1、冷卻系統計算一、閉式強制冷卻系統原始參數都以散入冷卻系統的熱量Qv為原始數據，計算冷卻系統的循環水量、冷卻空氣量，以便設計或選用水泵、散熱器、風扇1.冷卻系統散走的熱量Q冷卻系統散走的熱量Q,受很多復雜因素的影響，很難精確計算，初估Q,可以用下列經驗公式估算：QwAgeNehu3600（千焦/秒）(i-i)A-傳給冷卻系統的熱量占燃料熱能的百分比，對汽油機A=0.230.30,對柴油機A=0.180.25ge-內燃機燃料消耗率（千克/千瓦.小時）Ne-內燃機功率（千瓦）hu-燃料低熱值（千焦/千克）如果內燃機還有機油散熱器，而且是水油散熱器，則傳入冷卻系統中的熱量，也應將傳入機油中的熱量計算在

2、冷卻系統中，則按上式計算的熱量QW值應增大510%一般把最大功率（額定工況）作為冷卻系統的計算工況，但應該對最大扭矩工況進行驗算，因為當轉速降低時可能形成蒸汽泡（由于氣缸體水套中壓力降低）和內燃機過熱的現象。具有一般指標的內燃機，在額定工況時，柴油機ge可取0.210.27千克/千瓦.小時，汽油機ge可取0.300.34千克/千瓦.小時，柴油和汽油的低熱值可分別取41870千焦/千克和43100千焦/千克，將此值帶入公式即得汽油機QW=（0.851.10）Ne柴油機QW=（0.500.78）Ne車用柴油機可取QW=(0.60-0.75)Ne，直接噴射柴油機可取較小值，增壓的直接噴射式柴油機由于

3、掃氣的冷卻作用，加之單位功率的冷卻面積小，可取QW=(0.500.60)Ne，精確的QW應通過樣機的熱平衡試驗確定。QQW=0.60Ne考慮到機油散熱器散走的熱量，所以QW在上式計算的基礎上增大10%額定功率： 對于420馬力發動機QW=0.6*309=185.4千焦/秒增大10淅的QW=203.94千焦/秒 對于360馬力發動機QW=0.6*266=159.6千焦/秒增大10淅的QW=175.56千焦/秒 對于310馬力發動機QW=0.6*225=135千焦/秒增大10淅的QW=148.5千焦/秒最大扭矩： 對于420馬力發動機QW=0.6*250=150千焦/秒增大10淅的QW=165千焦

4、/秒 對于360馬力發動機QW=0.6*245=147千焦/秒增大10淅的Qw=161.7千焦/秒 對于310馬力發動機QW=0.6*180=108千焦/秒增大10淅的Qw=118.8千焦/秒2 .冷卻水的循環量根據散入冷卻系統中的熱量，可以算出冷卻水的循環量VwVw=Qw（米3/秒）(1-2)',：twwCw式中Atw-冷卻水在內燃機中循環時的容許溫升，對現代強制循環冷卻系，可取tw=612C3；w-水的比重，可近似取；w=1000千克/米cw-水的比熱，可近似取6=4.187千焦/千克.度取-：tw=12C額定功率:對于420馬力發動機Vw=203.94/(12*1000*4.18

5、7)=4.06X10-3(米3/秒)=243.54(L/min) 對于360馬力發動機Vw=175.56/(12*1000*4.187)=3.49X10-3(米3/秒)=209.65(L/min).對于310馬力發動機Vw=148.5/(12*1000*4.187)=2.96X10-3(米3/秒)=177.33(L/min)最大扭矩：(對應轉速13001600)對于420馬力發動機Vw=165/(12*1000*4.187)=3.28X10-3(米3/秒)=197.03(L/min) 對于360馬力發動機Vw=161.7/(12*1000*4.187)=3.22X10-3(米3/秒)=193.

6、10(L/min) 對于310馬力發動機VW=118.8/(12*1000*4.187)=2.36X10-3(米3/秒)=141.87(L/min)3 .冷卻空氣需要量冷卻空氣的需要量Va一般根據散熱器的散熱量確定。散熱器的散熱量一股等于冷卻系統的散熱量qwVaQwtaaCa(米3/秒)(1-3)式中Ata-空氣進入散熱器以前與通過散熱器以后的溫度差，通常-：ta=1080c、-空氣的比重，可近似取7a=1.01千克/米3ca-空氣的定壓比熱，可近似取Ca=1.047千焦/千克.度額定功率：(取“2=75)對于420馬力發動機Va=203.94/(60*1.01*1.047)=3.2143米3

7、/秒對于360馬力發動機Qw=175.56/(60*1.01*1.047)=2.7670米3/秒對于310馬力發動機Qw=148.5/(60*1.01*1.047)=2.3405米3/秒最大扭矩：對于420馬力發動機Qw=165/(80*1.01*1.047)=1.9504千焦/秒丁對于360馬力發動機Qw=161.7(80*1.01*1.047)=1.9114千焦/秒對于310馬力發動機Qw=118.8/(80*1.01*1.047)=1.4043千焦/秒二、散熱器的結構設計要點1、散熱器的質量指標：1)、傳熱系數Kr是評價散熱效能的重要參數，它表示當冷卻水和空氣之間的溫差為1C,每1秒通過

8、1米2與空氣接觸散熱表面所散走的熱量。提高散熱系數可以改善散熱效能，減少尺寸和材料消耗。傳熱系數受散熱器芯部結構、水管中冷卻水的流速、通過散熱器的空氣流速、管片材料以及制造質量等許多因素的影響。2)、空氣阻力4誄，它主要取決于散熱芯的結構和尺寸散熱器的彳熱系數根和空氣阻力Pr,只能通過專門的試驗才能確定。影響除最重要因素是通過散熱芯的空氣流速V當M提高時，傳熱系數&增大，但同時使空氣阻力自按平方關系更急劇地增長，使風扇功率消耗很快增加。2、散熱器的計算程序1）、按熱平衡試驗的數據或經驗公式（i-i）計算出傳給冷卻液的熱量Qw；同時按公式（1-2）計算出冷卻水的循環水量Vw；用公式（1-

9、3）計算出冷卻空氣量Va。內燃機傳給冷卻液的熱量Qw應當等于散熱器散出的熱量；冷卻水的循環量Vw應當等于流過散熱器水管的水流量；冷卻空氣量Va應當等于流過散熱器的空氣量。2）、計算散熱器的正面積Fr根據冷卻空氣量Va計算散熱芯的正面積VaFR=一（米）VaVa-散熱器正面前的空氣流速（米/秒）。載重汽車取810米/秒，小客車取12米/秒，礦山車和拖拉機取8米/秒額定功率：（取Va=8米/秒）對于420馬力發動機Va=3.2143米3/秒Fr=0.4017875米2對于360馬力發動機Qw=2.7670米3/秒Fr=0.345875米2對于310馬力發動機Qw=2.3405米3/秒Fr=0.29

10、25625米2算出散熱芯的正面積Fr以后，再根據動力裝置的總布置確定散熱器芯部的高度h和寬度b;,Frtb=（米）h額定功率：（取b=0.648米）對于420馬力發動機h=FJb=0.4017875/0.648米2=0.6200424米2丁對于360馬力發動機h=FR/b=0.345875/0.648米2=0.5337577米2對于310馬力發動機h=FJb=0.2925625/0.648米2=0.451485米23）、計算散熱器的水管數根據冷卻水的循環量Vw，計算冷卻水管數VWt二Vwf0式中Vw-水在散熱器水管中的流速，一般取Vw=0.60.8米/秒f0-每根水管的橫斷面積，米24）、確定

11、傳熱系數選取一定型式的散熱器，并從散熱器特性曲線上尋求相應的冷卻水流速Vw和空氣重量流速Va¥a條件下傳熱系數Kr的值。Kr的值通常等于0.0690.117（千焦/米2.秒.度），主要由散熱器的結構形式和制造質量決定。5）計算散熱器的散熱表面積FF=人（米2）Krt式中At-散熱器中冷卻水和冷卻空氣的平均溫差，At=tw-ta式中tw-冷卻水平均溫度tw=tw1-;2tata-冷卻空氣平均溫度ta=ta1一2式中tw1-散熱器進水溫度，對開式冷卻系統可取tw1=9095C,閉式冷卻系統，可取tw1=95100cta1-散熱器冷卻空氣的進口溫度，一般取40C tw-散熱器冷卻水的進出口

12、溫差，一般取Atw=612c ta-散熱器冷卻空氣的進出口溫差，一般取Atan。30c考慮到經過散熱器的冷卻空氣流速不可能均勻，散熱片蒙上塵土時，散熱性能要有降低，實際選取的散熱面積F。要比計算結果F大一些，通常取F。'F式中B-儲備系數，一般取6=1.11.15根據統計，散熱器的比散熱面積，即內燃機單位功率所需要的散熱面積在下列范圍內：F。小客車：一=。.136。.2。4米2/千瓦NeF。y,2一一載重車：=。.2。4。.4。8米/千瓦NeF。、“2一一拖拉機：=。.4。8。.68。米2/千瓦Ne6）計算散熱器芯部厚度|r式中平-散熱器芯的容積緊湊性系數,它表示單位散熱芯部容積所具有

13、的散熱面積，中越大，散熱器愈小，但空氣阻力也大。它決定于散熱片和水管的數目、布置和形狀，一般取中=5。1。米2/米3,對于選定的芯部結構，它是一個定值。計算所得lR值，應與實際的標準散熱器尺寸相符。三、水泵的設計要點及計算（一）、水泵的設計要點而影響可靠性的在水泵結構中，影響效率的主要關鍵是輪葉和蝸殼的形狀，關鍵是水封。（二）、水泵的計算水泵主要根據所需的泵水量和泵水壓力來選擇，其程序大致如下:1 .確定水泵的泵水量水泵的泵水量Vp可根據冷卻水的循環量按下式初步確定：VpVw式中Vw-冷卻水的循環量（米3/秒）nV-水泵的容積效率，主要考慮水泵中冷卻水的泄露，一般取0.60.852 .確定水泵

14、的泵水壓力（Pp）水泵的壓力應當足以克服冷卻系統中所有的流動阻力并得到必要的冷卻水循環的流動速度；止匕外，為了冷卻可靠，在工作溫度下水在任一點的壓力均應大于此時飽和蒸氣壓力。當壓力不夠時，水泵入口處可能發生氣蝕現象，因此此處的壓力最低。在機車柴油機中，泵水壓力約需P=2.5X1054.5X105（2.54.5巴）3 .計算出葉輪進水孔半徑ri22VPri-r2)=一Ci式中r1-進水孔半徑（米）r0-葉輪輪轂的半徑（米）C1-水泵進口處的水流速度，一般取C1=12米/秒。若C1取得過大，水泵可能發生氣蝕。4 .算出水流流出葉輪外緣的圓周速度：需補充公式式中口2-葉片出口處水流絕對速度與葉輪切線

15、夾角；一般取Q2=8°12°22-葉片出口安裝角，一般取22=240500;nh-液力效率nh=0.60.8;Pp-水泵的泵水壓力，帕5 .求出葉輪外緣半徑30U2（米）式中n-水泵轉速（轉/分）6 .進口處與出口處的葉片寬度各為需補充公式式中6-輪葉厚度（米），在現有結構中每=3-5mmCr-水在出口處的徑向流速，由下式確定，c,二需補充公式在現有結構中b1=1235mmb=725mmz-輪葉數，一般取出48片。7 .計算輪葉進口安裝角需補充公式現有結構中:1=4005508 .計算出水泵所消耗的功率VwPpVpPpNp=（瓦）nnnnnVhmhm式中Pp-水泵的泵水壓力

16、（帕）；Vp-水泵的泵水量（米/秒）“m-水泵的機械效率，在現有結構中，可取0.90.97所以提高水泵經過計算得出水泵葉輪的結構參數后，就可對葉輪繪制結構圖.水泵的泵水量與轉速成正比，泵水壓力與轉速的平方成正比,轉速是提高水泵泵水量和泵水壓力而又不增大結構的有效的有效方法，但不宜將轉速提得過高，它不但使水泵消耗功率增加，而且容易在水泵的葉輪內形成較低的壓力，當該壓力一旦低于飽和蒸氣壓力時，就要出現氣蝕現象。四、水冷內燃機的風扇設計要點及計算（一）、風扇的設計要點風扇的排量、風壓和功率消耗分別與風扇的轉速一次、二次、三次方成正比，所以，提高轉速是增加風量和風壓的有效方法，但功率的消耗也急劇增加。在散熱器與風扇之間要設導流風罩，并且必須密封導風罩與散熱器的聯結處，防止風扇抽風時，外界空氣從不密封處短路流入風扇，使流過散熱器的風量減少，使散熱器的散熱效果下降。（二）、風扇的計算內燃機風扇的外徑主要由散熱器芯部正面積決定，然后再決定其它參數和尺寸。而風冷內燃機風扇從風扇的外形尺寸要盡可能小出