汽车散热器的毕业设计论文
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大功率散热器优化设计论文大功率散热器优化设计论文1散热器物理模型的建立大功率LED灯具主要由多孔型灯壳、透光罩、反光器、照明电源、LED灯珠、铝基集成电路以及平板型翅片散热器等组成。
根据要求可将其设定为LED灯珠:型号为OSRAMLUW-W5AM,灯珠需要10颗左右,每颗灯珠额定功率为1瓦,电能转化效率设定为80%,在仿真模拟软件中使用二维点光源表示;铝基集成电路板的长宽高结构参数为180mm*92*1.5mm,线路板导热系数设定为200W/(m*k),铜膜覆盖厚度为60μm,导热系数为380W(m*k);平板型铝翅片散热器:散热器长宽高参数为220mm*130mm*10mm,翅片厚度2mm,翅片间距及高度为:5mm,20mm,外壳导热系数为200W(m*k)。
采用Icepak仿真模拟软件进行实验时,工作环境参数定义为自然对流换热模型,且周围介质环境为20°干燥空气。
该软件计算域必须足够大,一般情况下计算域选定为:重力反方向上的'模型高度定为3倍模型参数,重力方向模型高度定为2倍模型参数,模型侧面结构参数定为0.5倍结构参数,参考模型如图1,利用三维软件设计原理,可从不同层面对数据进行分析检测,实验过程中采用开放型边界条件。
2大功率散热器优化设计分析2.1中心组合设计首先采用等效电阻电路的处理方法,对散热器三个结构参数进行优化设计。
三个结构参数分别为:翅片高度20mm;翅片间距6mm;翅片厚度2mm,然后根据CentralComposite设计原理对三个结构参数对散热器散热效果的影响,得出以下实验因素水平编码值表:表格中:r表示各结构参数与中心点的间距。
2.2数学模型优化设计运用DesignExpert8.06,可计算出散热器三个结构参数对于散热效果的响应值,最后得出下列方程式:上述方程中:xi、xj为变量编码值;b0、bi、bji、bii,为计算系数;p为变量代号。
2.3散热器翅片结构参数最佳值确定根据二次相应曲面模型计算方法求得二次相应面的对应方程的稳定取值点:利用上式可将回归方程换算为矩阵的形式:然后利用求导法则对上式进行求导可得:求得驻点即各结构参数的最佳值:假如在实际取值范围内无法求得驻点,即中心组核试验确定的响应面图形为近似板型,此时需要对考虑边界条件确定最佳值点。
汽车散热器研究报告一、概述汽车散热器是保持汽车发动机正常运转的重要部件之一。
汽车发动机在工作过程中会产生大量的热量,如果不能及时散发掉,就会造成发动机过热,甚至损坏发动机。
因此,汽车散热器的作用就是有效地将热量散发出去,以保持发动机的正常工作温度。
二、散热原理汽车散热器的散热原理是通过循环冷却液来将发动机产生的热量传导到散热器中,再将散热器中的热量通过空气对流的方式散发出去。
具体来说,循环冷却液会经过发动机内部的冷却系统,将热量传导进入散热器中,在散热器中,冷却液会与散热器中的散热管接触,将热量传递到散热器的鳍片上,再通过对流的方式将热量散发出去。
三、散热器的结构散热器由散热管、鳍片、头盖、尾盖、冷却液进出口等组成。
其中,冷却液进入散热器的管道通常位于散热器的上部,而冷却液出口则通常位于散热器的下部。
这样设计的目的是使冷却液在散热器中的流动方向与空气流动方向垂直,从而提高散热效果。
另外,头盖和尾盖则起到固定散热管和保护散热器的作用。
四、散热器的材质选择汽车散热器一般采用铜和铝制材料。
铜的散热性能较好,但是价格比较昂贵,而铝则价格相对较低,但散热性能也较差。
因此,一些高档汽车散热器会采用铜铝复合材料,以综合铜和铝的优点,提高散热性能。
五、散热器的维护为了保持汽车散热器的正常工作,我们需要定期进行散热器的维护。
具体来说,维护工作包括:1. 定期检查冷却液的水位,并根据需要添加冷却液;2. 定期清洗散热器的外表面,防止鳍片上的灰尘和污垢影响散热效果;3. 定期检查散热器的冷却液管道是否存在堵塞,如果发现堵塞可采用冲洗的方式进行清理。
六、结论汽车散热器是保持发动机正常工作的关键部件之一。
了解散热器的工作原理、结构及维护方法,可以帮助车主准确维护汽车散热器,延长汽车的使用寿命。
目录第1章绪论 (5)1.1 引言 (5)无人机简介 (5)1.1.2 本文所述无人机的特点 (6)散热系统概述 (7)基本概念 (7)1.2.2 水冷散热器概述 (7)本文研究的意义和主要内容 (9)本文研究的意义 (9)本文主要研究的内容 (9)第2章总体设计方案的比照选择 (11)冷却方式的选择 (11)冷却方式简介 (11)两种冷却方式的优缺点比照 (12)冷却系统的的布局 (12)风扇驱动方式的选择与设计 (13)概述 (13)三种驱动方案的优缺点比照 (13)具体传动方式的设计 (14)第3章基本参数的设定及推导 (17)设计任务给定的参数 (17)参数推导 (17)散热量Q (17)水循环流量qv,w (18)冷却空气的体积流量qv,a (19)参数总结 (19)第4章主要零部件的设计 (20)散热器的设计 (20)概述 (20)散热器发展趋势 (21)散热器的结构形式、参数与材料设计 (21)冷却水泵的设计 (26)冷却水泵概述 (26)离心式水泵的结构特点 (27)水泵的性能参数 (28)冷却风扇的设计 (30)概述 (30)冷却风扇的结构形式及特点 (30)风扇材料 (32)风扇的外形结构设计 (33)风扇的风量、静压、转速及其匹配 (34)冷却风扇的校核 (36)风扇的安装条件 (39)风扇传动部分的简要设计及说明 (40)带的选择 (40)带轮的设计 (41)风扇轴的最小轴径计算 (42)传动圆锥销的校核 (42)第5章总结与展望 (43)5.1 本文工作总结 (43)5.2 研究展望 (44)摘要无人机技术是反应国家科学技术实力的高新技术,其整机系统复杂、涉及的学科专业极广、技术含量很高。
无人机所搭载的发航空发动机,可以说是整个系统的心脏,而优良的散热系统是保证发动机的正常工作的先决条件。
当前无人机的使用环境和用途,给无人机在安全性、可靠性和使用效率等方面提出了更高的要求。
1 绪论模具生产技术水平的高低,已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。
随着我国加入WTO,我国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。
1.1模具的现状和发展趋势1.1.1国内模具的现状国内模具行业的发展现状及市场前景现代模具工业有“不衰亡工业”之称。
世界模具市场总体上供不应求,市场需求量维持在700亿至850亿美元,同时,我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。
近几年,我国模具产业总产值保持15%的年增长率(据不完全统计,2005年国内模具进口总值达到700多亿,同时,有近250个亿的出口),到2007年模具产值预计为700亿元,模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2006年的2亿美元左右。
单就汽车产业而言,一个型号的汽车所需模具达几千副,价值上亿元,而当汽车更换车型时约有80%的模具需要更换。
2005年我国汽车产销量均突破550万辆,预计2007年产销量各突破700万辆,轿车产量将达到300万辆。
另外,电子和通讯产品对模具的需求也非常大,在发达国家往往占到模具市场总量的20%之多。
目前,中国17000多个模具生产厂点,从业人数约50多万。
1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。
工业总产值中企业自产自用的约占三分之二,作为商品销售的约占三分之一。
在模具工业的总产值中,冲压模具约占50%,塑料模具约占33%,压铸模具约占6%,其它各类模具约占11%。
近年来,我国冲压模具水平已有很大提高。
大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。
为中档轿车配套的覆盖件模具内也能生产了。
精度达到1~2μm,寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。
表面粗糙度达到Ra≤1.5μm的精冲模,大尺寸(φ≥300mm)精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。
1、模具CAD/CAM技术状况我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。
一种车用电控单元散热器设计与测试来源:大比特半导体器件网摘要:在汽车电控设备设计中,电子器件是设备中的关键器件,电子器件散热设计的好坏直接影响整个系统的可靠性.文章介绍了一种车用电控设备中50w散热器的设计,并从使用角度介绍了散热器的热导分析及散热器设计,对实验数据与仿真分析结果进行了对比分析,验证了设计的有效性.引言近年来,电子技术在汽车,特别是新能源汽车上得到了广泛应用和迅猛发展.同时,人们对汽车功能要求的不断增多,使得汽车电器设备的集成度也越来越高,汽车电器设备的功能集成化.大功率.小型化是汽车电子未来的发展方向.随着电子产品轻薄小型化.高性能化.IC器件高集成化的发展,电子设备产生的热量使内部温度迅速上升,如果不及时将该热量散发,设备会继续升温,器件就会因过热而失效,电子设备的可靠性将下降,甚至造成芯片被瞬间击穿而损坏.因此对电子产品的散热能力提出了更改的要求,同时推动了电子产品散热设计技术的不断提高.1 热量产生及散热器热传导分析电子器件作为汽车电控设备系统的关键部件,既要使汽车电控设备的性能满足整车要求,也要保证汽车电控设备具有足够的安全性和可靠性.对于在现有技术下提供的汽车电控设备,为了达到更高的能量密度与功率密度,功率驱动单元模块大多通过多个功率单管间的串联或并联构成,这样功率模块的输出电压或输出电流将大大提高,以满足对汽车的驱动要求.在工作过程中,汽车电设备的功率驱动PCB总成是热量产生的最主要来源.热量传导过程分析:功率器件表面贴装在电路层,器件所产生的热量通过绝缘层传导到金属基层,然后由金属基板扩展到模块外部,与外界环境实现热交换,实现对器件的散热,如图l所示.金属基板采用何种金属,主要取决于热膨胀系数.热传导能力.强度.硬度.重量.表面状态和成本.金属基板基本都采用了铝板.铝材散热器是使用铝合金材料通过挤压成型,为增大单位体积的散热面积,成型后的散热器上呈现波纹齿,这种结构增强了散热器的散热能力.有效减小了功率模块和散热器之间的导热内阻,能够快速把功率模块上的热量导出,及时为功率模块冷却;为了补充机械加工中的缺陷,在散热器平面上涂覆一层100 u m的导热膏填充散热器和功率模块之间接合时的细小空间,这要求在加工过程中对功率器件的安装面进行表面机械加工处理,并保证具有一定的平面度.粗糙度.总之,散热器的结构设计.表面处理和导热辅料的涂覆,为功率模块创造了良好的外部散热环境,可以保证功率模块的可靠与稳定地运行,延长了功率模块的工作寿命.2 散热器设计散热片通过对流和辐射散热,其中对流散热占主导.参考鳍片形状(如图2和表1所示)设计资料,对主要尺寸进行如下设计:(1)根据控制器的安装位置,短风道风阻小.尽可能增加散热表面积,同时选择鳍片平行于散热底板短边。
汽车工程原理课程设计---汽车散热器的设计1. 简介本文档旨在介绍汽车工程原理课程设计中汽车散热器的设计方案。
散热器在汽车中起着重要的作用,它帮助汽车发动机散热并保持适宜的运行温度。
合理设计的散热器可以提高汽车性能和可靠性。
2. 散热器的工作原理散热器通过将发动机产生的热量传递到大气中来实现散热。
散热器内部通道中流动的冷却液与散热器的散热片之间发生热传导,将热量传递给通过散热器的进气风,并通过对流和传导的方式将热量散发到外界空气中。
3. 汽车散热器设计原则- 散热效率:散热器应具有高效的散热能力,能够快速将热量传递到大气中。
- 结构合理:散热器的内部结构应设计合理,以确保冷却液与散热片之间有足够的接触面积,从而提高散热效果。
- 轻量化:散热器应尽可能轻量化,以减少对整车重量的影响,并提高汽车的燃油经济性。
- 强度和耐久性:散热器应具备足够的强度和耐久性,能够应对各种路况和温度条件。
4. 设计流程步骤一:需求分析根据车辆的使用环境和散热要求,确定散热器的散热量和尺寸要求。
步骤二:材料选择选择合适的材料以满足散热器的性能和可靠性要求。
常见的散热器材料包括铝合金和铜铝复合材料。
步骤三:结构设计设计散热器的内部结构,包括散热片的形状、排列方式和冷却液通道等。
步骤四:模拟分析使用计算机辅助工程软件进行散热器的流体力学分析和热传导分析,评估设计的散热器性能。
步骤五:制造和测试根据设计结果制造散热器样品,并进行相关测试,验证散热器的性能和可靠性。
5. 结论本文档介绍了汽车工程原理课程设计中汽车散热器的设计方案。
合理设计的散热器能有效地保持汽车发动机的运行温度,提高汽车的性能和可靠性。
在设计过程中,需进行需求分析、材料选择、结构设计、模拟分析以及制造和测试等步骤,以确保设计的散热器满足要求并具备优秀的性能。
汽车冷却系统的设计汽车冷却系统的设计工作可分成两个部分:1.预测早期阶段的设计在建立一个冷却系统“基础(房地产)”模型和基本散热器、风扇和风扇罩结构。
在确立这个冷却系统时,必须非常小心,既使以后发生问题时也仅是小范围的修正。
2.实车测试。
早期的规则和原型是在风洞和热室中测试来选择冷却系统部件及了解汽车系统阻力特性和冷却水的流量。
藉由精细冷却系统的调整来完成所有原型车辆的引擎和配件结构。
最后进行实车测试而评估且确认系统的设计。
基本热传导方程如图1所示,引擎冷却水从引擎和汽缸头中拾起热量。
冷却水因为它流经散热器并将热量转移到空气中。
这种热传导方式的模式可分为强制和自然对流、散热器和热传导。
第一种模式是散热器的强迫对流换热,在稳流的条件下,冷却水经流散热器而与空气换热。
热传导速率公式的表示为:T c m Q p ∆=•(1)Q 是热流量, BTU/hrm 是质流, lbs/hrc p 是流体比热, BTU/(lb F)ΔT 是流体温度差,F 。
引擎排热在任何车辆中,预测过程由散热器尺寸设计开始到引擎排热给冷却水。
图2提供一种典型汽油引擎的能量平衡。
图2.1显示了一个典型的柴油引擎的热流特性。
精确的燃料量和空气混合物以离散量被注入引擎中,在压力下点燃而作功并产生余热。
燃烧产生的余热由引擎壁藉由热传导和热对流传递到冷却水。
冷却水同时也吸收引擎摩擦和机油的热量。
散热器的热是被强迫对流转移到大气中,冷却水是通过泵流经散热器。
若车辆配备有自动换文件装置,热是从齿轮箱传动油传导至冷却水。
此外,如果任何换热器被安装在散热器、空调冷凝器、引擎和传动油冷却器、中间冷却器前面,当冷空气通过换热器而流经散热器时,大部分的排热被传给散热器。
燃料在引擎中燃烧且热量从燃烧的气体转移到冷却水的机制是非常复杂的。
有一些文献曾报导,可利用分析方法来计算引擎排热转移到冷却水的例子,它们可以作为教材使用,可用于比较不同引擎的操作模式、燃料空气混合物、容积效率等。
汽车 LED车灯散热结构设计摘要:LED以其体积小、寿命长、能耗低等优点,为汽车车灯提供了新一代光源。
使用LED作为光源不仅可节约能源,还能延长其使用寿命。
本文主要分析汽车LED车灯散热结构设计。
关键词:LED车灯;散热结构;设计1、LED车灯概况LED车灯是指使用LED作为车灯的光源,它以高亮度、低功耗、长寿命等优点在汽车领域得到了广泛应用。
具有以下优点:①长寿,通常是几万甚至十万小时。
一些人认为,若未来汽车照明灯使用LED,汽车的整个寿命将无需更换灯具。
②高效节能。
LED光源可直接产生车灯所需的红色、琥珀色等颜色,无需滤色,无损耗,功耗高达80%。
③高光质,无辐射,属环保产品,“绿色”光源。
④LED结构简单,内部支撑结构,四周采用透明环氧树脂密封,抗震性好。
⑤点亮无延时,亮灯响应速度快,适合快速移动物体使用。
⑥适于低电压工作,可充分用于汽车。
⑦L ED覆盖面积小,设计者可随意改变灯具模式,使汽车造型多样化。
2、LED前照灯应用中需解决的关键问题2.1光学设计因LED前照灯的工作原理与卤素灯及氙灯工作原理完全不同,因此LED汽车前照灯的光学设计不能应用以前的设计方法,必须重新设计。
另外,LED车灯的光源通常由多个LED芯片集成,然后通过光通量的叠加来满足亮度要求。
因此,有必要对各光源的出光反射及汇聚进行综合配光设计。
2.2驱动电源设计汽车电源为12V或24V,LED通常由直流供电,需进行电源转换才能输出稳定的直流电源。
另外,LED前照灯安装于发动机舱内,振动、高温、潮湿等环境对驱动电源耐受性也有很高要求。
此外,根据实际需要,驱动电源还需有调光或恒流控制功能,从而增加了驱动电源设计难度。
2.3散热设计因LED芯片固有的“缺陷”,其光亮转换效率仅为20%~30%,且发光波长不能被红外辐射散热,这意味着大部分能量将转化为热量。
LED前照灯使用大功率LED光源,可产生更多热量。
此外,发动机舱的高温也使其更难散热。
济南职业学院毕业设计(论文)题目:发动机冷却系统维护系部:机械制造系专业:汽车检测与维修学号:200909042247学生姓名:梁润之指导教师:鲁学柱职称:讲师2012年5月23日毕业论文(设计)任务书课题名称:发动机冷却系统维护系部:机械制造系专业:汽车检测与维修姓名:梁润之学号:200909042247指导教师:鲁学柱2012年5月23日毕业设计(论文)成绩评定表系部:机械系专业:汽车检测与维修班级:09汽修2班目录摘要 (5)关键词 (5)引言 (5)1 冷却系统的作用 (5)2冷却系统的组成 (6)3冷却系统的构造及维护 (8)4 冷却系统的工作原理 (11)5 冷却系统的检修 (14)6冷却系统智能控制 (15)7结论 (15)谢辞 (16)摘要:本文论述了冷却系统的作用、组成、主要构造、工作原理、日常维护、故障的检测步骤和排除方法,同时论述了冷却系统系统化、模块化设计方法,以及冷却系统的智能控制,并举例做出简单介绍。
关键词:冷却系统冷却系统维护温度设定点冷却系统智能控制引言:如果一台发动机,冷却系统的维修率一直居高不下,往往会引起发动机其他构件损坏,特别是随着车辆行驶里程的增加,冷却系统的工作效率逐渐下降,对发动机的整体工作能力产生较大影响,冷却系统的重要性在于维护发动机常温下工作,尤如人体的皮肤汗腺,如果有一天,人体的汗腺不能正常工作,那么身体内的热量将无法散去,轻则产生中暑,重则休克。
1. 冷却系统的作用冷却系统的功用是带走引擎因燃烧所产生的热量,使引擎维持在正常的运转温度范围内。
引擎依照冷却的方式可分为气冷式引擎及水冷式引擎,气冷式引擎是靠引擎带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却引擎;水冷式引擎则是靠冷却水在引擎中循环来冷却引擎。
不论采何种方式冷却,正常的冷却系统必须确保引擎在各样行驶环境都不致过热。
2.冷却系统的组成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。
散热器结构设计论文1锂电池热物理模型时,Li+从负电极脱离,通过隔膜,嵌入正电极;充电酸锂动力锂电池,其单体电池容量为10Ah,最大电压4.2V,长度为66mm,宽度为18mm,高度为120mm,外壳材料为铝,结构模型如图2,图中为了简化电池模型,忽略极耳影响。
如图2,在直角坐标系中,按照能量守恒定律,得到单体电池的导热微分方程:锰酸锂电池在正常工作时,副反应可忽略不计,产生的热量主要由三部分组成:可逆反应热生成速率Q1,电化学反应热生成速率Q2,焦耳热生成速率Q3。
单体锂电池总热生成速率7为:通过计算得到单体电池在1C、3C、5C放电时的发热量,如图3所示。
t=0时,电池为充满电状态,因为在放电初期,电压下降幅值较大,电池发热量也快速上升,同时为了保证锂离子电池组的性能和循环使用寿命,通常将SOC操纵在0.3~0.7。
电池在1C、3C放电时,发热量随时间变化不大;5C放电时,电池发热量急剧上升。
在实行电池组仿真分析时,取发热量相对稳定时的数值作为热源,在1C、3C、5C的发热量分别为10000、53000、115000W/m3。
2液体冷却方式下锂电池组散热器设计及仿真分析2.1锂电池组散热器设计图4所示为液体冷却散热器,取5个单体电池为一个电池组,电池组之间的间隔为冷板,材料为铝。
为了降低电池表面中心位置的温度,在冷板中间设计两个对称的液体通道,入口通道和出口通道的尺寸为142mm×20mm×20mm,冷板的尺寸为8mm×66mm×120mm,流体通道的直径为6mm,考虑到电池组两端的冷板所汲取的热量较少,设置两端的液体通道直径相比其他的小1mm。
为4.76mm,整个模型的网格数为585248,如图5所示。
在计算过程中,把液体流体看作不可压缩的流体,忽略单体电池的热变形。
2.2.1电池温度分布入口质量流量为0.8g/s,外界环境温度和流体入口温度为298.15K时,电池组1C、3C、5C放电的温度分布如图6、速度分布如图7所示。
浅谈汽车散热器的构造及其发展【摘要】散热器是水冷式内燃机冷却系统中不可缺少的一个组成部分。
汽车散热器一台汽车的全部零部件中占有较重要的地位。
【关键词】汽车散热器;构造;发展0.概述散热器是水冷式内燃机冷却系统中不可缺少的一个组成部分。
汽车发动机的冷却系统,一般是由水泵、散热器、节温器、冷却风扇、风扇电机、电机开关、护风罩等部分组成。
发动机在工作时机内的温度很高,所以为保证其能够正常工作,必须对其进行冷却。
散热器的作用是利用冷风(既可以是汽车行驶时迎面流动空气造成的冷风,也可以是冷却风扇提供的冷风)来冷却被发动机高温零件加热的发动机冷却液。
汽车散热器是一个薄壁、紧凑性高、料重工轻的总成,其产值在一台汽车的全部零部件中占有较重要的地位。
汽车散热器主要是用铜和锡制造的。
这是由于铜的导热性能优良,能够耐腐蚀,易于钎焊加工。
但由于铜的资源问题及价格问题,对散热器不仅从材料厚度方面有所改进,而且从结构上也有重大的突破。
从原有的管片式芯子结构,又发明了管带式芯子结构,使得在不减少原有性能的情况下,质量减轻近30%,这被认为是散热器发展史上里程碑。
这种结构广泛用于中、小功率的汽车上。
1.汽车散热器的构造散热器是由冷却用的散热器、贮存冷却液的上水室和下水室3部分组成的。
由于散热器工作时会产生水蒸气,所以上水室还承担着气水分离的作用。
1.1散热器的结构形式强制循环式水冷用散热器可分为直流型和横流型。
直流式散热器在汽车发动机上使用极为广泛。
国产解放CA6102型、东风EQ6100一1型发动机以及桑塔纳1.8L、奥迪1001.8L、富康1.36L、标致2L、夏利1L,1.3L等轿车发动机都采用了这种直流式散热器。
但是,由于它的散热芯子垂直布置,芯子上下分别布置了上水室和下水室,因而高度尺寸比较大,在发动机罩盖较低的轿车上布置比较困难。
所以有些轿车上采用散热器芯子水平布置,用左右两侧的水室代替传统的上下水室结构,冷却液左右流动的所谓的横流式散热器。
第57卷 第11期Vol. 57 No. 112019年11月November 2019农业装备与车辆工程AGRICULTURAL EQUIPMENT & VEHICLE ENGINEERINGdoi:10.3969/j.issn.1673-3142.2019.11.024基于KULI的某车型散热器结构优化设计吴娟,沈凯,张振东(200082 上海市 上海理工大学)[摘要]以某款乘用车型为例,运用一维仿真软件KULI对某款车的冷却系统进行仿真分析。
建立了包括冷凝器、散热器、中冷器、电动风扇以及内部阻抗在内的系统仿真模型和设置部件的性能参数。
仿真结果与整车热平衡实验结果相对比,两者之间的误差在±1℃以内,因此可使用该模型进行整车的仿真分析。
运用KULI软件从结构上优化散热器,在不影响冷却性能的前提下降低生产成本。
[关键词] KULI;试验;仿真;散热器优化[中图分类号] U464.138 [文献标识码] B [文章编号] 1673-3142(2019)11-0096-04Optimization Design of Radiator Structure of a Vehicle Based on KULIWu Juan, Shen Kai, Zhang Zhendong(University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200082, China)[Abstract] Taking a passenger car as an example, the cooling system of a car is simulated and analyzed by using one-dimensional simulation software KULI. The system simulation model including the condenser, radiator, intercooler, electric fan and internal impedance is established, and the performance parameters of the components are set up. The error between the simulation results and the vehicle thermal balance test results is within ±1℃. The KULI is used to optimize the design of radiator, and the radiator is structurally optimized to reduce the production cost without affecting the cooling performance.[Key words] KULI; test; simulation; radiator optimization0 引言在传统的车辆冷却系统设计中,很少考虑细致的匹配问题,通常散热器的最大散热能力由发动机最大功率的某一经验百分比来确定,此过程中一定会有过度设计问题。
汽车冷却系统设计毕业设计汽车冷却系统设计毕业设计汽车是现代社会不可或缺的交通工具之一,而汽车的冷却系统则是保证汽车正常运行的重要组成部分。
冷却系统的设计对汽车的性能和寿命有着直接的影响。
本文将探讨汽车冷却系统设计的一些关键要素,以及如何提升冷却系统的效能。
首先,冷却系统的设计需要考虑汽车发动机的热量产生和散热的原理。
发动机在工作过程中会产生大量的热量,如果不及时散热,就会导致发动机过热,从而影响汽车的性能和寿命。
因此,冷却系统应该能够高效地将发动机的热量散发出去,保持发动机的适宜工作温度。
其次,冷却系统的设计需要考虑汽车的使用环境和工况。
不同的使用环境和工况会对冷却系统的设计提出不同的要求。
例如,在高温环境下,冷却系统需要具备更强的散热能力;在高海拔地区,冷却系统需要考虑气压变化对散热效果的影响。
因此,冷却系统的设计需要根据实际情况进行合理的调整和改进。
第三,冷却系统的设计需要考虑材料的选择和结构的优化。
合适的材料能够提高散热效率和耐腐蚀性,从而延长冷却系统的使用寿命。
同时,优化冷却系统的结构可以提高冷却效果,减少能量损失。
例如,采用流线型设计的散热器可以增加冷却风扇的效率,提高散热效果。
第四,冷却系统的设计需要考虑节能环保的要求。
随着环境保护意识的提高,汽车冷却系统的设计也要朝着节能环保的方向发展。
例如,可以采用可再生能源来驱动冷却风扇,减少对传统能源的依赖;可以采用节能材料来制造冷却系统的组件,减少能量消耗。
最后,冷却系统的设计需要进行实验验证和优化。
通过实验,可以验证设计的可行性和效果,并对冷却系统进行进一步的优化。
例如,可以通过温度传感器监测发动机的温度变化,以评估冷却系统的性能。
同时,可以通过改变冷却系统的参数和结构,比如增加散热面积或改变冷却液的流动速度,来提升冷却系统的效能。
综上所述,汽车冷却系统设计是一项复杂而重要的工作。
它需要考虑发动机的热量产生和散热原理、使用环境和工况、材料选择和结构优化、节能环保要求等多个方面的因素。
关于提高车用发动机散热器的有效性的研究【摘要】汽车工业的快速发展使得当今社会对车用发动机的散热器性能的要求不断提高。
散热器不仅要具有充足的散热强度和能力,而且散热效率高、重量轻、体积小、管壁薄是未来散热器发展的趋势。
本文通过阐述车用散热器的工作原理、流动阻力,对影响散热器有效性能因素和途径进行了研究。
【关键词】发动机;散热器;传热系数车用散热器是空气与汽车发动机冷却剂之间热量交换的设备,它的性能直接决定了发动机的可靠性、经济性和动力性。
由于当今我国车用散热器行业还处于较低的水平,散热器生产水平较低,因此主要对车用发动机散热器的有效性的提高进行了研究,旨在提高我国生产散热器的性能。
1.车用散热器的工作原理车用散热器的工作原理大致如下:经过发动机的水流对其进行冷却而变成热液体,流体经过散热器时会把热量从间隔的金属壁面传给低温空气。
在这个过程中,冷空气在散热器管外流动,热水则在散热器管内流动,两流体之间不发生接触而经壁面进行热量的传递。
2.车用发动机散热器的结构汽车发动机的散热器是一种间壁式换热器,散热水管形状多为椭圆形或扁形。
散热器的外侧会有多层翅片,这样能够达到与冷空气侧之间加强传热的作用。
汽车发动机的散热器内部结构轻巧、紧凑、传热强度大,它一般由主片、封条、芯体等零件焊接而成。
从上世纪八十年代初期,我国车用发动机散热器生产商开始对管带式散热器进行研制,后来,又不断从国外引进生产设备,至今,管带式散热器在我国汽车中已经十分普遍[1]。
3.车用散热器的流动阻力特性我们从流体力学中得知,流体流动时产生阻力的原理和影响因素是:流体内部的摩擦是产生阻力的原因;管壁与液体之间相互接触,使液体内部之间发生相对运动而产生流动阻力。
热量交换器的流动阻力由流体与壁间的摩擦阻力和流体方向或速度的改变而产生的局部阻力两部分组成。
散热器流动阻力的影响因素主要有流体的物性、流动状况及散热器壁面等。
4.提高车用发动机散热器的有效性的途径由计算车用散热器的传热方程式:Q=K×F×△t■可知,要提高散热器的有效性即散热量Q,我们增大K、F、△t■,均可以达到良好的效果[2]。
河北旅游职业学院 汽车散热器 第 0页 , 共 19 页。 汽车散热器的毕业设计论文
学校: 河北旅游职业学院 系别: 机械电子系 专业: 机械制造与自动化 班级: 机制09(2) 姓名: 代明明 河北旅游职业学院 汽车散热器
第 0页 , 共 19 页。 目录
1、 前言、 2、 散热器的结构及对材料的要求、 3、 铝散热器片材料的特点、 4、 散热器的结构和种类样图、 5、 用铝散热器取代铜散热器能够满足整车及发动机的性能要求、 6、 铝散热器使用寿命高于铜散热器、 7、 铝散热器必须使用厂家规定的防冻防锈液、 8、 铝散热器必须在生产厂家进行专业维修、 9、 层叠式汽车散热器、 10、 散热器的计算和选用原则散热 11、 使用与保养、 12、 汽车散热器的发展趋势、 13、 结语、 河北旅游职业学院 汽车散热器
第 0页 , 共 19 页。 1.前言 散热器是汽车水冷发动机冷却系统中不可缺少的重要部件,其作用是将发动机的水套内冷却液所携带的多余热量经过二次热交换,在外界强制气流的作用下从高温零件所吸收的热量散发到空气中的热交换装置。因此,冷却系统中散热器性能的好坏直接影响汽车发动机的散热效果及其动力性、经济性和可靠性,乃至正常工作和安全行驶的问题。 随着汽车发动机转速和功率的不断提高,热负荷也愈来愈大,对冷却系统的要求也越来越高,人们对包括散热器在内的冷却系统的研究愈加重视,新技术、新材料不断涌现。汽车铝散热器产品的优势体现在轻量化、可靠性高、价格低以及生产环保,整车厂采用铝水箱替代原有铜水箱是汽车散热器技术发展的必然趋势。目前,汽车散热器正朝着轻型、高效、经济的方向发展,国内乘用车产品90%以上采用的是铝散热器,在商用车上的使用近年也陆续采用并有扩大的趋势。
2. 散热器的结构及对材料的要求 汽车水冷发动机散热器由冷却用的散热器芯部、进水室和出水室三部分组成。冷却液在散热器芯内流动,空气从散热器芯外高速流过,冷却液和空气通过散热器芯部进行热量交换。 河北旅游职业学院 汽车散热器 第 0页 , 共 19 页。 目前,汽车散热器的结构形式可分为直流型和横流型两大类。 散热器芯部应具有足够的通流面积,让冷却液通过,同时也应具备足够的空气通流面积,让足量的空气通过以带走冷却液传给散热器的热量。还必须具有足够的散热面积,来完成冷却液、空气和散热片之间的热量交换。 散热器芯部的结构形式主要有管片式和管带式两大类。管片式散热器芯部是由许多细的冷却管和散热片构成,冷却管大多采用扁圆形截面,以减小空气阻力,增加传热面积。 管带式散热器是由波纹状散热带和冷却管相间排列经焊接而成。与管片式散热器相比,管带式散热器在同样的条件下,散热面积可以增加12%左右,另外散热带上开有扰动气流的类似百叶窗的孔,以破坏流动空气在散热带表面上的附着层,提高散热能力。开百叶窗波状带的散热器传热效率同普通平片散热片相比可提高160%。 传热系数是评价散热器散热性能的重要参数。影响因素众多,其中散热器材料的导热性能和焊接质量对其影响很大。散热器的工作条件恶劣,一般位于汽车前端迎风处,不仅要经受风吹雨淋和汽车排出的废气以及砂土、泥浆的污染,而且还要承受反复的热循环和周期性的振动。另外,散热器内长期流动着冷却液,对散热器有锈蚀及腐蚀作用。因此,为保证散热器可靠地发挥散热作用,对散热器材料性能有如下要求:具有良好的导热性能、具有一定的强度和较强的耐腐蚀性、良好的加工性能及钎焊性能、良好的经济河北旅游职业学院 汽车散热器 第 0页 , 共 19 页。 性。
3. 铝散热器片材料的特点 散热片选用导热系数较高的材料对提高热传导效率很有帮助,在金属的导热性方面,银的导热系数最高,其次是铜,银的价格昂贵,不适宜做散热材料,目前比较常用是铜、铝及铝合金。铝的导热系数低,但通过增加鳍片增大散热面积,也能起到较好的散热效果。 散热片的主要材料和成型技术可分为:全铝散热器是传统散热器,具有生产工艺简单、易于加工、材料成本低廉,价格便宜等优点。缺点是,整体散热效果欠佳。 铝是汽车工业使用较多的金属材料,也是汽车轻量化的首选材料。虽然铝的热传导率较铜低,仅为铜的60%,但由于铜散热器存在热传导率更低的锡保护层,使得铝散热器的热效率反而要高于铜散热器。另外,铝还有良好的铸造加工性能。 虽然铝散热器具有质量轻、原料成本低、散热性能好等优点,但其焊接工艺性差、生产设备投入大是长期难以解决的问题,限制了铝散热器的广泛应用。直到20世纪80年代中期,美国采用钎焊工艺制造铝散热器取得成功后,才使铝散热器的规模化生产和应用成为可能。
4. 散热器的结构和种类样图 图一: 河北旅游职业学院 汽车散热器 第 0页 , 共 19 页。 图二: 图三: 河北旅游职业学院 汽车散热器
第 0页 , 共 19 页。 5. 用铝散热器取代铜散热器能够满足整车及发动机的性能要求 从铜、铝散热器结构上来说,其产品功能没有什么不同,也不影响产品之间的互换。铜、铝散热器都是曾遍采用管带式结构,散热带采用波浪带式结构,铜散热器散热管采用咬口式,铝散热器采用高频焊管和比较先进的B型管,只是由于原材料制造工艺和装备以及铜铝材料的性能不同,其材料和规格的选择不同。 从材料选用上看,铝散热器要比铜散热器选材厚一些,抗内部压力变形能力会比铜散热器强一些。从物理传热特性方面看,铜的导热河北旅游职业学院 汽车散热器 第 0页 , 共 19 页。 比铝材要优越,但是,焊接铜散热器所用的锡铅焊料导热系数比铝材焊料导热系数要小得多。因此,从产品的整体散热效果来说,匹配同一车型,同样正面面积,采用铝散热器的散热效率要高于铜散热器。一般情况下设计铜散热器时,经常采用芯子加厚的方案来满足整车的散热性能,同时也带来散热器的风阻增大等一系列问题。 铜散热器的常用材料: 国 名 牌号 名称 成分(%) 厚度 (毫米) 用途 有关标准
中 国 T3 紫铜 99.7铜 0.13—0.20 水管 冶金部标准YB562-65 H90 黄铜 88.0---91.0铜;余量锌 0.13-0.20 水管 冶金部标准YB562-65 H68 黄铜 67.0----70.0铜;余量锌 0.70-1.2 0.08-0.10 水室和主片 散热片 冶金部标准YB460-64 冶金部标准YB561-65 H62 黄铜 60.5---63.5铜;余量锌 0.08-0.10 散热片 冶金部标准YB561-65 美 国 CDA102 紫铜 99.95铜 0.05-0.06 散热片
CDA129 铜合金 每吨含银0.57公斤;余量铜 0.05-0.06 散热片 薄翼 铜合金 99.90铜;0.1镉 0.05-0.06 散热片 CDA194 铜合金 97.5铜;2.3铁;0.02磷 0.10 水管 CDA260 黄铜 70铜;30锌 0.11 水管 黄铜 63铜;37锌 0.55 水室和主片
英 铜合金 0.04---0.08银;0.03---0.05氧;余量铜 散热片 C106 铜合金 0.013---0.035磷;余量铜 散热片 英国标准 C101 铜合金 0.03---0.05氧;余量铜 散热片 英国标准BS2870 河北旅游职业学院 汽车散热器 第 0页 , 共 19 页。 国 C102 铜合金 0.03---0.05氧;余量铜 散热片 英国标准BS2870 CZ105 海军黄铜 70铜;0.02---0.06砷;余量锌 水管 英国标准BS2871
CZ110 海军黄铜 76---78铜;1.8---2.3铝;0.02---0.06砷;余量锌 水管 英国标准BS2871 CZ111 海军黄铜 70---73铜;1---1.5锡;0.02---0.06砷;余量锌 水管 英国标准BS2871 CZ112 海军黄铜 主片 英国标准BS2871
日 本
CuR 紫铜 0.05-0.13 散热片 日本标准JIS H3301
BsR2 黄铜 0.08-0.13 0.11-0.15 散热片 水管 日本标准JIS H3321 日本标准JIS H3321
BsP 黄铜 0.5-1.2 水室 日本标准JIS H3201
BsR 黄铜 0.5-1.2 主片 日本标准 JIS H3321
6. 铝散热器使用寿命高于铜散热器 由于铜、铝散热器采用的焊接设备和工艺方法上的不同,其产品的结构强度差别较大。铝散热器焊接为硬钎焊,焊接温度为577~612℃,而铜散热器采用的是软钎焊,焊接温度低于450℃。铝散热器焊接接头的剪切强度为50~58MPa,抗拉强度为86~96MPa,而铜散热器锡焊抗扭强度为34~37MPa;所以铝散热器的结构强度要高于铜散热器很多。考虑到铝散热器的不易维修性,生产厂家在材料选型时必须考虑到产品的可靠性和使用寿命,因此,铝散热器的可靠性要河北旅游职业学院 汽车散热器 第 0页 , 共 19 页。 远高于铜散热器,目的是尽量减少整车用户的后期使用维修成本。另一方面,铝散热器在抗腐蚀性能方面存在不如铜散热器的事实,要求客户对汽车铝散热器的使用条件要比铜散热器严格些。主要是客户必须使用整车厂家规定的防冻防锈液。不能采用其它介质如水。铝散热器和铜散热器相比在同等条件下,铝散热器无故障里程要远远高于铜散热器。
7. 铝散热器必须使用厂家规定的防冻防锈液 铝散热器的主要失效形式是腐蚀导致的产品渗漏,腐蚀主要来源于大气腐蚀和水腐蚀,散热管的穴蚀是常见的现象之一。铜散热器的材料是铜,铜化学活性差,在大气中难于氧化。由于大气中还有少量的CO2、H2S、H2O等气体,它们都会加速铜的腐蚀。但铜在大气中腐蚀后形成铜绿,该薄膜组织致密,与铜基紧密结合,从而起到保护作用,防止基体的进一步腐蚀。 铝是化学活性较大的一种金属。在大气中会迅速氧化形成一层极薄的氧化膜,疏松多孔,容易渗透。但在破坏后又迅速氧化形成新的氧化层。为了提高铝在使用中的耐腐蚀性能,一般要经过阳极氧化处理,使表面形成致密、较厚的氧化层。铝在水溶液中极易被H+置换,当水溶液中含有氯离子时,很快被腐蚀。水温升高,特别在80℃以上时铝在水溶液中极易被腐蚀,因此铝散热器是不能使用普通水的。所以只有铝散热器正确地选择材料和使用防冻、防锈液,才能有效地减少自身的腐蚀确保产品正常使用寿命。一般情况下,选择防冻防锈