散热器性能风洞试验台.doc

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1、第一部分 系统介绍本散热器性能风洞试验台适应于汽车、拖拉机、工程机械发动机的散热器、热风机的风机盘管的散热性能试验。一、试验项目：1、散热性能试验2、空气阻力试验（简称风阻试验）3、水流阻力试验（简称水阻试验）二、散热器风筒试验计算机测控系统组成：1、风洞试验的筒体2、风机变频调速系统3、循环水温度控制4、工业计算机测控系统5、电气及配电三、主要性能指标（讨论参考）：1、风机风速：3.015.0米/秒（变频调速，PID控制）2、循环水流量：0.215米3/小时（变频调速，PID控制）3、循环水温度：5095（PID控制）4、温度测量精度：0.055、压力测量精度：0.1pa6、热平衡误差(平均

2、值)：3.5%7、试验散热器最大正面尺寸：8008008、试验散热器最小正面尺寸：2002009、环境温度：53510、计算机测控系统环境温度：1530四、功能及特点：1、选用普通风机，风机变频驱动，无级调速，节能显著；2、循环水泵变频驱动，适应不同规格型号的试件；3、气、水测量采用模块化结构，同步测量，无时间滞后；4、进、出风温度采集方式：建立温度场；5、同步测量的一次数据有： 进水温度 出水温度 循环水的流量 进风温度 出风温度 风量（风速） 水阻 风阻6、计算整理描绘散热器散热性能的特征数据，存库和试验报告；五、术语定义1、水温差tw：进入散热器的水的进水温度（tw1）和出水温度的差（t

3、w2）。tw= tw1- tw2，用度（）表示。2、气温差ta：进入风筒的风的进口温度（ta1）和出口平均温度的差（tw2m）。ta= ta1- ta2m，用度（）表示。3、水侧散热量Qw：在试验状态下散热器水侧放出的热量。Qw=GwCpw(tw1- tw2)/860 (Kw)4、风侧吸热量Qa：在试验状态下风侧带出的热量。Qa=GaCpa(ta2m- ta1)/860 (Kw)5、空气重度ra：进入风筒的空气的单位重量。ra=（0.464B）/(273+ta1)。用单位体积的重量（kg/m3）表示。6、质量风速rava:散热器前面的风速和空气单位体积的重量的乘积。用每秒钟的单位的重量（kg/

4、m2s）表示。7、水流量Gw:单位时间通过散热器的水流量，用每小时的重量（kg/h）表示。8、液气总温差twa:进入散热器的水的进水温度（tw1）和进风温度的差（ta1）。tw a=tw1-ta1，用度（）表示。9、液气平均温差/t：进入散热器的水的进水、出水温度平均值与进入风筒的风的进口、出口平均温度的差。/t=（tw1+tw2-ta1- ta2m）/2。用度（）表示。10、热平衡误差：是衡量风筒试验系统、试验方法、试件安装连接、试件性能的综合性能指标。用度（%）表示。11、标准散热器Qn：换算成液气总温差tw a=60的水侧散热量。Qn=(Qw60)/( tw1-ta1)。Kw （Kw=8

5、60 Kcal/h）六、风筒试验的筒体设计及材料选择风筒按照JB2293-78(汽车、拖拉机风筒试验方法)标准，参考国外标准设计。 风筒筒体总长度1138012180毫米； 风筒收敛段直径 510 毫米； 风筒轴线距地面 1300 毫米； 风筒进风口形状按JB2293-78标准要求，r2=a2cos2的双纽线轨迹；其中=022.5；a=0.8D；L=(0.70.8)D；取D=600mm,L=430mm风筒筒体由2.0毫米的不锈钢板焊接加工而成；风筒筒体分移动段、固定段两部分；移动段包括：进风口、收敛段、前测量段、圆-方过渡段；进风口长度：430毫米；收敛段长度：1600毫米；前测量长度：150

6、毫米；圆-方过渡段长度：最长1600毫米，最短1200毫米；移动段总长度： 3380 3780毫米；固定段包括：方-圆过渡段、后测量段、后平直段、扩压段、稳压段、挠性段；方-圆过渡段长度：最长1600毫米，最短1200毫米；后测量段长度：150毫米；后平直段长度：1000毫米；扩压段长度：4000毫米；稳压段长度：800毫米；挠性段长度：约850毫米；固定段总长度：8000 8400 毫米； 移动段设有防护网； 扩压段设有整流网及整流格；七、风机变频调速系统设计及设备1、组成： 选用离心锅炉风机G4-73-10D，额定转速1450转/分，送风量3.26.0万米3/小时，配套电机Y250M-4，

7、55KW； 选用日本富士公司变频调速器； 在移动段的前测量段的截面上安装4个内径1.5毫米的测压孔，测压孔高度100毫米，圆形管将测压孔连接，一侧封闭，另一侧接风阻变送器； 在移动段的前测量段的截面上安装1只温度传感器； 在固定段的后测量段的截面上安装温度场温度传感器； 在移动段的前测量段安装1只风速变送器；2、性能特点： 变频器直接拖动风机，调节变频器的频率，改变风机转速，风量跟随变化，达到风速调节的目的； 变频器做动力源，启动平稳，提高了功率因数，有效地改善了风机的运行状态，节能效果显著；。事只鸡112cos2min 风速调节控制有二种工作方式：自动方式：按给定风速（风量）自动调节；手动方

8、式：直接调整风机转速； 风阻变送器测量出空气阻力Pa（风阻）； 风速变送器测量风筒中心风速Vc，计算平均风速Va，设给定风速Vg，风差V=Va-Vg，作用于风机变频器控制单元，自动跟踪调节风机； 移动段采用1只温度传感器。出风温测量场温度传感器组成固定段风温测量场，高精密温度采集器能精确测出筒内进风温度ta1平均出风温度ta2m，风温差ta= ta2m-ta1的采集、数字滤波、线性化处理； 温度场传感器筒内布置直径为475毫米的圆环，焊接5条等间距的水平安装支架，按图示安装温度传感器；焊接2条垂直支架；圆环安装在固定架上（筒体内部）。3、测控思想：（1）风速调节自动调节 操作者由键盘录入试验风

9、速值（给定风速），计算机通过D/A卡输出电流信号（420mA）送给变频器给定信号输入端； 计算机采集风速变送器的信号，存库并通过D/A卡输出电流信号（420mA）送给变频器反馈信号输入端； 合理设置变频器PID参数，使风机快速跟踪响应，稳定风筒风速（风量）。手动调节 操作者由键盘录入试验风速值（给定风速），计算机通过D/A卡输出电流信号（420mA）送给变频器；（2）风阻测量 风阻测量采用微压高精度差压变送器，经乳胶管分别联接筒体移动段、固定段引出的测压孔；（3）风温测量 采用高精密温度采集器。PT100铂电阻组成风温测量场；（4）风速测量 采用皮托管连接高精密微差压传感器进行测量。八、循环水

10、温度控制设计及设备1、组成： 保温水箱两个，大水箱容积1米3，小水箱容积0.25米3； 循环水泵选用一体化不锈钢高温管道泵，额定转速1450转/分，送水量15米3/小时；（管道泵的最大流量应在3032米3/h） 选用日本富士公司变频调速器； 大水箱电加热总功率150KW（2组15KW3加热管、2组10KW3加热管）； 小水箱电加热总功率30KW（10KW3加热管）； 国产优质三相调功器； 涡轮流量计； 在试件的进水口处，安装1只温度传感器，测量进水温度； 在试件的出水口处，安装1只温度传感器，测量出水温度； 在试件进水口、出水口分别安装测压管，安装水阻变送器； 自动给水装置； 保温管道； 过滤

11、器； 排气阀门； 高温阀门；2、性能特点： 变频器直接拖动循环水泵，流量计测出循环水的流量Gw，设给定流量Gg，流差G=Gw-Gg，作用于水泵变频器控制单元，自动跟踪调节水泵，达到流量调节的目的； 变频器作动力源，启动平稳，提高了功率因数，有效地改善了水泵的运行状态； 流量调节控制有二种工作方式：自动方式：按给定流量自动调节；手动方式：直接调整水泵转速； 加热管的控制分五组：大水箱四组，小水箱一组；其中大水箱两组、小水箱一组使用调功器控制，大水箱另外两组手动控制； 水箱自动给水控制； 高精密温度采集器完成进水温度tw1、出水温度tw2、和水温差tw= tw1-tw2的采集、数字滤波、线性化处理

12、； 液气总温差twa= tw1- ta1 ,按标准要求twa控制在605；循环水温度PID控制器的给定量60，反馈量是twa，自动调节调功器的模拟量输入值，使循环水温度保持定值； 水阻变送器测量水流阻力pw（水阻）；3、测控思想：（1）流量调节 自动调节 操作者由键盘录入试验流量值（给定流量），计算机通过D/A卡输出电流信号（420mA）送给变频器给定信号输入端； 计算机采集流量变送器的信号，存库并通过D/A卡输出电流信号（420mA）送给变频器反馈信号输入端； 合理设置变频器PID参数，使水泵快速跟踪响应，稳定循环水的流量。 手动调节 操作者由键盘录入试验流量值（给定流量），计算机通过D/A

13、卡输出电流信号（420mA）送给变频器；（2）水阻测量 水阻测量采用微压高精度差压变送器，经乳胶管（铜管）分别联接试件进水口、出水口引出的测压孔；（3）水温测量 采用高精密温度采集器，PT100铂电阻；（4）水温控制 大加热水箱安装4组加热管；小加热水箱安装1组30KW加热管； 其中大水箱2组30KW加热管采用交流接触器控制，主要在试验前快速预加热，试验时停止。 大水箱另外2组45KW加热管，小水箱1组30KW加热管使用调功器进行控制。 试件容积较小时，调节循环管路的阀门，可只接入小加热水箱。 测控系统根据进风温度，自动控制循环水温度，使液气温差twa=603。九、工业计算机测控系统1、组成：

14、 研华工业控制机赛阳CPU，2.0G主频/256M内存/40G硬盘/17寸显示器； 进口彩色喷墨打印机； 研华开关量I/O卡 研华模拟量A/D卡； 研华模拟量D/A卡； 北京亚控组态王软件平台Kingview6.5； 系统平台Windows 2000； 数据库； 采集软件； 控制软件； 风速二次仪表； 高稳定线性电源； 水泵控制器（自动/手动切换、手动流量调节器）； 风机控制器（自动/手动切换、手动流量调节器）； 加热控制器（自动/手动切换、手动加热调节器）； 操作台。2、性能特点： A/D卡采集风阻、水阻、风机转速、环境温度、大气压力；高精密水温度采集器、高精密风温度采集器、风速二次仪表； D/A卡标准输出420mA电流信号，调节风机、水泵的转速，控制调功器进行水温控制； I/O卡输出开关量信号，控制风机、水泵等设备的启动、停止等；十、电气及配电1、组成： 配电柜主要包括三相电源进线隔离开关、Uab电压表、三相电流表、各分柜的出线隔离开关、电源指示等。 风机变频器柜装有风机变频器、水泵变频器空气开关、交流接触器