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1、编号:发动机冷却系统设计计算报告工程名称： 工程弋码： 1 概述.1.1 任务来源 .1.2 冷却系统根本介绍 .1.3 汽车冷却系统的构造简图 .1.4 计算的目的 .2 冷却系统设计的输入条件.3 冷却系统的设计计算 .3.1 发动机水套散热量 Q 水.3.2 散热器最大散热量 .3.3 散热器设计工况和校核工况 .3.4 系统压力 .3.5 散热器的设计计算 .3.5.1 芯子正面面积 .3.5.2 冷却水管的选择 .3.5.3 散热器散热面积 .3.6 风扇参数设计 .3.6.1 风扇外径确实定.3.6.2 风扇风量确实定 .3.7 计算结果 .4 结论及分析.参 考 文 献.1111
2、111222223345错误！未定义书签。7错误！未定义书签。错误！未定义书签。发动机冷却系统设计计算报告1 概述1.1 任务来源依据？工程整车开发合同，在对样车进展逆向开发的根底上，动力总成选用三 阳？ 发动机，青山？手动变速器，其它发动机附件及各系统，参考标杆车及国内同 类汽车底盘构造，进展选型和设计。1.2 冷却系统根本介绍冷却系统由散热器、电子风扇、膨胀水壶等零部件组成。其功能是对发动机进行强制冷却，保证发动机能始终处于最适宜的温度状态下工作，以便获得较高的动力性、经济性及牢靠性。本车的发动机冷却系统为闭式强制水冷系统。1.3 汽车冷却系统的构造简图汽车冷却系统构造简图见图 1？图 1
3、 ：冷却系统1.4 计算的目的通过计算确定散热器芯部的几何尺寸及风扇的风量及外径2 冷却系统设计的输入条件表 1 SK-L1 冷却系统设计根本参数发动机型式排量L 压缩比额定功率kW / r/min 最大扭矩(N m ) / (r/min )？3 冷却系统的设计计算3.1 发动机水套散热量 Q水1） 发动机输出最大功率时, 发动机水套散热量 Q= ？ kJ/h发动机厂家供给的 数水据.2） 发动机输出最大扭矩时, 最大功率为？ kW,发动机发动机厂家不能供给 Q 比 ,依据阅历值 Q 比=2200kJ/kW.h，由于 Q 水 1 9 比 Nmax汽车设计手册,发动机水套1散热量 Q=?水3.2
4、 散热器最大散热量依据使用实践，散热器使用一段时间后，散热力量会有所降低。同时，通过散 热器的气流，受散热器周边环境的影响，会产生气流分布不均现象，从而也会引起 散热器散热力量削减。充分考虑上述因素。故散热器最大散热量 应比 Q 大 10%-Qax水25%Q1max 二1.25 Q水轻型车和轿车取下限，中型以上的车辆和工程车取上限。本车为轿车限。Q= 1.1 Qmax水1） 发动机输出最大功率时,发动机水套散热量 Q=?水， 故取下?Q=kJ/hmax12） 发动机输出最大扭矩时，发动机水套散热量Q=? kJ/h水?Q=kJ/hmax13.3 散热器设计工况和校核工况散热器设计工况为额定功率工
5、况，校核工况为最大扭矩工况。3.4 系统压力为了提高本车的使用性能，因此选择偏高的系统压力，参考该发动机在国内其 它轿车上的使用状况，确定为？3.5 散热器的设计计算3.5.1 芯子正面面积kPa。a依据发动机排量计算散热器芯子正面面积：F 0.1+0.032Vn1式中： F芯子正面面积，m；2fV 1发动机排量，L。式中V1求得:F=0.1416 m 2fb)依据发动机最大功率计算散热器芯子正面面积：F=( 0.0027-0.0034)X NU(2)f式中： N发动机最大功率；ema式中N= ？emakV求得：F=？ m2f由于目前的技术进步，使用材料，制造工艺及构造设计均有很大进展，因此，
6、 系数取最小值为 0.0027。从上述两次计算可知，散热器正面面积 F 只要大于？ m 就可以满足要求了。为 此f在总布置允许的空间尺寸范围， 并参考同类车型，选择的散热器参数为：芯宽？ mm 芯高？ mm 芯厚？ mm 散热器正面面积 F=? mm=? m2 大于？ m，所以我们选 用的散热f器正面面积是满足要求的。3.5.2 冷却水管的选择为了降低生产本钱和利用现有工艺装备，参考同类车型，冷却水管断面尺寸选 用“？mmX? mm”的扁管，承受单排布置。3.5.3 散热器散热面积依据汽车设计手册供给公式S = SN比max比。式中：S散热比面积，m/kWS发动机散热器散热面积比参考国内外产品
7、，确定 S为 0.1m2/kWS根=据0.1max求得:S=0.X1？S=依据散热器厂家供给的一些参数 , 波高为？ mr 的散热带，散热带的波距为？ mm散热带条数？，波峰数？，带宽为？间 mm 散热带与主片之间留有？ mm? mr 之间的隙。由已经确定的芯高？ mm. 依据实际的散热面积S=2S Sft式中：S散热面积，mS 散热带散热面积，mfS 冷却水管散热面积，m9t1） 冷却水管散热面积 Stt0S = m H L10“6式中： m 散热水管数，m=n-1,n 散热带条数H散热器芯高，mmL冷却水管外周长，mm0St=？ m22） 散热带散热面积 SffS 二T Ln 10式中T芯
8、厚，mmL散热带开放长度，mm; n散热带条数，S =？ m2f2S= St+ 2Sf = ？ m计算出来的散热器散热面积？ m2 大于？ m2,选用的散热面积满足要求.3.5.4 校核计算最大扭矩工况下需要的散热面积小于实际散热面积，则说明散热器的散热力量在最大扭矩工况下也是足够的。校核时，验算散热面积用以下公式：m2；S= Qmaxi式中:Q-最大扭矩工况时发动机水套最大散热量?maxi按下式计算:kJ/h ,K散热系数，kJ/卅.h C。K = 350kJ/ m2 hC；。.:t -液气平均温差。.t = twcp tacptwcp-散热器冷却水平均温度tacp-流经散热器的空气的平均温
9、度。当系统压力为？ kPa 时，twcp ?C？ C ,twcp 取？ C而 tacp =ta1 0.5. ：ta其中：tai进风温度，对于标准型冷却系 tai = 40 C 即等于沸腾风温 Ata 的计算则按下式进展：Q式中最大扭矩工况时发动机水套最大散热量，maxiF散热器的正面面积，m?；fPaPaaC空气定压比热，C二 1.0048 kJ/ mhC；kJ/h ；V质量风速，aaV= 12 kg/ tf SQmax13600 Ff CPa那么 tacp 二 ta1 05 ：tat a c = ？Ct = twcp tacp=？ C那么 S，max1K 氏m2从上面计算得出的最大扭矩工况需
10、要的散热面积为？ m2。而实际的散热面积 为？ m2, 超过需要的散热面积，这就说明设计的散热面积在最大扭矩工况 下的散热力量也是足够的，可以满足任何工况条件下散热的需要。3.6 风扇参数设计选用轴流式薄片型风扇，承受阅历统计法来估算。3.6.1 风扇外径确实定风扇外径与发动机的放热量、散热器的散热力量、冷却系统的系统压力等诸多因素有关。按散热器芯部正面面积计算合理范围：D (0.8 0.93) F散(3)式中F散2冃攵热器止面积，m.D=？ m-？ m2因此，选用的双风扇直径分别为？ mm 不在以上计算值范围内，下面通过计算 风扇风量来校核风扇选择是否符合要求。362 风扇风量确实定1按下式
11、来确定所需风扇的风量 V:V =Q水apC 也式中：Q水一发动机水套散热量，？ kJ/h3空气密度，1.2kg/maC 空气比热，1.004 kJ/kg Cp兀一进出散热器的空气温度差，30 C带入数值得：V =？ m3/h1） 迎面空气速度 v=V/S=? km/h，假设车速大于？ km/h 时，就可以满足需求。 发动机发出最大功率时，汽车的速度远远大于？ .km/h,此时迎面风即可满足散 热要求Q2） 在车辆低速行驶时，发动机需要靠冷却风扇来供给风量。所以承受最大扭 矩工况来校核冷却风扇风量是否能满足要求。当发动机输出最大扭矩时，发动 机水套散热量？ kJ/h， 此时，所需的风扇风量 V水
12、Ctapa式中:Q一发动机水套散热量，？kJ/h水1.2kg/m空气密度,apC 空气比热，1.004 kJ/(kg C)兀一进出散热器的空气温度差，30 C求得:V =？ m/h3选用双风扇，风量为？ m3/h，能满足风量？ m3/h 的要求。3.7 计算结果厂提家供17散热器K散m积?器m2m器热积散散面扇径风外2m ?m ? z( 英 m?风扇? 3m/h风扇、数个个?表 2 冷却系统参数4 结论及分析通过计算冷却系统性能参数，是能满足对发动机散热性能要求的参考文献1 汽车工程手册编辑委员会编汽车工程手册设计篇.第一版.北京：人民交通出版 社，2023.62 长春汽车争论所编.汽车设计手册.发动机.附件卷.1998.5 GB7258-2023机动车运行安全技术条件3 汽车设计手册.北京：机械工业出版社，2023.6