内燃机水空中冷器传热性能及阻力特性测试系统王玉端1,齐放1,俞小莉1,夏立峰2,蒋平灶2(1.浙江大学,杭州310027;2.浙江银轮机械股份有限公司)TheTest2systemofHeatTransferPerformanceandResistanceCharacteristicAboutWater2airIntercoolerinInternalEngineAbstract:Theworkofdevelopingthetest2systemofintercooler’sperformanceisintroducedinthisarticle.Thetestspecimensofthesystemarewater2airintercoolers.Inthebaseoftheestimatedstandardsofotherintercoolers’performanceandtest2ways,weusetheheattransferefficiencyandtheairresistanceasthebasicperformanceparameters.Withtheap2plicationsofthecomputeranddata2moduletechnologyrelated,thesystemcancontroltestdatainrealtime,getdata,ana2摘要:本文主要介绍中冷器性能测试系统的开发工作。该测试系统以水空中冷器为试验对象,针对传热效率和流动阻力这两项基本性能参数,在参照其它散热器性能评价标准和试验方法的基础上,应用计算机及相应的模块技术,实现了试验参数的实时监控、自动采集和分析处理。文中着重阐述系统方案的创建思路与实施方法,并结合实际运行结果,分析讨论存在的问题和解决的途径。关键词:内燃机;水空中冷器;传热性能;阻力特性;测试系统KeyWords:I.C.Engine;Water2AirIntercooler;HeatTransferPerformance;ResistanceCharacteristic;Test2System中图分类号:TK427文献标识码:A1概述2系统方案设计与实施进气增压可使内燃机在排量不变重量增加不大的情况下达到增大输出功率的目的,通过合理的匹配设计,还可有效地改善内燃机的排放性能。但随着增压强度的增大,进气温度的显著升高阻碍了内燃机性能的进一步改善。在相同的增压条件下,增压空气温度每下降10℃,柴油机输出功率可以提高3%～5%,同时还能降低氮氧化物排放,改善发动机的低速性能1,高增压柴油机中通常采用中间冷却技术(以下简称中冷技术)。本文主要介绍水空中冷器性能测试系统的开发水空中冷器传热性能测试系统应具有如下功能:冷热流体可以模拟发动机的循环冷却水和增压空气,其温度和流量可调,计算机测控部分可以实现试验参数的实时监控、自动采集和分析处理。系统的基本组成如图1所示。(1)增压空气模拟系统该系统主要包括空气压缩机、温度加热装置、稳压装置、流动管路及流量调节装置。根据对现有水空中冷器产品的统计,一般车用中冷器的最大空气流量为35m3Πmin,大部分中冷收稿日期:2003208214作者简介:王玉端(1978-),男,硕士生,主要研究方向为测试技术,E2mail:wangyuduan@zju.edu.cn。2004年第4期内燃机工程·37·图1系统组成方框图大空气流量为50m3Πmin,选用的压缩机最大输出流量为56m3Πmin。压缩空气采用回流式电加热方式,热空气的最高温度可达250℃。为保证热空气流量和温度控制与测量精度,根据流量大小,分档设计热空气的流动与测量管路。另外,为了使管道内的热空气流动状态均匀,在进入测试段前的管路上,设置了扰流和整流装置。(2)冷却水系统该系统主要包括水箱、水泵、流动管路及流量调节装置等。中冷器试验的水流量要求5m3Πh左右,由于采用循环水系统,随着试验的进行,冷却水的温度会不断升高,为此,需要考虑其散热问题。在系统设计中一方面通过适当增长回水管路来增加流动的散热量,另一方面通过补充冷水的方法降低水箱的温度。(3)数据采集与处理系统系统硬件包括计算机及其数据模块、流量传感器、系统主要针对水空中冷器的传热性能与流动阻力进行测试。传热性能通常采用等效传热系数来评价,对于特定的试件散热面积是确定的,这时传热系数可用式(1)表示:QaK′(1)a=ΔTmQa=Ga×(Ta1-Ta2)×Cpa×1000Π3600(2)式中,Qa为空气放热量,W;ΔTm为对数平均温差,℃;a为空气参数下标;G为流量,kgΠh。水吸热量:Qw=Gw×(Tw2-Tw1)×1000Π3600×1.163(3)式中,w为水参数下标。热平衡误差:δ=Qa-Qw×100%(4)Qa对数平均温差:表1主要测量参数及仪表(传感器)规格(Ta1-Tw2)-(Ta2-Tw1ΔTm=)(5)T-Ta1w2)ln(Ta2-Tw1为了便于观测,以空气侧进出口压差表示散热器阻力特性,由压差计直接测量得到。系统部分的开发基于Windows系统,以C++Builder作为开发工具,能够实现试验...