冷却系统介绍

水冷却系统一般由散热器、节温器、水泵、水道、风扇等组成。散热器负责循环水的冷却，它的水管和散热片多用铝材制成，铝制水管做成扁平形状，散热片带波纹状，注重散热性能，安装方向垂直于空气流动的方向，尽量做到风阻要小，冷却效率要高。散热器又分为横流式和垂直流动两种，空调冷凝器通常与其装在一起。

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水泵和节温器

发动机是由冷却液的循环来实现的，强制冷却液循环的部件是水泵，它由曲轴皮带带动，推动冷却液在整个系统内循环。目前最先进的水泵是宝马新一代直六发动机上采用的电动水泵，它能精确的控制水泵的转速，并有效的减少了对输出功率的损耗。这些冷却液对发动机的冷却，要根据发动机的工作情况而随时调节。当发动机温度低的时候，冷却液就在发动机本身内部做小循环，当发动机温度高的时候，冷却液就在发动机—散热器之间做大循环。实现冷却液做不同循环的控制部件是节温器。可以将节温器看作一个阀门，其原理是利用可随温度伸缩的材料（石蜡或乙醚之类的材料）做开关阀门，当水温高时材料膨胀顶开阀门，冷却液进行大循环，当水温低时材料收缩关闭阀门，冷却液小循环。

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空气的流动

为了提高散热器的冷却能力，在散热器后面安装风扇强制通风。以前的轿车散热器风扇是由曲轴皮带直接带动的，发动机启动它就要转，不能视发动机温度变化而变化，为了调节散热器的冷却力，要在散热器上装上活动百页窗以控制风力进入。现在已经普遍使用风扇电磁离合器或者电子风扇，当水温比较低时离合器与转轴分离，风扇不动，当水温比较高时由温度传感器接通电源，使离合器与转轴接合，风扇转动。同样，电子风扇由电动机直接带动，由温度传感器控制电动机运转。这两种形式的散热器电扇运转实际上都由温度传感器控制。

散热器

散热器兼作储水及散热作用，再此之上还装有膨胀水箱。因为单纯依赖散热器有几个缺点，一是水泵吸水一侧因压力低而容易沸腾，水泵的叶轮容易穴蚀；二是气水分离会产生气阻；三是温度高冷却液容易沸腾。因此设计师就加装了膨胀水箱，它的上下两根水管分别与散热器上部和水泵进水口联接，防止上述问题的产生。

1 冷却系统计算

一、 闭式强制冷却系统原始参数

都以散入冷却系统的热量QW为原始数据，计算冷却系统的循环水量、冷却空气量，以便设计或选用水泵、散热器、风扇

1．冷却系统散走的热量QW

冷却系统散走的热量QW，受很多复杂因素的影响，很难精确计算，初估QW，可以用下列经验公式估算：

3600hNgQueeWA（千焦/秒） （1-1）

A---传给冷却系统的热量占燃料热能的百分比，对汽油机A=0.23~0.30，对柴油机A=0.18~0.25

ge---内燃机燃料消耗率（千克/千瓦.小时）

Ne---内燃机功率（千瓦）

hu---燃料低热值（千焦/千克）

如果内燃机还有机油散热器，而且是水油散热器，则传入冷却系统中的热量，也应将传入机油中的热量计算在冷却系统中，则按上式计算的热量QW值应增大5~10%

一般把最大功率（额定工况）作为冷却系统的计算工况，但应该对最大扭矩工况进行验算，因为当转速降低时可能形成蒸汽泡（由于气缸体水套中压力降低）和内燃机过热的现象。

具有一般指标的内燃机，在额定工况时，柴油机ge可取0.21~0.27千克/千瓦.小时，汽油机ge可取0.30~0.34千克/千瓦.小时，柴油和汽油的低热值可分别取41870千焦/千克和43100千焦/千克，将此值带入公式即得

汽油机QW=（0.85~1.10）Ne

柴油机QW=（0.50~0.78）Ne 2 车用柴油机可取QW=（0.60~0.75）Ne，直接喷射柴油机可取较小值，增压的直接喷射式柴油机由于扫气的冷却作用，加之单位功率的冷却面积小，可取QW=（0.50~0.60）Ne，精确的QW应通过样机的热平衡试验确定。

取QW=0.60Ne

考虑到机油散热器散走的热量，所以QW在上式计算的基础上增大10%

额定功率：

∴ 对于420马力发动机QW=0.6*309=185.4千焦/秒

增大10%后的QW=203.94千焦/秒

冷却系统习题

8-1 冷却系统的功用是什么?发动机的冷却强度为什么要调节?如何调节?

冷却系统的功用是使发动机在所有的工况下都保持在适当的温度范围内.

汽车在行使过程中,由于环境条件和运行工况的变化,发动机的热状况也在改变.因此,必须随时调节发动机的冷却强度.

可以通过调节散热器的空气流量来控制温度.或是增加冷却气流的阻力,或是减少冷却气流量.现在大多数发动机都用电驱动风扇,根据需要调节电机转速,工作可靠,又节能.

8-2 若发动机正常工作一段时间后停机,冷却系统中的冷却液会发生什么现象?

当发动机工作时，冷却液的温度逐渐升高，冷却液容积膨胀，使水冷系统内的压力增高。当压力超过预定值时，压力阀开启，一部分冷却液经溢流管流入补偿水桶，以防止冷却液胀裂散热器。

当发动机停机后，冷却液的温度下降，水冷系统内的压力也随之降低。当压力降到大气压力以下出现真空时，真空阀开启，补偿水桶内的冷却液部分地流回散热器，可以避免散热器被大气压力压坏。

8-3 何为纵流式和横流式散热器?横流式比纵流式有何优点?

按照散热器中冷却液流动的方向,可将散热器分为纵流式和横流式两种.纵流式散热器 芯竖直布置,上接进水室,下接出水室,冷却液由进水室自上而下地流过散热器芯进入出水室.横流式散热器芯横向布置,左右两端分别为进 出水室,冷却液自进水室经散热器芯到出水室横向流过散热器.

横流式散热器可以使发动机机罩的外轮廓较低,有利于改善车身前端的空气动力性.

8-4为什么在汽车空调系统运行时,电动风扇需连续不停地工作?

当风扇旋转时吸进空气使其通过散热器,以增强散热器的散热能力,加快冷却液的冷却速度.汽车发动机水冷系多采用低压头,大风量,高效率的轴流式风扇,即风扇旋转时,空气沿着风扇旋转轴的轴线方向流动.

8-5如果蜡式节温器中的石蜡漏失.节温器将处于怎样的工作状态?发动机会出现什么故障?

1）如果腊式节温器中的石蜡漏失，节温器将处于关闭状态。

第４３卷第４期　２０１４年１２月　热力透平　ＴＨＥＲＭＡＬ　ＴＵＲＢｌＮＥ　Ｖｏ１．４３　ＮＯ．４　Ｄｅｃ．２０ｌ４　

文章编号：１６７２—５５４９（２０１４）０４—０２５７—０５　

燃号轮机进号　却系统介绍及经济牲分析　

唐　健　。，崔耀欣。，张栋芳　，严　晶。　（１．上海交通大学机械与动力工程学院，上海２００２４０；２．上海电气电站设备有限公司汽轮机厂，上海２００２４０）　

摘要：对进气冷却原理、目前技术较为成熟的几种进气冷却系统进行介绍，同时评估了各种因素对进气冷　却系统经济性的影响。分析表明，加装进气冷却系统的经济性与很多因素相关，需综合评估才能得以确认。　关键词：燃气轮机；进气冷却；经济性分析　中图分类号：ＴＫ４７２　文献标识码：Ａ　ｄｏｉ：１０．１３７０７／ｊ．ｃｎｋｉ．３１—１９２２／ｔｈ．２０１４．０４．００６　

Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｅｃｏｎｏｍｉｃ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　０ｆ　Ａｉｒ　Ｉｎｔａｋｅ　

Ｃｏｏｌｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　０ｆ　Ｇａｓ　Ｔｕｒｂｉｎｅｓ　

ＴＡＮＧＪｉａｎ　，ＣＵＩ　Ｙａｏ—ｘｉｎ　，ＺＨｌＡＮＧＤｏｎｇ－ｆａｎｇ。，ＹＡＮ　Ｊｉｎｇ　

（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００２４０，Ｃｈｉｎｍ　２．Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．Ｔｕｒｂｉｎｅ　Ｐｌａｎｔ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００２４０，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ￣Ｔｈｅ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｓｅｖｅｒａｌ　ｍａｔｕｒｅｄ　ａｉｒ　ｉｎｔａｋｅ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ａｒｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｎ　ｅｃｏｎｏｍｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｉｒ　ｉｎｔａｋｅ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｅｖａｌｕａｔｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ，ｉｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ｋｎｏｗｎ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｅｃｏｎｏｍｙ　ｏｆ　ａｉｒ　ｉｎｔａｋｅ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｍａｎｙ　ｆａｃｔｏｒｓ，ａｎｄ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ　ｂｙ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　ｇａｓ　ｔｕｒｂｉｎｅ；ａｉｒ　ｉｎｔａｋｅ　ｃｏｏｌｉｎｇ；ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ａｎａｌｙｓｉｓ