冷却系统计算报告

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1、密级： 编号： 冷却系统计算报告项目名称：力帆新型三厢轿车设计开发 项目编号： ETF_TJKJ090_LFCAR 编制： 日期： 校对： 日期： 审核： 日期：批准： 日期：上海同济同捷科技股份有限公司目 录1. 系统概述22. 冷却系统设计的基础参数32.1 发动机参数32.2 发动机水套散热量32.3 散热器最大散热量32.4 沸腾风温32.5 散热器设计工况和校核工况42.6 系统压力43. 冷却系统的设计计算43.1 散热器的设计计算43.1.1 芯子正面面积43.1.2 冷却水管尺寸53.1.3 散热器芯厚53.1.4 散热器散热面积53.2 风扇参数设计73.2.1 风扇外径的确

2、定73.2.2 风扇风量的确定74. 冷却系统的参数列表8参 考 文 献91. 系统概述冷却系统通过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，以获得较高的动力性、经济性及可靠性。本车发动机冷却方式为闭式强制水冷系统。该车主要用于城市交通，路面状态较好，散热器承受的振动应力相对小一些。本系统中散热器采用封闭直流强制循环管带式散热器以提高散热能力，材料采用铝制，左右水室。设置膨胀水箱用来增加除气能力，散热器盖选用两挡旋开式以确保适当的系统压力。在本系统中散热器的上下部均设置两个橡胶减振垫, 以缓冲来自地面的振动和车架的扭曲变形等影响。连接发动机和散热器之间的管路采用橡胶管以

3、适应发动机与散热器之间因摆动产生的相对位移。本系统采用两个风扇，根据布置空间，一个为吸风式，布置在散热器左后侧；一个为吹风式，布置在散热器右前侧。由电机驱动这两个风扇，电动风扇装在护风罩上，电动风扇采用两级调速，在冷却液温度低时，低速转动；而在冷却液温度高时温控开关接通，使风扇高速转动。散热器、风扇及相关管路具体布置见下图所示：2. 冷却系统设计的基础参数本轿车选用Tritec1.6L发动机。2.1 发动机参数发动机型式Tritec1.6L缸径冲程(mmmm)77.085.8排量（L）1.6压缩比10.5配气机构SOHC气门数16最大功率kW/rpm85/6000最大扭矩Nm/rpm149/4

4、5002.2 发动机水套散热量依据汽车设计手册提供公式Q水=Q比Nemax （kJ/h）式中：Q比水套比散热量，kJ/(kWh)； Nemax发动机最大功率,kW。各参数取值如下：发动机为顶置气门汽油机,取Q比=1600 kJ/(kWh)；Nemax=85kW发动机水套散热量Q水=160085=136000（kJ/h）2.3 散热器最大散热量依据汽车设计手册提供公式Qmax=（1.11.25）Q水该车为轿车，根据使用经验系数取下限1.1。发动机散热器最大散热量Qmax=1.1136000=149600（kJ/h）2.4 沸腾风温选择标准型冷却系，沸腾风温为40。2.5 散热器设计工况和校核工况

5、设计工况点为额定工况，校核点选在最大扭矩工况。2.6 系统压力为提高本车的使用性能，因此选择较高的系统压力，参考该发动机在国内其它车上的使用情况，确定为110kPa。3. 冷却系统的设计计算3.1 散热器的设计计算3.1.1 芯子正面面积a) 依据汽车设计手册提供公式Ff00.1+0.032Vn式中：Ff0芯子正面面积，m2； Vn发动机排量，L。发动机散热器正面面积Ff00.1+0.0321.6=0.1512m2b) 依据汽车设计手册提供公式Ff0=（0.00270.0034）Nemax由于Nemax =85kW，系数取为0.0027。发动机散热器正面面积Ffo=0.002785=0.229

6、5 m2从上述两次计算可知，实际使用的散热器正面面积只要大于 0.2295m2就可以满足要求了。为此在总布置允许的空间尺寸范围，并参考同类车型，选用现有产品，确定芯宽和芯高如下：芯宽W672mm，芯高H353.4mm。则实际芯子正面面积Ff为Ff=WH=672353.4=237485mm20.237m2=3.3由以上计算可知，确定的散热器实际芯子正面面积比设计要求的大3.3，能够满足发动机的使用要求。3.1.2 冷却水管尺寸为了降低生产成本和利用现有工艺装备，参考同类车型，冷却水管尺寸选用“2.0526”的管子，即水管外周长L054.34mm。采用单排布置。3.1.3 散热器芯厚参考同类车型，

7、选取本车散热器芯厚T27mm。3.1.4 散热器散热面积依据汽车设计手册提供公式S0=S比Nemax式中：S0散热面积，m2；S比比散热面积，m2/kW 。参考国内外产品，确定S比为0.1m2/kW发动机散热器散热面积S0=0.185=8.5m2为了利用现有工艺装备，根据现有产品，采用波高为6.4mm的散热带，散热带的波距为2.3mm，带宽为27mm。散热带与主片之间留有3mm之间的间隙。由已经确定的芯高H353.4mm，通过以下计算确定散热带数和冷却水管数。散热带数n=（353.42.05）/（6.4+2.05）42，取n42则冷却水管在芯高方向排列数mn-141。则散热带的波峰数为：（67

8、23.02）/2.3299散热带展开长度L=3888.5mm，根据以上参数计算实际的散热面积S2Sf St式中：S散热面积，m2Sf散热带散热面积，m2St冷却水管散热面积，m2其中S fTLn10-6（m2）式中：T散热器芯厚，mm L散热带展开长度，mm n散热带条数。其中StmWL010-6（m2）式中：m冷却水管数， W散热器芯宽，mm L0冷却水管外周长，mm则S f273888.54210-64.41 m2St4167254.3410-61.50 m2 S10.32m2 21.4由以上计算可知，实际散热器散热面积比大于发动机要求散热面积大21.4，可以满足发动机的使用要求。3.2

9、风扇参数设计本车选择轴流式薄片型风扇，采用经验统计法来估算。3.2.1 风扇外径的确定依据汽车设计手册，风扇扫过的环形面积占散热器芯子正面面积的百分比应大于45。根据发动机的排量、芯子正面面积和总布置的布置空间，选用一个为吸风式风扇，布置在散热器左后侧；一个为吹风式风扇，布置在散热器右前侧，尺寸都为13英寸（风扇扇页直径D0.321m）。则风扇外径扫过的环行面积 S（m2）： S=0.162m268.445%，由以上计算可知，可以满足要求。3.2.2 风扇风量的确定按下式来确定风扇的风量V0 （m3/h）：式中：Qmax散热器最大散热量，kJ/h空气密度，kg/m3 空气比热， 进出散热器的空

10、气温度差以上各参数选择如下：Qmax149600kJ/h1.04kg/m31.004参考同类车型，取60代入后得V0=2387m3/h参考同类车型，确定两个风扇的风量如下：风压为6mmH2O时，单个风扇的风量V1500m3/h，则两个风扇风量之和V总3000 m3/h。 25.7由以上计算可知，实际确定的风扇总风量比发动机所需风量大25.7，满足使用要求。4. 冷却系统的参数列表散热器参数标准散热量149600kJ/h（41.6kW）散热器芯子规格672mm353.4mm27mm冷却水管尺寸2.05mm26mm散热器芯子正面面积0.237 m2散热器散热面积10.32m2风扇参数风扇风叶直径13英寸（D=321mm）单个风扇风量（风压为6mmH2O时）1500m3/h参 考 文 献1. 汽车工程手册编写组编. 汽车工程手册（设计篇）. 北京：机械工业出版社，