发动机试验室的通风_空调_热负荷计算.docx

2013 年 12 月Refrigeration and Air ConditioningDec. 2013.626～628文章编号：1671-6612（2013）06-626-03发动机试验室的通风（空调）热负荷计算周一芳 1周邦宁 2（1.中国机械工业第三设计研究院重庆400039；2.重庆通用工业（集团）有限责任公司重庆401336）【摘 要】 为了确定一种常见的水冷式柴油发动机试验室内的通风（空调）热负荷值，采用一种简化的等效体表面换热模型，用以计算出该发动机的对流和辐射换热负荷（简称“等效计算法”）；并对采用 不同计算（或估算）方法得出的换热负荷值进行比较分析，推荐了在一定条件下发动机散热系数 的经验取值范围，供此类暖通设计者参考。【关键词】 通风；热负荷；发动机试验室中图分类号 TB61文献标识码 AHeat Loads Calculation for Engine Test Cell’s Ventilation DesignZhou Yifang1Zhou Bangming2( 1.China CTDI Engineering Corporation, Chongqing, 400039; 2.Chongqing General Industry (Group)Co., Ltd, Chongqing, 401336 )【Abstract】 An equivalent heat transfer model was used to calculate both the convective and radiative heat loads inside an engine test cell. Two different calculation methods, equivalent heat transfer method and heat balance method, were compared and analyzed. Reference heat transfer coefficients were recommended.【Keywords】 Ventilation; Heat Loads; Engine Test Cell0引言如何确定发动机试验室内热源的热负荷，是试 验室内通风（空调）设计的首要工作。本文以单台150kW 水冷柴油发动机试验室为例，对试验室热 负荷进行了建模计算。发动机基本参数：发动机转数 3000 r/min；输出功率 Ps=150kW；燃油质量耗量 mf=0.0125 kg/s；燃料柴油热值 Ch=12.2 kWh/kg ；空气质量耗量 ma=0.222 kg/s；排烟温度 Te=823（550）K（℃）； 空气进气温度 Ta=313（40）K（℃）。发动机外形尺寸：长 1120mm （最长）、宽800mm（最宽）、高 1100mm（最高）。图 1 某 150kW 柴油机试验台的散热源及散热负荷示意图Fig.1 The heat source and a heat load schematic of 150kW diesel engine test bed作者（通讯作者）简介：周一芳（1977.1-），女，学士，高级工程师，E-mail：mailto:zyfm_113@126.comzyfm_1mailto:13@126.com13@126.com收稿日期：2013-07-25第 27 卷第 6 期周一芳，等：发动机试验室的通风（空调）热负荷计算·627·该密闭式试验室内的散热源，主要有发动机、测功机、排气系统、灯光及服务设施等的对流和辐 射两种散热方式（见图 1），其中发动机和排气系 统的散热负荷（Q2）一般约占室内通风热负荷（QL） 的 80％以上。对带水套的水冷却式发动机（本例） 而言，其 Q2 值约占发动机输出功率 Ps 的 30%以上（冷却水和排出废气均带走较大比例的热负荷）； 对风冷式发动机而言，其 Q2 值占有 Ps 值的更大比 例。因此，求解 Q2 值，是计算发动机试验室内热 负荷的关键。室内空气温度（ta）为 40℃。根据发动机外形尺寸简化为等效立方体，尺寸 取为 1120mm×800mm×1100mm。发动机的散热负荷计由对流和辐射组成。其中 对流散热分别按等效垂直面和等效水平面计及。本 台 150kW 水冷却车用多缸柴油机试验室为实例， 其对流和辐射散热负荷分别列入表 1 和表 2 计算如 下。1发动机和排气系统的散热负荷（等效计算法）1.1发动机的散热负荷 为简化发动机复杂的表面形状，一般采用一种称之为“等效计算法”。即将发动机表面的热传递 假设为包容发动机本体的一个等效立方体（图 2） 的平面传递方式，其垂直面和水平面的投影面积之