的實際交變負荷及熱負荷,并提高單位時間的交變次數,以期在較短的時間內驗證發(fā)動機的可靠性,已成為產品開發(fā)及質量驗證的關鍵項目。
1、儲能槽容積的特點
要使熱工況時的水溫快速降至低工況的規(guī)定,儲能槽的容積應精確計算。在冷沖擊工況時,將該冷卻液快速泵入發(fā)動機,使發(fā)動機內的冷卻液溫度從102℃迅速降至29℃附近。試驗室提供的冷卻界質為7±2℃冷凍水
,要將發(fā)動機冷卻液從102℃降至29 0C,儲能槽內冷卻液的溫度越低,所需“儲能”的冷卻液就越少,但對熱交換器的交換面積和交換效率要求就越高;反之,為節(jié)約交換器空間,減少交換器面積,交換器的冷卻能力就
會降低,在相同時間內,儲能槽內冷卻液的溫度就會升高,要想將發(fā)動機冷卻液從102℃降至29℃,需要“儲能”的冷卻液就會越多。通過對可放置交換器的位置空間和7℃冷凍水的流量等因素考慮,最終決定將儲能槽
內冷卻液的溫度控制在15℃,這樣就可以算出儲能槽的容積。
試驗發(fā)動機冷卻液加注量為6.71,要想將6.71的冷卻液從102℃降至29 0C,由于同一物質的比熱容相同,根據能量守恒定律可知,相同物質相同質量相同溫度所含能量亦相同。又由于熱能具有傳遞性,即從高的一端
傳到低的一端,如此可知6.7升102℃冷卻液與15℃的冷卻液混合后,必然會發(fā)生102℃冷卻液的熱能傳遞給15℃的冷卻液,使之溫度趨衡。那么要多少升的15℃冷卻液與6.71102℃冷卻液混合,混合后的溫度為29℃呢?根
據上面的原理與現象,假設15℃冷卻液容量為X升,根據加權平均法得出等式:(X*15+6.7*102)=(X+6.7)*29,求得X=34.91,要想滿足控制要求,至少需要34.9升的冷卻液??紤]到冷卻液膨脹、15℃冷卻液溫度的波動幅度
和其它因素,儲能槽的容積初步設計為55升。
2、熱交換器的特點
根據前面計算結果,要將6.71冷卻液從102℃降至29 0C,需要15℃的冷卻液至少34.91,加上管路和中的冷卻液約81,最后得出需要降溫的冷卻液的容積約在431左右,結合試驗室內7℃冷凍水的流量和溫度波動、未
來發(fā)動機的適應性等因素,我們將交換器的交換面積定為6m2。
將選型好的儲能槽和熱交換器進行組裝,集成為一個專用于冷沖擊循環(huán)的子系統(tǒng) 。
試驗發(fā)動機用改進后的恒溫恒濕試驗箱按表1所示的冷熱沖擊規(guī)范進行了220小時,共計2720個冷熱沖擊循環(huán)的冷熱沖擊試驗,試驗過程符合該規(guī)范的技術要求。冷沖擊和熱沖擊見下圖。
被試發(fā)動機用改進后的冷熱沖擊試驗裝置進行的產品技術條件規(guī)定的220小時冷熱沖擊試驗,熱、冷循環(huán)的發(fā)動機冷卻液出口溫度及控制轉換時間全部符合表1的規(guī)定,裝置運行可靠。
本次熱沖擊試驗裝置的改進成果顯示,在現用水溫控制系統(tǒng)的基礎上,采用增加儲能槽和交換器,通過集成一個適合冷沖擊循環(huán)的子系統(tǒng),可以滿足更高技術要求的冷熱沖擊試驗。從而提高試驗設備的改造能力。