冷却系统的设计

编号：冷却系统设计规范编制：万涛校对：审核：批准：厦门金龙联合汽车工业有限公司技术中心年月日一、概述要使发动机正常工作，必须使其得到适度的冷却，冷却不足或冷却过度均会带来严重的影响。

冷却不足，发动机过热，会破坏各运动机件原来正常的配合间隙，导致摩擦阻力增加，磨损加剧，特别是活塞环和气缸壁之间的运动，严重时会发生烧蚀、卡滞，使发动机停转或者发生“拉缸”现象，刮伤活塞或气缸，更严重时还会发生连杆打烂气缸体现象。

也会使润滑油变稀，运动机件间的油膜破坏，造成干摩擦或半干摩擦，加速磨损。

同时会降低发动机充气量，使发动机功率下降。

发动机过度冷却时，由于冷却水带走太多热量，使发动机功率下降、动力性能变差。

发动机过冷，气缸磨损加剧。

同时，由于过冷，混合气形成的液体，容易进入曲轴箱使润滑油变稀，影响润滑作用。

由此可见，使发动机工作温度保持在最适宜范围内的冷却系，是何其重要。

一般地，发动机最适宜的工作温度是其气缸盖处冷却水温度保持在80℃~90℃，此时发动机的动力性、经济性最好。

二、冷却系统设计的总体要求a)具有足够的冷却能力，保证在所有工况下发动机出水温度低于所要求的许用值（一般为55°）；b) 冷却系统的设计应保证散热器上水室的温度不超过99 ℃。

c) 采用105 kPa压力盖，在不连续工况运行下，最高水温允许到110 ℃，但一年中水温达到和超过99 ℃的时间不应超过50 h。

d) 冷却液的膨胀容积应等于整个系统冷却液容量的6 %。

e) 冷却系统必须用不低于19 L/min的速度加注冷却液，直至达到应有的冷却液平面，以保证所有工作条件下气缸体水套内冷却液能保持正常的压力。

三、冷却系统的构成液体冷却系主要由以下部件组成：散热器、风扇、风扇护风罩、皮带轮、风扇离合器、水泵、节温器、副水箱、发动机进水管、发动机出水管、散热器除气管、发动机除气管等。

四、主要部件的设计选型1、散热器散热器的散热量（Q）和散热器散热系数（K）、散热器散热面积（A）及气液温差（⊿T）有关： Q=K·A·⊿T其中：Q---散热器的散热量（kcal/h）K---散热器散热系数（kcal/m2•h•ºC）A---散热器散热面积（m2）⊿T---气液温差：散热器进水温度和散热器进风温度之差（ºC）散热器的散热系数是代表散热效率的重要指标，主要影响因素如下：①冷却管内冷却液的流速---据试验结果，冷却液流速由0.2m/s提高到0.8m/s，散热效率有较大提高，但超过0.8m/s后，效果不大；②通过散热器芯部的空气流量---空气的导热系数很小，因此散热器的散热能力主要取决于空气的流动，通过散热器芯部的风量起了决定性作用；③散热器的材料和管带的厚度---国内散热器的材料目前基本上已标准化；④制造质量---主要是冷却管和散热带之间的贴合性和焊接质量；1.1 散热器是冷却系统中的重要部件，其主要作用是对发动机进行强制冷却，以保证发动机能始终处于最适宜的温度状态下工作，以获得最高的动力性、经济性和可靠性。

冷却系统的设计与性能分析引言：冷却系统在现代工业生产中起着至关重要的作用。

它能够有效地降低设备温度，保持设备在正常运行温度范围内，同时延长设备的使用寿命。

在本文中，将详细介绍冷却系统的设计原理、常见的冷却技术和性能分析方法，旨在帮助读者更好地理解冷却系统和提高其设计水平。

一、冷却系统的设计原理冷却系统的设计原理主要包括热传导、热对流和热辐射三种方式。

热传导是指热量通过物质的传导方式从高温区域传递到低温区域；热对流是指通过流体传递热量，包括自然对流和强制对流两种形式；热辐射则是指通过热辐射传递热量，其能量传递与介质无关，能够在真空中传递热量。

二、常见的冷却技术1. 水冷技术水冷技术是应用最为广泛的一种冷却技术。

其原理是将流经热源的水输送至冷却设备，通过水的吸热能力将热量带走，并通过换热器将热水冷却为低温水再次循环使用。

水冷技术具有冷却效果好、能量利用高的优点，但对于环境温度和水质要求较高。

2. 风冷技术风冷技术是利用气流的对流传热方式进行冷却的一种方法。

常见的风冷技术包括散热器和风扇。

散热器将热源表面的热量通过导热材料传导到散热片上，并通过风扇吹散热片上的热量，从而达到降温的目的。

风冷技术不受环境温度限制，且结构相对简单，但散热效率相对较低。

三、冷却系统的性能分析冷却系统的性能分析包括热传导分析、温度分布分析和热负荷计算。

1. 热传导分析热传导分析是冷却系统设计的重要环节之一。

通过数值模拟和测试实验，可以评估材料的导热性能，确定传热的路径和方式。

基于热传导分析的结果，可以选择合适的散热材料和冷却方式，提高冷却系统的效果。

2. 温度分布分析温度分布分析是冷却系统性能评估的关键。

通过数值模拟和实际测量，可以得到设备各个部位的温度分布情况。

基于温度分布分析，可以判断冷却系统是否均匀降温，并对温度超过限定范围的部位进行优化设计。

3. 热负荷计算热负荷计算是冷却系统设计的基础。

通过计算设备的输入功率和热散失功率，可以确定冷却系统所需的冷却能力。

发动机冷却系统的设计原则（李勇）水冷式汽车发动机冷却系统一般由散热器、节温器、水泵、缸体水道、缸盖水道、风扇及连接水管、冷却液等组成。

我们主机厂主要根据整车布置及发动机功率的要求来选定散热器及各零部件的形状、大小，并合理布置整个冷却系统，保证发动机的动力性、经济性、可靠性和耐久性，从而提高整车的性能。

一、冷却系统的总体布置原则冷却系统总布置主要考虑两方面，一是空气流通系统；二是冷却液循环系统。

因此在设计中必须做到提高进风系数和冷却液循环中的散热能力。

1，提高进风系数。

要做到提高进风系数就必须要做到：（1）减小空气的流通阻力，（2）降低进风温度，防止热风回流。

（1）减小空气的流通阻力设计中应尽量减少散热器前面的障碍物，进风口的有效进风面积不要小于60%的散热器芯部正面积；在整车布置允许的前提下，尽可能采用迎风正面积较大的散热器；风扇与任何部件的距离不应小于20mm这样就可以组织气流通畅排出，可以减少风扇后的排风背压。

（2）降低进风温度，要合理布置散热器的进风口，提高散热器与车身、发动机舱接合处的密封性，防止热风回流。

（3）合理布置风扇与散热器芯部的相对位置从正面看，尽量使风扇中心与散热器中心重合，并使风扇直径与正方形一边相等，这样可以使通过散热器的气流分布最为均匀，或者使风扇中心高一下些，使空气流经散热器上部的高温高效区。

另：考虑发动机振动的因素，风扇和护风罩之间的间隙应该在20mm 以上。

从轴向看，尽可能加大风扇前端面与散热器之间的距离，并合理设计护风罩。

要使气流均匀通过散热器芯部整个面积，必须要求风扇与散热器之间保持一定的距离，一般对载货汽车，风扇与散热器芯部之间的距离不得小于50mm。

2，提高冷却液循环中的散热能力要提高冷却液循环中的散热能力，提高冷却液循环中的除气能力是关键。

冷却系统的气体会造成水泵流量下降，使散热器的冷却率下降；还会造成发动机水套内局部沸腾，致使局部热应力猛增，影响发动机性能；在热机停工况，气体还会造成冷却液过多的损失。

暖通空调系统冷却系统设计规范要求暖通空调系统中的冷却系统设计在保证室内空气质量和舒适性的前提下，对于节能和环保也有着重要意义。

本文将介绍暖通空调系统冷却系统设计的一些规范要求，以期达到高效、安全、可靠、舒适以及经济合理的效果。

一、冷却系统的容量计算在进行冷却系统设计时，首先需要准确计算冷却负荷。

冷却负荷是指单位时间内需要从室内空气中移除的热量。

容量计算应综合考虑房间的面积、高度、热负荷输入、人员密度等因素，确保冷却系统能够提供足够的冷量以满足室内温度控制的要求。

二、冷却水系统设计1. 冷却水质量要求：冷却水应具备良好的热传导性能，同时要求水质清洁，避免水中杂质对设备的损坏。

应对水质进行定期测试和处理，确保其符合设计要求。

2. 冷却水泵和循环管道设计：冷却水泵选型应以满足冷却水的流量和扬程为主要考虑因素，合理选择泵型并确保运行稳定可靠。

循环管道的设计应合理布置，减小阻力和压降，保证冷却水循环的畅通。

3. 冷却塔设计：冷却塔是冷却系统的重要组成部分，其设计应考虑冷却水的温度降低要求、冷却面积和风量等因素。

冷却塔的放置位置应合理，避免对周围环境和通风造成不利影响。

三、冷却机组设计1. 机组选型：在冷却机组的选型过程中，要根据室内空间的需求和冷却负荷来确定机组的制冷量。

选择满足需求的机组时，要综合考虑机组的性能、运行效率、噪音以及维护保养方便等因素。

2. 制冷剂选择：制冷剂的选择要符合环保要求，避免对臭氧层和温室效应产生负面影响。

同时，应确保制冷剂的安全性和稳定性，避免对人体和设备造成危害。

3. 机组布置及管道设计：机组的布置应合理，方便设备的维护和检修。

管道的设计应考虑冷却水、冷冻剂的流量、压力以及管道的保温隔热等要求。

四、环境与能源节约1. 高效节能设备的选用：在冷却系统设计中，应优先选用高效节能的设备和材料，减少能源的消耗。

2. 自动控制系统的应用：冷却系统的自动控制是提高系统运行效率的重要手段之一。

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。

冷却系统基本设计规范简式国际汽车设计（北京）有限公司2008.5目录1.冷却系统的构成和设计要求 (1)1.1 冷却系统的构成 (1)1.2 冷却系统的设计要求 (1)2 冷却系统设计 (2)2.1 散热器 (2)2.2 冷却风扇 (6)2.3 风扇护风罩 (7)2.4 压力盖 (8)2.5 膨胀水箱 (10)2.6 取暖器 (13)2.7 水泵 (13)2.8 散热器管路 (13)2.9 冷却液 (14)1.冷却系统的构成和设计要求1.1 冷却系统的构成冷却系统由散热器、风扇、膨胀箱等部件组成。

其功能是对发动机进行强制冷却，保证发动机能始终处于最适宜的温度状态下工作，以获得较高的动力性、经济性及可靠性。

汽车冷却系统的结构简图见图1-1所示：图1-1 冷却系统的构成1.2 冷却系统的设计要求1) 冷却系统的设计应保证：使用冷却水作冷却液和 0.5bar 以下的压力盖时，发动机出水口的温度允许到 100 ℃；使用冷却水作冷却液和 0.7-0.9bar 压力盖，在不连续工况运行下，最高水温允许到 110 ℃。

2)如果使用长效防冻防锈液作冷却液和 0.5bar 以下的压力盖时，发动机出水口的温度允许到105℃；使用长效防冻防锈液作冷却液和 0.7-0.9bar 压力盖，在不连续工况运行下，最高水温允许到 115 ℃。

3) 冷却液的膨胀容积应大于等于整个系统冷却液容量的 6 %。

4) 冷却系统必须用不低于 19 L/min 的速度加注冷却液，直至达到应有的冷却液平面，以保证所有工作条件下气缸体水套内冷却液能保持正常的压力。

2 冷却系统设计件进行冷却系统内流场计算分析，最终以整车高温试验结果对冷却系统设计是否满足使用要求进行确认。

具体各主要部件的设计过程如下。

2.1 散热器散热器是冷却系统中的重要部件，其主要作用是对发动机进行强制冷却，以保证发动机能始终处于最适宜的温度状态下工作，以获得最高的动力性、经济性和可靠性。

注塑模冷却系统设计一、冷却系统原理冷却系统的设计原则包括以下几点：1.均匀冷却：冷却通道应布置得均匀，确保注塑模腔内的温度分布均匀，避免产生缺陷。

2.高效冷却：冷却通道应尽可能靠近模具表面，并减小冷却通道的截面积，以增加冷却介质对模具的冷却效果，提高生产效率。

3.多角度冷却：在模具中设置多个冷却通道，使冷却介质能够从不同的角度覆盖模具表面，提高冷却效果。

4.控制温度：通过合理设置冷却通道的长度、截面积和数量等参数，控制注塑模的冷却速度，确保产品达到理想的尺寸和性能。

二、冷却系统设计流程1.模具结构分析：根据产品的形状和尺寸，对模具进行结构分析，确定冷却通道的位置和数量。

2.冷却通道设计：根据模具结构，设计冷却通道的形状、截面积和长度等参数。

一般来说，冷却通道应尽量靠近模具表面，避免过于接近模腔导致冷却效果不佳。

3.冷却通道布置：根据模具结构和产品的需求，合理布置冷却通道的位置和数量。

通常情况下，冷却通道应均匀分布在模具的各个部位，并且覆盖整个模具表面。

4.冷却介质选型：选择合适的冷却介质，通常是冷水。

冷却介质的选择应考虑到模具材料的热导率、流动性以及生产环境等因素。

5.防止冷却死角：在冷却系统设计中，应尽量避免冷却死角的产生。

冷却死角是指冷却介质在注塑模内积聚，无法很好地冷却模具的局部区域。

为了避免冷却死角，可以设置细小的冷却通道或者采用多角度冷却。

三、冷却系统优化方面为了进一步提高冷却系统的效果，可以从以下几个方面进行优化：1.模腔温度分析：利用模具流动分析软件，对模腔的温度分布进行分析，找出温度较高或较低的区域，并针对性地调整冷却通道的布置。

2.冷却介质控制：通过对冷却介质的输送速度、温度和压力等参数进行控制，进一步提高冷却效果。

3.冷却材料选择：选择具有较好导热性能的冷却材料，如铜合金等，以提高冷却效果。

4.模具表面处理：在模具表面进行特殊处理，如磨削、喷砂等，增加表面的热传导性，提高冷却效果。

模具设计中的冷却系统设计与优化分析在模具设计中，冷却系统的设计和优化是非常重要的一部分。

冷却系统的设计直接影响着模具的使用寿命、生产效率和产品质量。

本文将从冷却系统的设计原则、优化方法和实际案例分析三个方面来探讨模具设计中的冷却系统设计与优化分析。

一、冷却系统的设计原则冷却系统的设计原则主要包括以下几个方面：1. 冷却系统的位置和布局：冷却系统应该尽可能地靠近模具的加热部位，以提高冷却效果。

同时，冷却系统的布局应该合理，避免冷却死角，确保冷却水能够充分覆盖模具表面。

2. 冷却水的流速和温度：冷却水的流速应该适中，过大会浪费资源，过小则无法有效降温。

冷却水的温度也需要控制在合适的范围内，过高会导致冷却效果不佳，过低则可能引起冷凝水等问题。

3. 冷却系统的材料选择：冷却系统的材料应该具有良好的导热性和耐腐蚀性。

常见的冷却系统材料有铜、铝、不锈钢等。

在选择材料时，需要考虑模具的工作环境和使用寿命。

4. 冷却系统的管道设计：冷却系统的管道设计应该尽量简洁明了，避免过多的弯曲和分支，以减少流阻和压力损失。

同时，管道的直径和厚度也需要合理选择，以保证冷却水的流量和压力。

二、冷却系统的优化方法在模具设计中，冷却系统的优化方法主要包括以下几个方面：1. 流场模拟分析：通过流场模拟分析，可以预测冷却水的流动情况和温度分布，帮助设计师找出冷却死角和热点位置，并进行合理的优化设计。

2. 冷却系统的分区设计：根据模具的不同部位和工艺要求，将冷却系统划分为不同的区域，以便针对性地进行优化设计。

例如，在需要加热的部位增加冷却水的流量和温度，以提高冷却效果。

3. 冷却系统的循环方式：冷却系统的循环方式有单循环和双循环两种。

单循环适用于冷却要求相对较低的模具，而双循环适用于冷却要求较高的模具。

在选择循环方式时，需要考虑冷却效果和成本之间的平衡。

三、实际案例分析为了更好地理解模具设计中的冷却系统设计与优化分析，下面将以一个注塑模具为例进行实际案例分析。

冷却系统设计规范1. 总则本规范旨在为冷却系统的设计提供全面、详细的指导，确保系统安全、高效、节能、环保。

所有设计人员应严格遵守本规范，并根据实际情况进行适当的调整和补充。

2. 术语和定义2.1 冷却系统指通过一定的传热介质，将设备或环境中的热量移走，以达到降温目的的系统。

2.2 传热介质指在冷却系统中流动，承担热量传递的流体。

2.3 冷却塔指通过自然通风或机械通风，将热量传递给空气，实现冷却的设备。

2.4 冷却泵指将传热介质输送至冷却塔或冷却器，并返回系统的动力设备。

3. 设计原则3.1 安全可靠确保冷却系统在正常运行、故障状态及极端气候条件下均能安全运行，防止火灾、爆炸、泄漏等事故的发生。

3.2 高效节能合理选择传热介质、冷却塔、冷却泵等设备，优化系统布局，提高热量传递效率，降低能耗。

3.3 经济合理在满足安全、高效的前提下，考虑投资成本、运行成本和维护成本，实现经济合理。

3.4 环保低碳选用环保型传热介质，减少污染物排放，降低对环境的影响。

4. 设计内容4.1 系统类型选择根据设备热量产生量、冷却需求、场地条件等，选择合适的冷却系统类型，如水冷却系统、空气冷却系统等。

4.2 传热介质选择综合考虑热传递性能、腐蚀性、环保性能、经济性等因素，选择合适的传热介质。

4.3 冷却塔选择根据冷却需求、气候条件、场地条件等，选择合适的冷却塔类型，如自然通风冷却塔、机械通风冷却塔等。

4.4 冷却泵选择根据系统流量、扬程、功率等参数，选择合适的冷却泵。

4.5 系统布局及管道设计合理规划系统布局，减少管路阻力，降低能耗。

4.6 控制系统设计设计完善的自动控制系统，实现冷却系统运行参数的实时监测和调节。

4.7 安全防护措施针对可能出现的安全隐患，设计相应的安全防护措施，如防泄漏、防爆、防火灾等。

5. 施工与验收5.1 施工要求严格按照设计文件和规范要求进行施工，确保冷却系统质量。

5.2 验收标准验收时应全面检查冷却系统的安全、效率、环保等性能，确保达到设计要求。