对冷却系冷却能力的分析及热平衡试验
冷却系统的热力学性能分析与改善
冷却系统的热力学性能分析与改善随着科技的不断进步，冷却系统在各个领域中的应用越发广泛。
无论是机械制造、电子设备还是化工工艺，冷却系统都起着至关重要的作用。
然而，冷却系统的热力学性能对其有效运行和能源利用效率有着深远影响。
本文将对冷却系统的热力学性能进行分析，并提出一些改善措施。
首先，我们来了解一下冷却系统的基本工作原理。
冷却系统主要包括冷却剂、传热介质、传热设备以及控制系统等组成部分。
在工作过程中，冷却剂通过传热设备，吸收热量并将其带走，最终通过换热器或冷却塔排出。
冷却系统的性能主要通过冷却剂的流量、温度、压力以及换热设备的传热效率等指标来评估。
冷却系统的热力学性能可以通过热力学分析进行评估。
其中，热力学分析主要包括能量平衡、熵平衡以及效率计算等内容。
能量平衡是指冷却系统中热量输入和热量输出之间的平衡关系。
对于传统的冷却系统而言，能量平衡主要体现在热负荷与制冷量之间的关系，通过比较二者的差异，可以评估冷却系统的能量利用效率。
另外，熵平衡也是热力学分析中重要的一部分。
熵是描述系统无序程度的物理量，通过熵平衡的分析，可以了解冷却系统中能量转化过程中的熵增和熵减情况，从而评估系统的热力学性能。
在热力学性能分析的基础上，我们可以提出一些改善冷却系统性能的措施。
首先可以考虑优化冷却剂的选择。
不同冷却剂具有不同的物理性质和热物性，适当调整冷却剂的种类和比例，可以提高冷却效果。
其次，可以通过改进传热设备来提高传热效率。
传统的冷却塔和换热器在传热效率方面存在一定的局限性，可以考虑使用新型的传热设备，如板式换热器、螺旋冷器等。
另外，改善冷却系统的控制策略也是提高其性能的关键。
采用先进的自动控制系统，可以实时监测和调整冷却剂的流量、温度和压力等参数，从而实现最优化的冷却效果。
除了改善措施，我们还可以考虑一些新颖的冷却系统设计。
例如，可以结合太阳能光伏发电技术，将太阳能光伏板与冷却系统相结合，以提高系统的能量利用效率。
汽车热管理性能道路评价——动力总成冷却及热保护试验方法
汽车热管理性能道路评价——动力总成冷却及热保护试验方法汽车热管理性能是指汽车动力总成在工作过程中的热能分配和排出情况，涉及到动力总成的冷却和热保护功能。
为了评价汽车的热管理性能，进行动力总成冷却及热保护试验是一种常见的方法。
本文将详细介绍动力总成冷却及热保护试验方法。
动力总成冷却试验是为了验证汽车在各种工况下动力总成的冷却性能。
试验主要包括带负荷冷却性能试验、恒速工况冷却性能试验和爬坡冷却性能试验。
带负荷冷却性能试验是在发动机负荷工况下进行的试验，目的是评价冷却系统能否满足发动机在高负荷工况下的冷却需求。
试验中需要测量发动机的冷却水温度、发动机排气温度和进气温度等参数，并根据试验要求进行分析和评估。
恒速工况冷却性能试验是在发动机恒定转速工况下进行的试验，主要是为了评估动力总成在持续工作状态下的冷却性能。
试验中需要测量发动机各个关键点的温度，并根据试验要求进行分析和评价。
爬坡冷却性能试验是为了评估动力总成在长时间持续爬坡工况下的冷却能力。
试验中需要测量动力总成各个关键部件的温度，并结合试验要求进行分析和评估。
除了冷却试验外，热保护试验也是评价汽车热管理性能的重要方法之一、热保护试验是为了验证汽车在温度过高时动力总成能够及时采取保护措施，防止发动机过热引发故障。
试验中需要模拟汽车在高温环境中的工作状态，并通过检测传感器、冷却器和电子控制模块等来评估动力总成的热保护性能。
总结起来，动力总成冷却及热保护试验主要包括带负荷冷却性能试验、恒速工况冷却性能试验、爬坡冷却性能试验以及热保护试验。
这些试验能够客观评价汽车热管理性能，为汽车制造商提供有关冷却系统和热保护系统设计的参考依据，并提供优化和改进的方向。
发动机热平衡试验方法
计算
％ ｑ 中冷＝（Ｑ 中冷／Ｑ 总）×１００％
计算
％ ｑ 残余＝（Ｑ 残余／Ｑ 总）×１００％
计算
ｋＷ
实测
ｋｇ／ｈ
实测
１４ 燃油质量流量 １５ 燃料低热值 １６ 排气流量 １７ 涡轮出口排气温度 １８ 环境温度 １９ 排气的比定压热容 ２０ 冷却液流量 ２１ 发动机出水温度 ２２ 发动机进水温度 ２３ 冷却液的比定压热容 ２４ 发动机进气质量流量 ２５ 中冷器进口处进气温度 ２６ 中冷器出口处进气温度 ２７ 进气的比定压热容
Ｑｅ
l 进气中冷带走的热量 Ｑ 中冷
Ｑ冷却液
l 残余热量 Ｑ 残余
２．２ 发动机热平衡方程 发动机热平衡方程：
Ｑ 总＝Ｑｅ＋Ｑ 排气＋Ｑ 冷却液＋Ｑ 中冷＋Ｑ 残余 热平衡方程中的各项，用占燃料燃烧产生的总热量 Ｑ 总的百
分比表示，则有： ｑｅ＋ｑ 排气＋ｑ 冷却液＋ｑ 中冷＋ｑ 残余＝１００％
３．１ 需要测量的试验参数和对测量精度的要求
表 2 需要测量的试验参数和对测量精度的要求
序号
参数
符号
单位
１ 燃油消耗量
Ｇｆ
ｋｇ／ｈ
２ 发动机进气质量流量
Ｇ 进气
ｋｇ／ｓ
３ 冷却液流量 ４ 环境温度 ５ 中冷器进口处进气温度 ６ 中冷器出口处进气温度 ７ 发动机出水温度 ８ 发动机进水温度 ９ 涡轮出口排气温度
ｑ 残余应不超过 ５％。否则，说明测量的参数不准确，或试验条件控制有问题，应解决问题后重新测量、计算。
４ 试验报告
按 ＧＢ／Ｔ １８２９７－２００１《汽车发动机性能试验方法》推荐的内容和格式编制试验报告。
发动机冷却系统匹配计算与试验分析
Ｑ 空气的比热 ， ｋ ｃ ａ ｌ ／ ｋ ｇ ％。 根据公式 （ ６ ） 、 （ ７ ） 和Ｑ ｏ ＝ Ｑ 可得到下列公式 ：
（ 一 ｔ 。 １ ） ＝ ｐ ｌ ｌ ， ） （
图 ２ 通过壁热流的热通过率 Ｋ
（ ８ ）
１ ． ４ 散热 器散 热量和 液气 温差
《 客 车 技 术 》 Ｋ Ｅ Ｃ Ｈ Ｅ Ｊ Ｉ Ｓ Ｈ Ｕ ２ ０ １ ５ ． ３ ． 回
散 热器流 出的散热后水的水温
（ ５ ）
性 冷却用大气吸热后温度 能 散热器 的散热量
式中： 一空气 的水 当量 ， ｋ ｃ ａ ｌ ／ ｈ ℃；
ｃ 水的水当量 ， ｋ ｃ ａ ｌ ／ ｈ ％。
１ ． １ 热通 过率 根据公式（ ４ ） 和（ ５ ） 可 以求 出散热器的有效 因子 。
ｔ ｗ — ｔ 使用对数平均温度差来求取， 计算公式如下 ：
ｔ ｗ － ｔ ａ ＝ －
。 ｇ 与 ｔ ｗ ｌ － ｔ ａ ２
（ ３ ）
器人 口的空气和水 的温度 、 散热器的散热面积 、 热通过 率、 空气吸热后稳定、 水放热后的稳定来决定的。所设 定的 目标温度与发热量是否匹配是确定散热器基本 性能的基础 ， 散热器基本性能参数见表 １ ， 其中ｔ 小ｔ ｗ 、
时
、 嗽
对汽车散热器来说 ， ｔ ｔ 。 。 被称之为液气温差 ， 在
表 ４ 待选用散热器总成主 要尺寸参数
项目 单位 参数
确定散热器 的散热量时 ， 应先求得液气温差值。通过
液气温差值 ，可对各种散热器的散热量进行 比较 ， 便 于散热器选型 ； 在散热器使用地 区的最高大气温度定 为￡ 水 的沸点以下的温度定为 ， 求液气温差 ｔ ｗ ｌ － ｔ ａ （ 例如设定为 ６ ５ 。 ） 时的散热量 Ｑ ， 把这个 Ｑ 岱和发动
大型矿用自卸车冷却系统热平衡分析
散热布置示意见图1，燃油散热布置示意图2。
柴油机；2.低温回水管路；3.低温出水管路；4.高温出水管路；5.回水管路；6.高温散热器；7.低温散热器.图1柴油机散热布置示意MTU16V4000C11柴油机参数及散热要求2.1柴油机基本参数见表1柴油机冷却系统参数见表2表2冷却系统参数项目额定功率点风扇传动比冷却液循环类型双泵双循环高温水泵最小流量低温水泵最小流量柴油机水套散热量柴油机中冷散热量1672L/min648L/min576kW487kW——————————————————作者简介:罗景文（1978-），男，湖南湘潭人，湘电重型装备有限公司，工程师，学士，研究方向为动力系统设计。
燃油散热器；2.燃油回油管路；3.燃油进油管路；图2燃油散热布置示意表1基本参数参数额定功率额定转速最大扭矩最大扭矩点转速1715kW1900r/min9313N1500r/min图3散热器性能曲线4风扇由于散热要求高，在满足风扇叶尖速度不超标前提下，尽量选择大直径、多叶片风扇。
本次设计采用直径71英寸、11叶，宽叶片风扇，风扇空气流量与空气通过风扇时压力降之间的性能曲线（风扇转速912rpm）见图4。
由图4可知空气流量越大，风扇静压整体呈下降趋势。
5分析计算5.1布置顺序本冷却系统采用吸风式风扇，空气由外向内依次流过燃油散热器、低温散热器、高温散热器，风扇和柴油机。
按空气流过顺序，我们将燃油散热器命名为1号散热器、低温散热器命名为2号散热器、高温散热器命名为3号散热器，并以此顺序进行热平衡计算。
5.2风量确定性能曲线叠加，两条曲线的交点即为散热器与风扇的工作匹配点见图5。
此点对应的空气流量即为理论风量，由图5可知理论风量为127289ft3/min。
风扇性能曲线是基于空气密度1.2kg/m3、导风罩紧密配合得到的，工作匹配点是假定气流除了散热芯外没有其它阻力，但实际情况肯定不符合上述条件，故实际风量小于理论风量。
发电机试验中的冷却系统性能与热稳定性分析
发电机试验中的冷却系统性能与热稳定性分析随着电力需求的不断增长，发电机的性能和热稳定性变得越来越重要。
在发电机的运行过程中，冷却系统起着至关重要的作用，它能够有效地冷却发电机内部的各个部件，确保其正常运行。
本文将对发电机试验中的冷却系统性能与热稳定性进行详细分析。
一、冷却系统的作用与原理冷却系统是发电机中的重要组成部分，其主要作用是把发电机内部吸收的热量有效地散发出去，防止发电机内部过热而损坏。
冷却系统通常包括水冷和风冷两种方式，其中水冷是应用更广泛的一种方式。
水冷系统通过循环水流的方式，将热量带走，并通过散热器将热量散发到周围环境中。
风冷系统则是通过风扇的吹风作用，将热量带走。
二、冷却系统的性能指标在进行发电机试验时，冷却系统的性能对于发电机的正常运行非常重要。
以下是冷却系统的几个重要性能指标。
1. 散热效率散热效率是衡量冷却系统性能的重要指标之一。
散热效率越高，说明冷却系统的散热能力越强，能够更有效地将热量带走。
散热效率的计算公式为：散热效率=（散热量/输入热量）×100%其中，散热量是指冷却系统通过散热器散发出去的热量，输入热量是指发电机内部吸收的热量。
2. 流体流量流体流量是冷却系统性能的另一个重要指标。
流体流量越大，说明系统能够更快速地将热量带走，提高散热效率。
流体流量的计算公式为：流体流量=流体速度×截面积其中，流体速度是指流体在流通管道中的速度，截面积是指流体通道的横截面积。
3. 温升温升是指冷却系统工作过程中产生的温度差。
温升越大，说明冷却系统在发电机试验中承受的热量越大，需要更高的散热能力。
温升的计算公式为：温升=出口温度-入口温度其中，出口温度是指冷却系统散热器的出口温度，入口温度是指冷却系统散热器的入口温度。
三、冷却系统的热稳定性分析热稳定性是指冷却系统在长时间工作过程中能否保持稳定的散热能力。
在发电机试验中，由于长时间高负荷运行，冷却系统必须具备良好的热稳定性。
冷却系统系统设计指南
冷却系统系统设计指南1、概述：汽车发动机大多为内燃机，内燃机将燃料的化学能通过燃烧转化为机械能来驱动汽车行驶，工作时会产生大量热量，为确保发动机在一个合适的温度下有效的工作，需要对发动机本身，尤其是发动机缸体进行及时的冷却。
冷却系统中的散热器就承担着给发动机进行散热的任务。
对于大多数柴油机而言，都采用了增压器以改善发动机的燃烧和功率。
从增压器出来的空气温度是比较高的，不利于发动机的工作。
为此需要对进入发动机前的空气进行冷却。
冷却系统中的中冷器就起到了这样一个作用。
冷却系统设计的好坏直接影响发动机的性能和可靠性，从而影响整车的性能和可靠性。
2、冷却系统的作用冷却系统的功能是保证发动机保持在合适的温度环境中工作，提高发动机的性能和寿命。
3、冷却系统的组成冷却系统主要部件为散热器、中冷器、膨胀水箱和连接管路等，其设计质量直接影响着发动机的性能和可靠性。
4、冷却系统设计一、设计准则1、发动机冷却系统各部件匹配合理，以保证冷却系统的良好散热性能。
2、冷却系统安装方便、可靠。
二、冷却系统各种参数的确定1. 散热器和风扇之间距离的选择根据各车型的布置经验和发动机厂推荐的安装规范，风扇前端与散热器芯子距离选50～100mm较为合适，在这个范围之内尽量取大一些。
2.散热器的计算（1）首先要知道发动机的一些性能参数，如：额定功率Ne(kW)、额定功率时转速n(r/min)、最大扭矩Me(N.m)、最大扭矩时转速n1(r/min)等等。
（2）设计工况点的选择冷却系的设计要以额定功率点为设计点，以最大扭矩点作校核。
（3）发动机水套散热量Qw因无发动机水套散热量Qw的试验数据，现按经验公式计算QwQw=（0.5～0.7）×Ne（kW）（4）散热器的最大散热能力Qmax由于散热器使用一段时间后，散热能力一般下降10%左右；另外压力盖的泄漏以及气流分布不均等原因，也会造成散热器性能的下降，因此散热器的最大散热能力Qmax要比设计工况的水套散热量要高，最大散热量系数定为K，一般K 取1.15。
通过热平衡试验探讨冷却系统的设计改善
第30卷增刊 2007年12月合肥工业大学学报(自然科学版)J OURNAL OF HEF EI UNIV ERSI TY O F TECHNOLO GYVol.30Sup Dec.2007 收稿日期22作者简介叶茂盛(8),男,江西弋阳人,安徽江淮汽车股份有限公司助理工程师通过热平衡试验探讨冷却系统的设计改善叶茂盛(安徽江淮汽车股份有限公司商用车研究院,安徽合肥 230022)摘 要:文章通过对某公司载货汽车的一系列热平衡试验及不合格车型的改善结果,分别从发动机冷却系统的工作环境(冷却风扇、护风罩及防热风回流装置等)和散热器总成的结构(芯子材质、散热管规格及散热带节距等)方面,探讨了散热性能的影响因素和行之有效的改善方法。
并采用国际上通用的ε2NTU 热传导计算方法,举例说明某款轻型卡车发动机冷却系统匹配计算的优化。
关键词:热平衡;发动机冷却系统;散热性能;散热器中图分类号:U464.238 文献标识码:A 文章编号:100325060(2007)(Sup)20026207Cooling system ’s DOE ba sed on ther mal balanceYE Mao 2sheng(C o mmercial Vehicl e Research Insti t ute ,Anhui J ianghuai Auto m o bi le Co ,L t d.,Hefei 230022,Chi na)Abstract :Based on a series t her mal balances of cargoes and t he i mp rovement re sult s of N G vehicles ,t hi s paper ge neralize s t he mai n factor s influenci ng cooli ng capabilit y and fea si ble improve me nt ways from t wo a spect s herei naft er :1.Cooli ng syst em s ’worki ng condit ion such as fan ,f an gui de ,and t hesett ing w hic h can avoi d t he heat ai r goi ng back. 2.Radiator ’s st r uct ure :t he core ’s mat eri al ,t he t ube ’s size ,t he fi n ’s wi dt h ,etc.At t he end of t his paper ,an opti mized cal culational met hods for t he light 2dut y t r uck ’s cooli ng system i s offered wi t h t he help of N TU met hod which i s a dopted inter naion 2ally.K ey w or ds :t hermal balance ;engi ne cooli ng syst em ;cooli ng capabilit y ;radiator0 引 言根据市场信息反映,许多轻型载货汽车在使用上存在水温偏高现象。