CN113588312A - 一种风冷散热器高原低气压性能模拟试验装置 - Google Patents

一种风冷散热器高原低气压性能模拟试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于风冷散热器性能试验技术领域，具体涉及一种风冷散热器高原低气压性能模拟试验装置，其包括低气压试验舱、抽真空系统、冷却风侧供给系统、热侧供给系统、制冷系统、数据采集系统和控制系统。该装置将风冷散热器放置于气压、温度等环境参数随海拔高度变化可任意调节的密封舱室内，根据要求调整环境变量至规定的数值后，测量得到散热器在该环境参数下的性能参数。可复现自然条件，可模拟极值环境条件，不受时间、地点、季节及天气限制，可节省经费和时间等；因此具有投资少、简便实用、方便制造、安装周期短、见效快、模拟效果好、精度高、并能模拟不同海拔高度的大气压力。

Description

一种风冷散热器高原低气压性能模拟试验装置
技术领域
本发明属于风冷散热器性能试验技术领域，具体涉及一种风冷散热器高原低气压性能模拟试验装置。
背景技术
目前车辆散热系统设计中由于高原环境考虑不足，在高原经常出现散热系统效能下降而导致发动机水温报警，极大影响车辆的机动性，严重时还会造成发动机拉缸的故障，导致车辆在高原机动性和环境适应能力差。
散热器是车辆散热系统核心部件之一。目前散热器散热性能通常采用基于国标GB/T 10505-2005进行风洞试验测试得到。然而，在高原地区由于大气压力、空气密度降低，流经散热器的空气质量流量随海拔的升高逐渐降低，目前只是定性分析散热器的散热能力变差，而要定量以及准确的得到散热器在高原的性能数据，需要进行高原环境散热器散热性能摸底试验，以提高散热系统在高原环境下的适应性，确保发动机可靠工作。
为了探索研究风冷散热器在高原与平原地区各性能指标之间差异及原因、匹配设计关系，需要大量的数据分析研究。风冷散热器高原性能试验在车辆领域是空白项目，没有任何实际数据可依靠。因此建设散热器高原模拟条件，开展高原散热器性能特性研究，对于提升汽车零部件基础技术能力来讲是十分必要的。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：为了克服上述现有技术的不足，如何提供一种风冷散热器高原低气压性能模拟试验装置。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种风冷散热器高原低气压性能模拟试验装置，所述风冷散热器高原低气压性能模拟试验装置包括：低气压试验舱、抽真空系统、冷却风侧供给系统、热侧供给系统、制冷系统、数据采集系统和控制系统；其中，
所述低气压试验舱包括：试验舱、试验件安装台、环形风道；所述试验件安装台、环形风道均设置于试验舱内部；所述环形风道用于形成密闭的模拟风道，风冷散热器安装于试验件安装台上，风冷散热器的进风口和出风口分别与模拟风道出风口和进风口相通，风冷散热器的迎风面对准模拟风道的进风口；在所述模拟风道的进出风口处均设有温度传感器、压力传感器、流量传感器；
所述抽真空系统包括：真空泵组和调节阀；所述抽真空系统通过管路与低气压试验舱连接；工作过程中，通过启动真空泵组，同时打开真空泵组管路上的调节阀，从而对低气压试验舱内抽真空；
所述冷却风侧供给系统包括：风机、电机和节流装置，风机设置在模拟风道上，由电机直接驱动；通过调整风机风扇的转速或节流装置的开度，从而调整模拟风道内流经风冷散热器的风量大小；
所述热侧供给系统包括：电加热装置、泵、电机、节流阀门、管路，泵由电机直接驱动；所述电加热装置用于对风冷散热器热侧介质进行加热，所述泵用于对风冷散热器热侧介质的热量进行输运；所述热侧供给系统通过管路连接风冷散热器，管路上设置节流阀门；所述热侧供给系统通过调整电加热装置的工作功率、泵的转速或节流装置开度，从而实现对风冷散热器热侧介质的加热量、流量、温度的控制；
所述制冷系统包括：散热模块、冷却水泵、电机、节流阀门、管路，冷却水泵由电机直接驱动；所述制冷系统用于对流经风冷散热器后的热空气进行冷却；所述制冷系统通过调节冷却水泵的转速，来改变流经散热模块的冷却水流量，或调节冷却水温度，控制散热模块散热量，以降低流经风冷散热器后的热空气的温度；
所述数据采集系统用于采集模拟风道内温度传感器、压力传感器、流量传感器的温度信号、压力信号、流量信号，从而获得在不同低气压环境参数条件下，风冷散热器部件准确的性能参数；
所述控制系统，通过控制包括电机、电加热装置在内的可调控部件，实现对温度信号、压力信号、流量信号参数的控制。
其中，所述低气压试验舱设置为完全密闭，且设置为当内部压力小于外部大气压时具有一定的承载能力。
其中，所述低气压试验舱设置为与外界大气连通，为形成密闭空间，在试验舱、管路相关的连接部位处采用密封胶条实施防泄漏措施。
其中，所述低气压试验舱内部与外部均包裹有隔热材料，以减少热损失，提高试验精度。
其中，所述低气压试验舱内的模拟风道上装有压力传感器，会实时显示舱内压力变化，通过调节阀门可对压舱内压力的调节，实现模拟高原低气压环境的功能。
其中，所述风冷散热器部件准确的性能参数包括：换热性能曲线参数和阻力性能曲线参数。
其中，所述风冷散热器的迎风面风速范围在0～20m/s范围内。
其中，所述试验舱内的环境温度控制范围在-43-50℃之内。
其中，所述试验舱内的绝对压力控制范围在101kPa-48kPa之内，以模拟从海平面到5000m海拔高度的环境。
其中，所述装置能够方便测试空空中冷、水散热器、油散热器及各种复合式散热器的散热性能，经模拟风道配套各个系统进行数据量化采集，将采集的各种数据经过集约处理，直观反应散热器在不同海拔高度、不同进风温度状态下的散热性能变化。
(三)有益效果
与现有技术相比较，本发明风冷散热器高原低气压性能模拟试验装置将风冷散热器放置于气压、温度等环境参数随海拔高度变化可任意调节的密封舱室内，根据要求调整环境变量至规定的数值后，测量得到散热器在该环境参数下的性能参数。可复现自然条件，可模拟极值环境条件，不受时间、地点、季节及天气限制，可节省经费和时间等；因此具有投资少、简便实用、方便制造、安装周期短、见效快、模拟效果好、精度高、并能模拟不同海拔高度的大气压力。
综上，本发明提供一种风冷散热器高原低气压性能模拟试验装置，该试验装置将高原自然环境条件(气压、温度等)模拟于试验装置内，从而提供了一种在平原地区可模拟高原不同地区海拔高度环境，并能进行风冷散热器性能试验的风冷散热器高原低气压性能模拟试验装置。
附图说明
图1为本发明风冷散热器高原低气压性能模拟试验装置的原理示意图。
其中，1-试验舱、2-试验件安装台、3-环形风道、4-调节阀、5-真空泵、6-电机、7-风机、8-泵、9-冷却塔、10-制冷器、11-水箱、12-电加热装置、13-压力传感器、14-温度传感器、15-流量传感器。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决上述技术问题，本发明提供一种风冷散热器高原低气压性能模拟试验装置，如图1所示，所述风冷散热器高原低气压性能模拟试验装置包括：低气压试验舱、抽真空系统、冷却风侧供给系统、热侧供给系统、制冷系统、数据采集系统和控制系统；其中，
所述低气压试验舱包括：试验舱、试验件安装台、环形风道；所述试验件安装台、环形风道均设置于试验舱内部；所述环形风道用于形成密闭的模拟风道，风冷散热器安装于试验件安装台上，风冷散热器的进风口和出风口分别与模拟风道出风口和进风口相通，风冷散热器的迎风面对准模拟风道的进风口；在所述模拟风道的进出风口处均设有温度传感器、压力传感器、流量传感器；
所述抽真空系统包括：真空泵组和调节阀；所述抽真空系统通过管路与低气压试验舱连接；工作过程中，通过启动真空泵组，同时打开真空泵组管路上的调节阀，从而对低气压试验舱内抽真空；
所述冷却风侧供给系统包括：风机、电机和节流装置，风机设置在模拟风道上，由电机直接驱动；通过调整风机风扇的转速或节流装置的开度，从而调整模拟风道内流经风冷散热器的风量大小；
所述热侧供给系统包括：电加热装置、泵、电机、节流阀门、管路，泵由电机直接驱动；所述电加热装置用于对风冷散热器热侧介质进行加热，所述泵用于对风冷散热器热侧介质的热量进行输运；所述热侧供给系统通过管路连接风冷散热器，管路上设置节流阀门；所述热侧供给系统通过调整电加热装置的工作功率、泵的转速或节流装置开度，从而实现对风冷散热器热侧介质的加热量、流量、温度的控制；
所述制冷系统包括：散热模块、冷却水泵、电机、节流阀门、管路，冷却水泵由电机直接驱动；所述制冷系统用于对流经风冷散热器后的热空气进行冷却；所述制冷系统通过调节冷却水泵的转速，来改变流经散热模块的冷却水流量，或调节冷却水温度，控制散热模块散热量，以降低流经风冷散热器后的热空气的温度；
所述数据采集系统用于采集模拟风道内温度传感器、压力传感器、流量传感器的温度信号、压力信号、流量信号，从而获得在不同低气压环境参数条件下，风冷散热器部件准确的性能参数；
所述控制系统，通过控制包括电机、电加热装置在内的可调控部件，实现对温度信号、压力信号、流量信号参数的控制。
其中，所述低气压试验舱设置为完全密闭，且设置为当内部压力小于外部大气压时具有一定的承载能力。
其中，所述低气压试验舱设置为与外界大气连通，为形成密闭空间，在试验舱、管路相关的连接部位处采用密封胶条实施防泄漏措施。
其中，所述低气压试验舱内部与外部均包裹有隔热材料，以减少热损失，提高试验精度。
其中，所述低气压试验舱内的模拟风道上装有压力传感器，会实时显示舱内压力变化，通过调节阀门可对压舱内压力的调节，实现模拟高原低气压环境的功能。
其中，所述风冷散热器部件准确的性能参数包括：换热性能曲线参数和阻力性能曲线参数。
其中，所述风冷散热器的迎风面风速范围在0～20m/s范围内。
其中，所述试验舱内的环境温度控制范围在-43-50℃之内。
其中，所述试验舱内的绝对压力控制范围在101kPa-48kPa之内，以模拟从海平面到5000m海拔高度的环境。
其中，所述装置能够方便测试空空中冷、水散热器、油散热器及各种复合式散热器的散热性能，经模拟风道配套各个系统进行数据量化采集，将采集的各种数据经过集约处理，直观反应散热器在不同海拔高度、不同进风温度状态下的散热性能变化。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种风冷散热器高原低气压性能模拟试验装置，其特征在于，所述风冷散热器高原低气压性能模拟试验装置包括：低气压试验舱、抽真空系统、冷却风侧供给系统、热侧供给系统、制冷系统、数据采集系统和控制系统；其中，
所述低气压试验舱包括：试验舱、试验件安装台、环形风道；所述试验件安装台、环形风道均设置于试验舱内部；所述环形风道用于形成密闭的模拟风道，风冷散热器安装于试验件安装台上，风冷散热器的进风口和出风口分别与模拟风道出风口和进风口相通，风冷散热器的迎风面对准模拟风道的进风口；在所述模拟风道的进出风口处均设有温度传感器、压力传感器、流量传感器；
所述抽真空系统包括：真空泵组和调节阀；所述抽真空系统通过管路与低气压试验舱连接；工作过程中，通过启动真空泵组，同时打开真空泵组管路上的调节阀，从而对低气压试验舱内抽真空；
所述冷却风侧供给系统包括：风机、电机和节流装置，风机设置在模拟风道上，由电机直接驱动；通过调整风机风扇的转速或节流装置的开度，从而调整模拟风道内流经风冷散热器的风量大小；
所述热侧供给系统包括：电加热装置、泵、电机、节流阀门、管路，泵由电机直接驱动；所述电加热装置用于对风冷散热器热侧介质进行加热，所述泵用于对风冷散热器热侧介质的热量进行输运；所述热侧供给系统通过管路连接风冷散热器，管路上设置节流阀门；所述热侧供给系统通过调整电加热装置的工作功率、泵的转速或节流装置开度，从而实现对风冷散热器热侧介质的加热量、流量、温度的控制；
所述制冷系统包括：散热模块、冷却水泵、电机、节流阀门、管路，冷却水泵由电机直接驱动；所述制冷系统用于对流经风冷散热器后的热空气进行冷却；所述制冷系统通过调节冷却水泵的转速，来改变流经散热模块的冷却水流量，或调节冷却水温度，控制散热模块散热量，以降低流经风冷散热器后的热空气的温度；
所述数据采集系统用于采集模拟风道内温度传感器、压力传感器、流量传感器的温度信号、压力信号、流量信号，从而获得在不同低气压环境参数条件下，风冷散热器部件准确的性能参数；
所述控制系统，通过控制包括电机、电加热装置在内的可调控部件，实现对温度信号、压力信号、流量信号参数的控制。
2.如权利要求1所述的风冷散热器高原低气压性能模拟试验装置，其特征在于，所述低气压试验舱设置为完全密闭，且设置为当内部压力小于外部大气压时具有一定的承载能力。
3.如权利要求1所述的风冷散热器高原低气压性能模拟试验装置，其特征在于，所述低气压试验舱设置为与外界大气连通，为形成密闭空间，在试验舱、管路相关的连接部位处采用密封胶条实施防泄漏措施。
4.如权利要求1所述的风冷散热器高原低气压性能模拟试验装置，其特征在于，所述低气压试验舱内部与外部均包裹有隔热材料，以减少热损失，提高试验精度。
5.如权利要求1所述的风冷散热器高原低气压性能模拟试验装置，其特征在于，所述低气压试验舱内的模拟风道上装有压力传感器，会实时显示舱内压力变化，通过调节阀门可对压舱内压力的调节，实现模拟高原低气压环境的功能。
6.如权利要求1所述的风冷散热器高原低气压性能模拟试验装置，其特征在于，所述风冷散热器部件准确的性能参数包括：换热性能曲线参数和阻力性能曲线参数。
7.如权利要求1所述的风冷散热器高原低气压性能模拟试验装置，其特征在于，所述风冷散热器的迎风面风速范围在0～20m/s范围内。
8.如权利要求1所述的风冷散热器高原低气压性能模拟试验装置，其特征在于，所述试验舱内的环境温度控制范围在-43-50℃之内。
9.如权利要求1所述的风冷散热器高原低气压性能模拟试验装置，其特征在于，所述试验舱内的绝对压力控制范围在101kPa-48kPa之内，以模拟从海平面到5000m海拔高度的环境。
10.如权利要求1所述的风冷散热器高原低气压性能模拟试验装置，其特征在于，所述装置能够方便测试空空中冷、水散热器、油散热器及各种复合式散热器的散热性能，经模拟风道配套各个系统进行数据量化采集，将采集的各种数据经过集约处理，直观反应散热器在不同海拔高度、不同进风温度状态下的散热性能变化。
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