散热系统匹配计算分析方法

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1、汽车冷却系统匹配分析计算方法目录-11-一，概述……………………………………………………………….1二，汽车对冷却系统的要求………………………………………….2三，冷却系统选型布置…………………………………………….…2四，设计计算匹配…………………………………………………….6五，设计验证…………………………………………………………12一、概述冷却系的主要功用是把受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。匹配良好的冷却系统对整车的动力性，经济性都有着至关重要的作用。-11-冷却不足会导致发动机过热，产生许多不

2、良反映：发动机过热，进气系数下降，燃烧不正常（爆燃、早燃等），机油变质和烧损，零部件摩擦和磨损加剧（如活塞、活塞环和缸套咬伤，缸盖发生热疲劳裂纹等），引起发动机的动力性、经济性、可靠性全面恶化，最明显的症状则是我们平常所见的发动机开锅。冷却过度会导致发动机过冷，不良反映有：汽油机混合气形成不良，机油被燃油稀释；柴油机工作粗暴，散热损失增加，零部件磨损加剧（比正常工作温度工作时大好几倍），也会使发动机工作变坏。在冬天发动机启动后需要长时间热机。最终也导致整车的燃油经济性大打折扣。冷却系按照冷却介质不同可以分为风冷和水冷（图1-1），如果把发动

3、机中高温零件的热量直接散入大气而进行冷却的装置称为风冷系。而把这些热量先传给冷却水，然后再散入大气而进行冷却的装置称为水冷系。由于水冷系冷却均匀，效果好，而且发动机运转噪音小，目前汽车发动机上广泛采用的是水冷系。图1-1二、汽车对冷却系统的要求1、保证发动机在任何工况下工作在最佳温度范围；随着发动机技术水平的提高，现在发动机的最佳工作温度也有所提高，约85~1102、保证启动后发动机能在短时间内达到最佳温度范围；3、散热器散热效率高，可靠性好，寿命长；风扇（主要是电子扇）运转可靠，噪声小，消耗功率低；水泵尽量小的消耗发动机功率。-11-4、

4、体积小，重量轻，成本低，可靠性好；6、拆装、维修方便。三、冷却系统布置选型（一）冷却系统结构1、分类：液体冷却蒸发冷却简单蒸发冷却以加注冷却液来补偿冷却介质蒸发损失的蒸发冷却。带辅助水箱的蒸发冷却用辅助水箱补充冷却介质的蒸发冷却。带冷凝器的蒸发冷却蒸发的冷却介质在冷凝器中凝结后，通。过冷却回路流回到发动机加水箱的蒸发冷却。循环冷却对流冷却利用热虹吸作用使冷却液自然循环的冷却方式。强制冷却开式强制冷却冷却介质不进行再循环的强制。冷却方式。单循环强制冷却冷却介质在冷却水箱、冷却塔、管式冷却器、散热器等中进行冷却的强制冷却方式。双循环强制冷却利用

5、副回路（外循环）中的冷却液在热交换器中对发动机冷却介质进行再冷却的强制冷却方式。空气冷却自然空气冷却利用自然空气循环的冷却方式。强制空气冷却利用风扇迫使空气循环的冷却方式。2、常用结构：冷却水强制循环冷却方式主要零部件：发动机水套、水泵、节温器、散热器、风扇以及连接管路。工作原理：散热器上水室兼起膨胀水箱或者补偿水箱的作用。注意事项：为保证冷却系统排气顺畅，加水充分，排水彻底，散热器的上水室加水口处为冷却系统的最高点，下水室出水口为冷却系的最低点。同时，为满足发动机排气、冷却液膨胀蒸发和冷却系统补水的需要，上水室要有足够的空间。其结构如（图

6、1）。-11-（图1）（1）带补偿水桶结构。（图2）组成：发动机水路、水泵、节温器、散热器、风扇、补偿水桶以及连接管路。原理：发动机温度升高后，冷却液受热膨胀，冷却系统内部压力升高，散热器压力盖出气阀开启排气。随着压力的持续升高，冷却系统内部气体排尽，冷却液开始外溢并流入补偿水桶内。当冷却液温降低后，系统内冷却液体积减小，压力下降，散热器压力盖进气阀开启，补偿水桶内的冷却液会被重新被吸回冷却系。注意事项：为保证冷却系统内的气体能够全部排除，散热器的加水口及下水室应处在冷却系统（补偿水桶出外）的最高点及最低点。补偿水桶到散热器的连接管路要密封

7、紧密。另外，补偿水桶还要有足够的容量和膨胀空间。（2）带膨胀水箱结构。（图3）组成：发动机水路、水泵、节温器、散热器、风扇、膨胀水箱以及连接管路。原理：膨胀水箱布置在冷却系统的最高点，系统压力盖安装在膨胀水箱上，系统直接通过膨胀水箱排气和补水。注意事项：因包括膨胀水箱在内的整个系统压力一样，所以各连接管路一定要密封紧密。膨胀水箱要有足够的抗压能力和空间。散热器的最高点可以低于发动机。-11-（图2）（图3）注：以上结构中，发动机排气都必不可少，否则：1，如排气不号，残存空气会对发动机内壁造成气蚀，影响发动机性能。2，因发动机水套空气的存在导

8、致散热不均匀，散热效果不良，最终影响发动机的正常工作。3，有可能导致整车暖风不热，因暖风系统和散热系统大都是联通的，及传热，储存热量的介质都是冷却液，发动机内残存的空气很容易进入