汽车水散热器的概述及理论设计计算

汽车水散热器的概述

及理论设计计算

一、散热器概述

1汽车散热器的定义：

汽车散热器是水冷式发动机冷却系统的关键部件。通过强制水循环对发动机进行冷却，是保证发动机在正常的温度范围内连续工作的换热装置。

1、散热器在汽车中的重要地位 1汽车总成

产值比重按不同的车型能够占汽车总成的1~2.5% 2发动机总成

产值比重按不同的车型能够占发动机的15%左右 3、散热器结构的发展 1管片式开窗结构 2铜质管带式平片结构 3铜质管带式开窗结构 4铝质汽车散热器 5铜塑水箱或铝塑水箱

1 / 9

4、散热器的结构 1基本结构 2带补偿水壶结构 3带膨胀水箱结构

三、汽车的整体结构

温度过高及过低的坏处 温度过高

3温度过高时大多数零件都受热膨胀，温度越高，膨胀越大4零件在高温下会降低强度，不能很好地工作

5温度过高时，其润滑油粘度降低，会加剧零件的磨损

6气缸内的温度过高时，进入气缸内的新鲜空气很快膨胀，就减少了进气量，降低功率。 7在汽油机中，气缸内温度过高时，容易产生爆炸现象 温度过低

2燃料不能完全燃烧,使燃料消耗增加

3使润滑油粘度增高,零件的摩擦阻力加大,消耗较多的功率,因而减少了输出功率

4废气中的水蒸气与硫化物生成一种叫亚硫酸的液滴腐蚀零件5传走的热能增加,转变为机械功的热能减少,造成过多的散热损失.汽车分类最新标准

以前的分类是我国1988年6月发布的有关标准GB/T3730.1-1988。

2 / 9

2目前新标准已将汽车的分类作了修改: 3一是废除了“轿车”的提法 4二是不再将”越野车”单独分类 5三是将汽车分为乘用车和商用车两大类 乘用车（不超过9座）：

1分为普通乘用车、活顶乘用车、高级乘用车、小型乘用车、敞篷车、仓背乘用车、旅行车、多用途乘用车、短头乘用车、越野乘用车、专用乘用车。

商用车:

2分为客车、货车和半挂牵引车

3客车细分为小型客车、城市客车、长途客车、铰接客车、无轨客车、越野客车、专用客车。 4货车细分为普通货车、多用途货车、全挂牵引车、越野货车、专用作业车、专用货车。 RV车-------休闲车 RV大致分为3大类型

1MPV:是在轿车底盘基础上开发的。 2SUV:是一种越野车、休闲车概念的延伸。

六、水散热器的设计

散热器在汽车零部件中是强度较薄弱的环节，要求散热器在有限的空间内应具有足够的散热能力和较高的使用寿命。

3 / 9

1、水套的总散热量的计算 （1）Qn=q * N

q----水套的比散热量，取1994~2563KJ/KW*h，柴油取上限。 N----最大功率(KW)

Qn----最大功率点工况水套总散热量(KJ/h) （2）Qm=q*Me*Ne/9550 q----水套的比散热量 Me—最大扭矩值N.m Ne---最大扭矩时的转速 2、散热能力 （一）、散热能力：

是发动机冷却系统能适应最高的外界气温条件下，保证发动机正常工作的能力。 （1）用“沸腾风温法”表示 （2）散热量、风阻和水阻表示 （3）极限环境温度（35℃~45℃） （二）、散热能力的实验工况 1节温器全开

4 / 9

2全负荷运行 3最大扭矩转速 4额定转速

（三）、对散热能力的影响 1正面面积 2散热片（带）形状 3冷却水管尺寸与排量 4芯体厚度 5散热面积

（四）、对结构强度可靠性影响1结构型式 2冷却水管 3芯厚

4主片与水室的结构参数 5系统压力的大小 6生产工艺水平 3、正面面积的确定

5 / 9

1(1)F≥0.1+0.032*Vn 2(2)F=(0.0027~0.0034)*Ne

3Ne<73.5Kw取上限，Ne>73.5Kw取下限 4、芯体厚度的确定 1T=S/Ff*￥(参考) 2S----散热面积（m²） 3Ff----正面面积（m²）

4￥----容积紧凑性系数（500~1000m²/m³） 5轿车、轻型车取上限，中型车以上货车取下限 5、散热面积的确定 1Q=K*F*ΔT 2Q----散热量(KJ/h)

3K----散热系数KJ/( m²*h*℃) 4F----散热器的散热面积( m²) 5ΔT---液气平均温差℃

K值通常为290~420 KJ/( m²*h*℃) 6、导风罩的设计

6 / 9

2耗功率约占发动机额定功率的3~10%，一般设计好的占3~5%。

3提供足够的风量，风扇直径对散热器芯体的覆盖面积要足够大，是通过散热器的风速均匀，要消耗的功率小、效率要高，要结构紧凑，质量轻、成本低等特点。

（1）导风罩的结构、材料

1吸风式：风扇向后排风与汽车的行驶方向一致 2吹风式：在没有气流冲击效应时，采用吹风式布置。 3薄板型 4工程塑料 5玻璃钢

（2）风扇的主要性能参数

2风量：指风扇在单位时间内所输送的体积流量m³/s 3静压：进口压力与大气压力之差。Kpa

4轴功率：发动机传给风扇轴的功率，即风扇消耗的功率。Kw5静压有效功率：单位时间内空气从风扇工作中获得的实际能量。

N=Ps*V

6静压效率：是静压有效功率和轴功率的比值。 （3）风扇与散热器导风罩的间隙 1径向间隙：

7 / 9

一般为20mm左右，最大不应超过风扇直径的2.5%，径向间隙S与风扇直径D之比增加1%，风扇流量下降2.5~4%，效率下降2~3%，风扇的设计条件S/D≤1%

（3）风扇与散热器导风罩的间隙 1轴向间隙：

吸风式：最小距离为50mm 吹风式：最小距离为100mm

1风扇侧面投影宽进入散热器导风罩的距离吸风式： 吹风式：

7、机油冷却器的设计 1（1）Q=0.1Qn Qn:水套的总散热量 1（2）Q=V×r×c×t V:机油的流量 r:机油的比重 c:机油的比热 t:机油的进出口温差

（1）机油冷却器的台架实验：

8 / 9

1传热性能实验 2油侧压差实验 3密封性实验 4振动性实验 5耐久性实验

6油侧清洁度检测实验0.85Kg/L 1.7~2.1KJ/kg.℃ 8℃~15℃

9 / 9