱器散熱面積比大于發(fā)動機(jī)要求散熱面積大21.4%,可以滿足發(fā)動機(jī)的使用要求。2.7

9、風(fēng)扇參數(shù)設(shè)計(jì)本車選擇軸流式薄片型風(fēng)扇，采用經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法來估算。3.2.1風(fēng)扇外徑的確定依據(jù)汽車設(shè)計(jì)手冊，風(fēng)扇掃過的環(huán)形面積占散熱器芯子正面面積的百分比應(yīng)大于45%。根據(jù)發(fā)動機(jī)的排量、芯子正面面積和總布置的布置空間，選用一個為吸風(fēng)式風(fēng)扇，布置在散熱器左后側(cè)；一個為吹風(fēng)式風(fēng)扇，布置在散熱器右前側(cè)，尺寸都為13英寸（風(fēng)扇扇頁直徑A0.321m）。則風(fēng)扇外徑掃過的環(huán)行面積s（m2）：-2S-2D2214159260.3210.162m244S0162一100%=0162100%=68.4%>45%Ff0.237由以上計(jì)算可知，可以滿足要求。3.2.2 風(fēng)扇風(fēng)量的確定按下式來確定風(fēng)扇的風(fēng)量vo（m/

10、h）：V。Qmaxcta=pa式中:CU一散熱器最大散熱量，kJ/ha一空氣密度，kg/m3Cp一空氣比熱，kJ/(kgC)ta一進(jìn)出散熱器的空氣溫度差以上各參數(shù)選擇如下：Q-149600kJ/h3a1.04kg/mCp1.004kJ/(kgC)ta一參考同類車型，取60C代入后得V0=2387m/h參考同類車型，確定兩個風(fēng)扇的風(fēng)量如下：風(fēng)壓為6mmHO時，單個風(fēng)扇的風(fēng)量V=1500n3/h,則兩個風(fēng)扇風(fēng)量之和V總=3000m3/h。VVl100%=30002387100%=25.7%V。2387由以上計(jì)算可知，實(shí)際確定的風(fēng)扇總風(fēng)量比發(fā)動機(jī)所需風(fēng)量大25.7%,滿足使用要求。3. 冷卻系統(tǒng)的參數(shù)列表散熱器參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)散熱量149600kJ/h(41.6kW)散熱器芯子規(guī)格67