进气系设计规范
根据发动机对进气量的需求计算空滤器的流量允许范围,并选择合适的空滤器
增压机计算公式:Qe= n (转) × V 排 × 130%×60/1000/2(m3/h)
CY4102BZLQ:Qe= n (转) × V 排 × 130%×60/1000/2=2800*3.856*1.3*0.006/2=421m3/h(1109010Z11QZ-caS进
气流量为600m3/h)
非增压机计算公式:Qe= n (转) × V 排 × 80%×60/1000/2(m3/h)
JM495:Qe= n (转) × V 排 × 80%×60/1000/2=4800*2.693*0.8*0.006/2=310m3/h (1109010Z412进气流量为
430m3/h)
(考虑到管路中,进气阻力产生的压力降,故选择空滤器时,将空滤器流量设为发动机进气需求量的1.3倍左右)
2、中冷器的选择:根据发动机对进气量的需求计算出中冷器所需的降温能力(或所需面积),根据其降温能力(或所需面积)选择适当的中冷器 。(附1109020N3QZ-uh0的选择、计算过程)
3、空滤器位置
的确定及出气口方向的选择:根据总布置要求选择空滤器的位置,并决定是否加用支架,然后根据空滤器与发动机的相对位置选择适当的出气口方向。
4、管路设计要求:根据空滤器与增压器之间的相对位置以及增压器与中冷器、中冷器出气管与发动机进气管的相对位置设计管路,同时,必须考虑到气流的顺畅性及其他分组是否会与进气管路干涉。管路设计时,一般选择“软管--钢管--软管”的设计方案,尽量选用软管过弯,必要时可用钢管过弯,但钢管不得多于一处弯角。钢管与软管之间采用过盈配合,钢管的外径应该大于软管的内径1~2mm,以避免软管脱落;同样,在变径处,尽量选择软管,因为采用钢管变径,必须拼焊,这样会降低钢管的强度以及钢管的外观。
5、软管材料的选择:管路设计中,根据气流温度的变化,选择适当的软管材料(硅橡胶和乙丙橡胶)。在空滤器与增压器之间,由于气流温度与大气温度相同(相对较低),故要选用乙丙橡胶;增压器与中冷器之间,此时,气流经过压缩,温度超过130度,超过乙丙橡胶的承受能力,故选用硅橡胶;中冷器之发动机进气口段,经过中冷后的气流温度此时不会高于大气温度30度(即在50--60度之间)故选用乙丙橡胶。
6、软管的设计要求:设计乙丙橡胶软管时,须注意软管的长度选择,若软管太长,则需要加用加强筋(特别是拐弯处),对于空滤器至增压器之间的乙丙橡胶管,可避免软管被吸瘪;对于中冷器至发动机之间的乙丙橡胶管,可避免被胀裂;设计硅橡胶软管时,不要因为成本问题而降低软管的长度,这样软管的弹性会降低,且会造成软管撕裂或脱落。
1、空滤器流量大小选择:
7、管径的选
择:由于增压器进出气口较小且气流量大,所以空滤器至增压器之间的管径在等于增压器进气口直径的基础上,尽量选择大一点的管径,而增压器至发动机进气口之间的管径不得小于增压器出气口直径;
8、管路固定:管路设计完成后,较长的钢管、软管要求加固定(钢管尽量选择钢性固定,同一根钢管不能同时固定在发动机和车架
上,这样会在同一根钢管上产生多个方向的相对运动,导致钢管断裂;软管尽量选择柔性固定,可防止将软管磨损,
造成漏气)。若同一根钢管上需要多处固定,两处支架之间的距离不小于400mm。
9、卡箍形式的选择:对于出气口大于Φ100的空滤器,空滤器与软管连接处尽量选用T型卡箍,其它连接处用RQ675XX(RQ675为标准号,XX 为卡箍直径),若厂家有特殊要求,按厂家要求做。
10、卡箍的安装固定:安装卡箍时,卡箍尾部朝向发动机顶端,(因为车身设计时发动机舱盖在发动机顶端)便于以后拆装维修。卡箍固定时,卡股至软管端面间的距离不小于5mm。
附录111090020N3QZ-uh0中冷器的设计计算
一:中冷器结构特点
1、 该中冷器采用目前世界上较先进的‘U ’型结构。“U ”型结构可以适当延长热交换时间,加快热空气流
速,从而达到加强中冷器的散热能力。相同条件下,散热能力可以提高15%。
2、 采用内置紊流片式结构可以增大热侧散热面积,提高散热效果,芯子重量可以降低30%。
二:中冷器结构参数
1、 中冷器进出气室口内径φ81
2、 芯子尺寸:700*004*03(冷却管31根、散热管32根)
三:中冷器使用工况
1、 热风进温度:150
2、 热风出温度:50
3、 热风流量G1=0.33KG/s
4、 冷风进温度25 (环境温度)
5、 迎风面速度:12m/s
四:中冷器参数计算
1、 冷侧散热面积的计算
a) 冷却管散热面积(
)的计算S1=单根冷却管的散热面积*冷却管根数=2.74
1S
b ) 散热带的散热面积(
)S2=单根散热带的散热面积*散热带的根数=9.85
b) 冷侧散热面积 =2.74+9.85
=12.95
考虑到散热带和冷却管的钎焊焊缝的影响,冷侧散热面积F 实际应为12.43
2、热侧流速的计算( )
1)质量流量( )换算成体积流量(V )
已知
=0.33 kg/s ρ=0.946kg/0.348837209
2)中冷器热侧通道有效面积的计算冷却管的通道面积=单根冷却管内腔的截面积×冷却管根数
=422.4×31=13094.4m 紊流片料厚所占的面积=20.0832×8×31×0.2
=996.13 m S =冷却管的通道面积-紊流片料厚所占的面积
=13094.4-996.13=12098.27 m 3) =0.35×结论:此流速在最佳流速范围内
2S 2
1S S F +=1V 1G ρ
/G V 1=1G 2
m ρ
/G V 1=/s
0.35m 3≈)
(S 32
m 2
m 3S 2
m 3
1S V V =/12098.27106 /s
m 29≈
3、 中冷器的迎风面积:芯子宽度×芯子高度
=765×598× =0.457中冷器冷风通过面积:散热器高度×芯子高度-散热带料厚所占的面积=0.2冷风通过率:通风面积/迎风面积=0.2/0.475=43.8%
4、中冷器冷风流量( )根据中冷器冷侧面积、中冷器迎风面速度,中冷器冷风流量 计算如下: =12×0.2×1.165 2.8kg/s 三.假设150℃增压空气流经中冷器以后,出气口温度达到50℃.根据热平衡方程式计算冷风出温度( )
――热空气流量,kg/s ――冷却介质流量,kg/s; ――热空气定压比热,J/kg·℃ ――冷却介质的定压比热,J/kg·℃ ――中冷器进口(热空气)温度,℃ ――中冷器出口(冷却后空气)温度,℃ ――冷却介质进中冷器的温度,℃ ――冷却介质出中冷器温度,℃已知:
=1.009× J/kg·℃ =1.005× J/kg·℃
=0.33㎏/s
=2.8㎏/s
=150-50=100℃6
102
m 2
m 2
G 2
G 2G ≈
"2
t )
t t (C G )t t (C G '
2"2p22"1'1p11-=-1
G 2
G p1
C p2
C '
1
t "
1
t '
2
t "
2
t p1C 3
10p2C 3101G 2G "
1'1t t -
=25℃0.33×1.009× ×100=2.8×1.005× ×( -25)t -25 12℃ =37℃四.整个散热器的平均温压:
=150-37=113
=50-25=25
=113/25=4.52 > 2
所以采用对数平均温压
=(113-25)/ln4.52
58.34℃五.根据该中冷器结构和我们以往的经验,相应工作条件下的中冷器传热系数K值约为50W/ ·℃六.根据发动机工况中冷器实际所需散热量: ×(150-50)
=0.33×1.009×100
=33.3KW
七.中冷器所具备的理论散热能力50X12.43X58.34X =36.2Kw
比较步骤六、步骤七中求得的、值。比大10%左右,因此该中冷器的设计能够满足发动机的散热需求。
八.若中冷器进口温度为 =150℃,则理论出口温度为=150-36.2/(1.009×0.334)
=42.6℃
九.中冷器热侧压力降数值为实验所测, =8.8kPa,低于12.8 kPa,能满足发动机使用要求。
十.结论:根据以上计算,该中冷器结构设计合理,能够满足发动机的散热需求和热侧压力降要求。'
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