发动机冷却系统散热量确定及水箱、风扇参数确定方法

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1、发动机冷却系统散热量确定及水箱、风扇参数确定方法1.发动机冷却水散热量Φ（Kcal/h）冷却系应散发出去的热量与发动机的形式及功率大小有关。对于我厂6110系列增压中冷发动机，额定点工况下冷却水散热量约占燃料总发热量的22～25％，对于4D32发动机，该值约为25~30％。考虑到冷却系设计的安全性，一般取上限。2.水循环流量qv，w冷却水的循环流量是根据冷却系应散发出去的热量Φ，由热平衡方程计算：(Kcal/h)其中：Δtw为冷却水温差；在热平衡温度下，冷却水流经发动机的温升应等于冷却水流经水箱的温降。该值一般为6～12°C。ρw为冷却水密度；一般取1000Kg/m3

2、Cp，w为冷却水定压比热容，一般取1Kcal/(Kg.°C)1千卡（Kcal）=4186焦耳。。1兆焦（MJ）=1000000焦耳。。所以1MJ/kg=239Kcal/kg3.冷却空气体积流量qv,a冷却空气的流量，即冷却风扇的供风量，也是根据冷却系应散发出去的热量Φ，由热平衡方程计算：(Kcal/h）其中：Δta为冷却空气进出水散热器温升；该值一般为30°C。ρa为空气密度；一般取1.05~1.2Kg/m3Cp，a为空气定压比热容，一般取0.2393Kcal/(Kg.°C)4.风扇的选型设计风扇选型设计要有三个前提条件l冷却系统所需要风量（发动机厂提供）l冷却风道的

3、全气路阻力曲线（即风扇所需提供的静压头）（汽车厂提供）l可供选用的风扇特性曲线（某一转速下的压力与流量的关系）（风扇设计部门或制造厂提供）选择风扇时，首先在风扇性能曲线上找到冷却系统所需风量下的压力值，同时在全气路阻力曲线上找到该风量下气路阻力值。当前者大于后者时，系统可以稳定工作。同时还需综合考虑风扇的驱动功率、噪音水平、传动比、安装空间等因素。1.冷却水箱（散热器）的选型设计水箱选型设计注重的是水箱参数与冷却系统总体的匹配。选型设计时，除冷却系统对散热器设计要求（设计输入）都已经确定外，还要求有可供选用的散热器传热与阻力曲线。对散热器选型设计要求包括以下内容：l要

4、求散热器散走的热量ΦKw（考虑到散热器焊接质量、使用中形成的污垢、堵塞及其它不可预见因素所造成的散热能力下降，设计要求散热量应比要求散热量大10～15％）l热侧冷却水流量qv,wL/minl热侧冷却水入口温度tw1°Cl冷却空气流量qv,am3/ml冷却空气入口温度ta1°Cl水侧允许的阻力损失ΔpwkPal空气侧允许的阻力损失ΔpakPal散热器允许的空间安装尺寸供选用的散热器传热与阻力曲线应包括以下内容（水箱生产或设计部门提供）：l一定水流速（或流量）下，空气流速（或质量风速）与散热量（或传热系数）关系曲线l空气流速（或质量风速）与空气压力降曲线l水流速（流量）

5、与水侧阻力关系曲线发动机与整车冷却系匹配的一般步骤：1.计算（或试验测量）发动机冷却水散热量/发动机转速特性2.测量发动机冷却水流量/发动机转速特性3.计算发动机冷却水温升4.初步计算冷却空气体积流量5.初步进行风扇选型设计（如风扇与水泵同轴还需考虑水泵参数）6.根据整车布置需要初步确定水箱形式，计算或试验给定水箱传热系数K7.计算水箱散热面积S（Δt为水、空气平均温差，Δt＝（t进水+t出水）/2－（t进气＋t出气）/2）8.根据散热器允许的空间尺寸及散热面积确定散热器结构参数1.计算（或试验）校和设计散热器散热性能、水侧阻力、气侧阻力2.如均满足设计要求，选型结束

6、3.由于选型设计中设定了许多假定条件，同时对不同车型和使用地区环境条件的差异，在初步确定水箱、风扇参数后还需进行道路试验验证。以CA6DE1－24发动机为例：冷却水散热量Φ＝25％*P*q*HU＝0.25*176.5*220*10.2＝99000（Kcal/h）其中：P为额定功率（Kw），q为油耗率（g/Kw.h）,Hu为燃料低热值，柴油取10.2Kcal/g冷却水循环流量qv，w＝99000/(1000*1*8)=12.4m3/h=206l/min冷却空气体积流量qv,a＝99000/（1.2*0.2393*30）＝11492m3/h=3.192m3/s设计要求水箱

7、散热量：Φ散＝（1+15％）*Φ＝113850（Kcal/h）要求水箱水侧阻力：冷却水流量在200L/min时，小于40Kpa（试验数据）