CN204461757U - 一种汽车冷却模块组合试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种汽车冷却模块组合试验装置，包括一个轴线水平设置的连续吸气式风洞，所述风洞由两端小中间大的两个锥形筒状通过过渡段对接而成，在过渡段按装车状态由左至右依次装配有散热器和中冷器；所述散热器分别设置有进水管和出水管；所述中冷器设置有进气管和出气管；在进出水管和进出气管上分别设置温度传感器和压力传感器。可以单独进行散热器或中冷器的性能试验，也可以同时进行散热器和中冷器的性能试验。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种主要应用于汽车冷却模块组合试验装置。
背景技术
目前汽车散热器中华人民共和国第一机械工业部部标准《汽车、拖拉机散热器风筒试验方法《JB/T 2293-1978》》、《中冷器中国兵器工业总公司部标准-装甲车辆柴油机中冷器规范《WJ 2429-1997》》所涉及的散热器、中冷器性能试验都是独立的。目前没有将散热器和中冷器这些冷却模块组合试验的装置和方法,甚至连可行性基础设置都没有涉及。
实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种汽车冷却模块组合试验装置，可以单独进行散热器或中冷器的性能试验，也可以同时进行散热器和中冷器的性能试验。
为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：
一种汽车冷却模块组合试验装置，其特征在于：包括一个轴线水平设置的连续吸气式风洞，所述风洞由两端小中间大的两个锥形筒状通过过渡段对接而成，在过渡段由左至右依次装配有散热器和中冷器；所述散热器分别设置有进水管和出水管；所述中冷器设置有进气管和出气管；在进出水管和进出气管上分别设置温度传感器和压力传感器；风洞上设置风速传感器。
按上述技术方案，散热器的进水管和出水管沿着散热器进出水口所在位置分布；中冷器的进气管和出气管沿着中冷器进出气口所在位置分布且与散热器进出水管间隔设置。
按上述技术方案，所述的温度传感器及压力传感器靠近散热器和中冷器的进出口。
采用上述汽车冷却模块组合试验装置的试验方法包括如下步骤：
(1)首先按组合试验的工况要求进行对散热器和中冷器分别进行单体的风洞试验，分别测试各单体的标准放热量；
其中，散热器需要预先设定两端液气温差、水流量的最大功率点、最大扭矩点、中间点，以及5个风速流量点；中冷器需要预先设置两端的气气温差，流量和压力的最大功率点、最大扭矩点，以及5个风速流量点；然后分别根据各自的标准放热量计算公式求得各自在预设情况下的标准值；
中冷器标准放热量获取过程如下：
热侧空气流量Gah(kg/s)＝Vah×ρah；
式中：Vah：热侧空气体积流量(m3/s)；
ρah：热侧空气密度(kg/m3)；
热侧空气放热量：Φah(w)＝Gah×Cpah×(ta1h-ta2h)；
式中：Cpah---热侧空气的定压比热容(J/kg.℃)；
ta1h:热侧空气进口温度(℃)；
ta2h:热侧空气出口温度(℃)；
冷侧空气流量Gac(kg/h)＝3600×Af×ρac×Vac；其中各参数表示如下：
Af：风洞试验台风筒1在过渡带的横截面积(m2)；
ρac：冷侧空气密度(kg/m3)；
Vac：冷侧空气体积流量(m3/s)；
冷侧空气吸热量Φac(w)＝Gac×Cpac×(ta2mc-ta1c)＝3600×Af ×ρac×Vac×Cpac×(ta2mc-ta1c)；
式中：Cpac：冷侧空气的定压比热容(J/kg.℃)；
ta2mc:冷侧空气进口温度(℃)；
ta1c:冷侧空气出口温度(℃)；
中冷器标准放热量Φ＝(Φah+Φac)/2；
散热器标准放热量计算原理如下：
热水流量Gw(kg/h)＝Vw×ρw；
水侧散热量Qw(kw)＝Gw×Cpw×(tw1-tw2)；
散热器标准散热量Qn(kw)＝60×Qw/(tw1-ta1)
＝60×Gw×Cpw×(tw1-tw2)/(tw1-ta1)
＝60×Vw×ρw×Cpw×(tw1-tw2)/(tw1-ta1)；
式中：Cpw---水的定压比热容(kw/kg.℃)；
Cpw＝4.195kw/kg.℃；
tw1:散热器进水温度(℃)；
tw2:散热器出水温度(℃)；
Vw：热水流量(L/min)；
ρw:热水密度(kg/L)。
(2)然后对中冷器和散热器的组合进行组合试验，组合试验时，总放热量W3为散热器标准散热量和中冷器标准放热量之和，也即W3＝中冷器标准放热量Φ+散热器标准散热量Qn；总热平衡误差：W3-Φac/W3，其中，Φac为中冷器冷侧空气吸热量。
按上述技术方案：组合试验的散热器两端液气温差和中冷器两端气气温
差需要分别设定，并设置5个风速流量点；
中冷器热侧试验点为最大功率点、最大扭矩点；控制中冷器流量、进口温度和进口压力；
散热器最多试验3个试验点：分别为最大功率点、最大扭矩点、中间点；控制散热器进口温度、水流量；
按规定的试验点参数，调整进水或进气温度、等待进气或热侧的温度、压力、流量满足工况要求后，依次按冷却或冷侧风量的要求进行风速的调整；
当参数达到试验要求所规定的目标值，也即要求进水或气温度与规定的目标值±1℃,水或气流量与规定的目标值±5％，待冷却模块试验各个测试参数如气体压力、水流量、风量等参数稳定后，要求水或气进口温度每分钟变化率不大于0.2℃，计算机进行各温度、压力、流量参数数据采集60秒,热平衡误差在5％范围内，记录相关试验数据。
按上述技术方案，组合试验时，由系统平衡判定条判定是否继续进行风速和温度计压力调整；风系统、水系统和压缩空气系统的系统平衡判定条件分别如下：
风系统：
风速保持稳定状态，其风速在测试要求精度内波动控制精度：±0.2m/s；
水系统：
水系统保持稳定状态，其水流量、进口温度在测试要求的精度内波动；
进口温度：设定值±1℃；
进口流量：设定值±5％；
压缩空气系统：控制参数及精度：
进口温度：设定值±1℃；
压缩空气流量：设定值±5％；
进口压力：设定值±10％；
最后进行热平衡误差值的获取：
当风系统、水系统和压缩空气系统的系统平衡判定条件参数均满足精度要求，认为系统达到热平衡，然后进行热平衡误差判定；热平衡误差≦±5％上述的条件均认为满足，可以进行数据采集，每10秒为一次，采集5次，取5次均值记录为热平衡误差值。
上述技术方案中，5个风速流量点分别为2、4、6、8、10m/s。
本风洞试验系统集中冷器和散热器性能试验于一体，系统为连续吸气式风洞，工况控制点的参数设置由用户自行设定，试验工况参数采集与控制既可由计算机自动执行，也可手动控制进行试验。本实用新型由于采取以上技术方案，将散热器、中冷器按照装车状态安装在风洞试验台上，充分模拟了真实的装车环境，可以单独进行散热器或中冷器的性能试验，比较单体试验的散热性能；也可以同时进行散热器和中冷器的性能试验，研究上述两个冷却单元组合在一起时的散热性能、风阻、结合整车试验的有关参数进行验证试验。为目前的标准及装置缺失提供了一种解决途径。
附图说明
图1为本实用新型汽车冷却模块组合试验装置的结构示意图。
图2为本实用新型汽车冷却模块组合试验装置的结构示意图(图1旋转90度)。
图3为图1的左视图。
具体实施方式
如图1-3所示为根据本实用新型实施的汽车冷却模块组合试验装置，将中冷器3、散热器2按照装车状态，长、宽以最大尺寸安装在风洞1的过渡段上。按照要求接好进出气管6和7、进出水管4和5，进出气温度传感器6.1和7.1、进出水温度传感器4.1和5.1、进出风温度传感器(未表示出，设置在风洞上)，进出气压力传感器6.2和7.2，进出水压力传感器4.2和5.2，以及进出风压力传感器和风速传感器(未表示出，设置在风洞上)。
散热器的进水管和出水管沿着散热器进出水口所在位置分布；中冷器的进气管和出气管沿着中冷器进出气口所在位置分布且与散热器进出水管间隔设置。如图1和2，分别是周向间隔90度设置。
所述的温度传感器及压力传感器靠近散热器和中冷器的进出口。
(1)首先按组合试验的工况要求进行对散热器和中冷器分别进行单体的风洞试验，分别测试各单体的标准放热量；
散热器：
液气温差：60℃；
水流量点：3个(最大功率点、最大扭矩点、中间点)；
风速：5个风速流量点[2，4，6，8，10M/S]；
中冷器：
气气温差：120℃；
流量和压力：2个(最大功率点、最大扭矩点)；
风速：5个风速值[2，4，6，8，10M/S]
A.中冷器标准放热量计算原理如下：
热侧空气流量Gah(kg/s)＝vah×ρah；
式中：Vah：热侧空气体积流量(m3/s)；
ρah：热侧空气密度(kg/m3)；
热侧空气放热量：Φah(w)＝Gah×Cpah×(ta1h-ta2h)；
式中：Cpah---热侧空气的定压比热容(J/kg.℃)；
ta1h:热侧空气进口温度(℃)；
ta2h:热侧空气出口温度(℃)；
冷侧空气流量Gac(kg/h)＝3600×Af×ρac×Vac；其中各参数表示如下：
Af：风洞试验台风筒1在过渡带的横截面积(m2)；
ρac：冷侧空气密度(kg/m3)；
Vac：冷侧空气体积流量(m3/s)；
冷侧空气吸热量Φac(w)＝Gac×Cpac×(ta2mc-ta1c)＝3600×Af×ρac×Vac×Cpac×(ta2mc-ta1c)；
式中：Cpac：冷侧空气的定压比热容(J/kg.℃)；
ta2mc:冷侧空气进口温度(℃)；
ta1c:冷侧空气出口温度(℃)；
中冷器标准放热量Φ＝(Φah+Φac)/2；
B.散热器标准放热量计算原理如下：
热水流量Gw(kg/h)＝Vw×ρw；
水侧散热量Qw(kw)＝Gw×Cpw×(tw1-tw2)；
散热器标准散热量Qn(kw)＝60×Qw/(tw1-ta1)
＝60×Gw×Cpw×(tw1-tw2)/(tw1-ta1)
＝60×Vw×ρw×Cpw×(tw1-tw2)/(tw1-ta1)；
式中：Cpw---水的定压比热容(kw/kg.℃)；
Cpw＝4.195kw/kg.℃；
tw1:散热器进水温度(℃)；
tw2:散热器出水温度(℃)；
Vw：热水流量(L/min)；
ρw:热水密度(kg/L)；
(2)然后对中冷器和散热器的组合进行组合试验，组合试验时，总放热量W3为散热器标准散热量和中冷器标准放热量之和，也即W3＝Φ+Qn；总热平衡误差：W3-Φac/W3；
试验工况：
试验温度设定：液气温差：60℃；气气温差：120℃
5个风速流量点分别为[2；4；6；8；10M/S]；
中冷器热侧试验点：2个点：最大功率点、最大扭矩点；中冷器控制参数：流量、进口温度和进口压力；
散热器最多3个试验点：最大功率点、最大扭矩点、中间点；散热器控制参数：进口温度、水流量；
按规定的试验点参数，调整进水或进气(热侧)温度、等待热侧的温度、压力、流量满足工况要求后，依次按冷却(冷侧)风量的要求进行风速的调整；
在上述过程中，由系统平衡判定条判定是否继续进行风速和温度计压力调整；风系统、水系统和压缩空气系统的系统平衡判定条件分别如下：
风系统：
风速保持稳定状态，其风速在测试要求精度内波动控制精度：±0.2m/s
水系统：
水系统保持稳定状态，其水流量、进口温度在测试要求的精度内波动；
进口温度：(设定值)±1℃；
进口流量：(设定值)±1％；
压缩空气系统：控制参数及精度：
进口温度：(设定值)±1℃；
压缩空气流量：(设定值)±5％；
进口压力：(设定值)±10％；
最后进行热平衡误差值的获取：
当风系统、水系统和压缩空气系统的系统平衡判定条件参数均满足精度要求；同时，当参数达到试验要求所规定的目标设定值(也即要求1.进水(气)温度与规定的目标值±1℃,2.水(气)流量与规定的设定值±5％，待冷却模块试验各个测试参数如气体压力、水流量、风量等参数稳定后，3.要求水或气进出口温差每分钟变化率小于0.2℃，4.热平衡误差在5％范围内，5.风速规定值±0.2m/s；上述五种条件同时具备，计算机每五秒自动取值一次,采集5次，取5次均值。记录相关试验数据。
Claims (3)
1.一种汽车冷却模块组合试验装置，其特征在于：包括一个轴线水平设置的连续吸气式风洞，所述风洞由两端小中间大的两个锥形筒状通过过渡段对接而成，在过渡段由左至右依次装配有散热器和中冷器；所述散热器分别设置有进水管和出水管；所述中冷器设置有进气管和出气管；在进出水管和进出气管上分别设置温度传感器和压力传感器；风洞上设置风速传感器。
2.根据权利要求1所述的汽车冷却模块组合试验装置，其特征在于：散热器的进水管和出水管沿着散热器进出水口所在位置分布；中冷器的进气管和出气管沿着中冷器进出气口所在位置分布且与散热器进出水管间隔设置。
3.根据权利要求2所述的汽车冷却模块组合试验装置，其特征在于：所述的温度传感器及压力传感器均靠近散热器和中冷器的进出口。
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| CN201420787014.8U CN204461757U (zh) | 2014-12-12 | 2014-12-12 | 一种汽车冷却模块组合试验装置 |
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| CN204461757U true CN204461757U (zh) | 2015-07-08 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN104458280A (zh) * | 2014-12-12 | 2015-03-25 | 湖北雷迪特冷却系统股份有限公司 | 一种汽车冷却模块组合试验装置及方法 |
| CN113607421A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-11-05 | 中国北方车辆研究所 | 一种车辆冷却系性能试验测试装置 |
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2014
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| CN113607421A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-11-05 | 中国北方车辆研究所 | 一种车辆冷却系性能试验测试装置 |
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