散熱器性能風(fēng)洞試驗臺

1、第一部分系統(tǒng)介紹本散熱器性能風(fēng)洞試驗臺適應(yīng)于汽車、拖拉機(jī)、 工程機(jī)械發(fā)動機(jī)的散熱器、熱風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)盤管的散熱性能試驗。一、試驗項目：1、散熱性能試驗2、空氣阻力試驗（簡稱風(fēng)阻試驗）3、水流阻力試驗（簡稱水阻試驗）二、散熱器風(fēng)筒試驗計算機(jī)測控系統(tǒng)組成：1、風(fēng)洞試驗的筒體2、風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)3、循環(huán)水溫度控制4、工業(yè)計算機(jī)測控系統(tǒng)5、電氣及配電三、主要性能指標(biāo)（討論參考）：1、風(fēng)機(jī)風(fēng)速：3.015.0米 / 秒（變頻調(diào)速，PID 控制）2、循環(huán)水流量：0.215 米 3/ 小時（變頻調(diào)速，PID 控制）3、循環(huán)水溫度： 5095（PID 控制）4、溫度測量精度：± 0.05 5、壓力測量精

2、度：± 0.1pa6、熱平衡誤差( 平均值 ) ：± 3.5%7、試驗散熱器最大正面尺寸：800×8008、試驗散熱器最小正面尺寸：200×2009、環(huán)境溫度： 53510、計算機(jī)測控系統(tǒng)環(huán)境溫度：1530四、功能及特點(diǎn)：1、選用普通風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)變頻驅(qū)動，無級調(diào)速，節(jié)能顯著；2、循環(huán)水泵變頻驅(qū)動，適應(yīng)不同規(guī)格型號的試件；3、氣、水測量采用模塊化結(jié)構(gòu)，同步測量，無時間滯后；4、進(jìn)、出風(fēng)溫度采集方式：建立溫度場；15、同步測量的一次數(shù)據(jù)有： 進(jìn)水溫度 出水溫度 循環(huán)水的流量 進(jìn)風(fēng)溫度 出風(fēng)溫度 風(fēng)量（風(fēng)速） 水阻 風(fēng)阻6、計算整理描繪散熱器散熱性能的特征數(shù)據(jù)，

3、存庫和試驗報告；五、術(shù)語定義1、水溫差 tw：進(jìn)入散熱器的水的進(jìn)水溫度（ tw1 ）和出水溫度的差 （ tw2 ）。tw= tw1 - tw2 ，用度（）表示。2、氣溫差 ta ：進(jìn)入風(fēng)筒的風(fēng)的進(jìn)口溫度（ ta1 ）和出口平均溫度的差（ tw2m）。ta= ta1 -ta2m，用度（）表示。3、水側(cè)散熱量Qw：在試驗狀態(tài)下散熱器水側(cè)放出的熱量。Qw=Gw×Cpw×(tw1- tw2)/860 (Kw)4、風(fēng)側(cè)吸熱量Qa：在試驗狀態(tài)下風(fēng)側(cè)帶出的熱量。Qa=Ga×Cpa×(ta2m - ta1)/860 (Kw)5、空氣重度ra ：進(jìn)入風(fēng)筒的空氣的單位重量。

4、ra= （0.464 ×B） /(273+ta1)。用單位體積的重量（kg/m3）表示。6、質(zhì)量風(fēng)速ra ×va: 散熱器前面的風(fēng)速和空氣單位體積的重量的乘積。用每秒鐘的單位的重量（ kg/m2s ）表示。7、水流量Gw:單位時間通過散熱器的水流量，用每小時的重量（kg/h ）表示。8、液氣總溫差 twa: 進(jìn)入散熱器的水的進(jìn)水溫度（tw1 ）和進(jìn)風(fēng)溫度的差（ta1 ）。 twa=tw1-ta1 ，用度（）表示。9、液氣平均溫差 / t ：進(jìn)入散熱器的水的進(jìn)水、出水溫度平均值與進(jìn)入風(fēng)筒的風(fēng)的進(jìn)口、出口平均溫度的差。/ t= （ tw1+tw2-ta1- ta2m）/2 。用

5、度（）表示。10、熱平衡誤差：是衡量風(fēng)筒試驗系統(tǒng)、試驗方法、試件安裝連接、試件性能的綜合性能指2標(biāo)。用度（ %）表示。11、標(biāo)準(zhǔn)散熱器Qn：換算成液氣總溫差 tw a=60 的水側(cè)散熱量。Qn=(Qw×60)/( tw1-ta1) 。 Kw （ Kw=860 Kcal/h ）六、風(fēng)筒試驗的筒體設(shè)計及材料選擇風(fēng)筒按照J(rèn)B2293-78( 汽車、拖拉機(jī)風(fēng)筒試驗方法) 標(biāo)準(zhǔn)，參考國外標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。 風(fēng)筒筒體總長度1138012180 毫米； 風(fēng)筒收斂段直徑510毫米； 風(fēng)筒軸線距地面1300毫米； 風(fēng)筒進(jìn)風(fēng)口形狀按JB2293-78 標(biāo)準(zhǔn)要求， r2=a2cos2 的雙紐線軌跡；其中 =022

6、.5°； a=0.8D； L=(0.70.8)D；取 D=600mm,L=430mm風(fēng)筒筒體由 2.0毫米的不銹鋼板焊接加工而成；風(fēng)筒筒體分移動段、固定段兩部分；移動段包括：進(jìn)風(fēng)口、收斂段、前測量段、圓- 方過渡段；進(jìn)風(fēng)口長度：430 毫米；收斂段長度：1600 毫米；前測量長度：150 毫米；圓- 方過渡段長度：最長 1600 毫米，最短1200 毫米；移動段總長度：3380 3780毫米；固定段包括：方 - 圓過渡段、后測量段、后平直段、擴(kuò)壓段、穩(wěn)壓段、撓性段；方- 圓過渡段長度：最長 1600 毫米，最短 1200 毫米；3后測量段長度：150 毫米；后平直段長度：1000 毫

7、米；擴(kuò)壓段長度：4000 毫米；穩(wěn)壓段長度：800 毫米；撓性段長度：約850 毫米；固定段總長度：8000 8400 毫米； 移動段設(shè)有防護(hù)網(wǎng)； 擴(kuò)壓段設(shè)有整流網(wǎng)及整流格；七、風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計及設(shè)備1、組成： 選用離心鍋爐風(fēng)機(jī)G4-73-10D ，額定轉(zhuǎn)速1450 轉(zhuǎn)/ 分，送風(fēng)量3.26.0萬米 3/ 小時，配套電機(jī) Y250M-4， 55KW； 選用日本富士公司變頻調(diào)速器； 在移動段的前測量段的截面上安裝4 個內(nèi)徑 1.5 毫米的測壓孔，測壓孔高度100 毫米，圓形管將測壓孔連接，一側(cè)封閉，另一側(cè)接風(fēng)阻變送器； 在移動段的前測量段的截面上安裝1 只溫度傳感器； 在固定段的后測量段的截

8、面上安裝溫度場溫度傳感器； 在移動段的前測量段安裝1 只風(fēng)速變送器；2、性能特點(diǎn)： 變頻器直接拖動風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)變頻器的頻率，改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，風(fēng)量跟隨變化，達(dá)到風(fēng)速調(diào)節(jié)的目的； 變頻器做動力源，啟動平穩(wěn)，提高了功率因數(shù)，有效地改善了風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，節(jié)能效4果顯著；。事只雞112cos2min 風(fēng)速調(diào)節(jié)控制有二種工作方式：自動方式：按給定風(fēng)速（風(fēng)量）自動調(diào)節(jié)；手動方式：直接調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速； 風(fēng)阻變送器測量出空氣阻力Pa（風(fēng)阻）； 風(fēng)速變送器測量風(fēng)筒中心風(fēng)速 Vc，計算平均風(fēng)速 Va，設(shè)給定風(fēng)速 Vg，風(fēng)差 V=Va-Vg ，作用于風(fēng)機(jī)變頻器控制單元，自動跟蹤調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)； 移動段采用1 只溫度傳感器。出風(fēng)溫

9、測量場溫度傳感器組成固定段風(fēng)溫測量場，高精密溫度采集器能精確測出筒內(nèi)進(jìn)風(fēng)溫度ta1 平均出風(fēng)溫度ta2m，風(fēng)溫差 ta= ta2m-ta1 的采集、數(shù)字濾波、線性化處理； 溫度場傳感器筒內(nèi)布置直徑為475 毫米的圓環(huán)，焊接 5 條等間距的水平安裝支架，按圖示安裝溫度傳感器；焊接 2 條垂直支架；圓環(huán)安裝在固定架上（筒體內(nèi)部）。3、測控思想：（ 1）風(fēng)速調(diào)節(jié)自動調(diào)節(jié) 操作者由鍵盤錄入試驗風(fēng)速值（給定風(fēng)速）， 計算機(jī)通過D/A 卡輸出電流信號（420mA）5送給變頻器給定信號輸入端； 計算機(jī)采集風(fēng)速變送器的信號，存庫并通過D/A 卡輸出電流信號（420mA）送給變頻器反饋信號輸入端； 合理設(shè)置變頻

10、器PID 參數(shù)，使風(fēng)機(jī)快速跟蹤響應(yīng)，穩(wěn)定風(fēng)筒風(fēng)速（風(fēng)量）。手動調(diào)節(jié) 操作者由鍵盤錄入試驗風(fēng)速值（給定風(fēng)速）， 計算機(jī)通過D/A 卡輸出電流信號（420mA）送給變頻器；（2）風(fēng)阻測量 風(fēng)阻測量采用微壓高精度差壓變送器，經(jīng)乳膠管分別聯(lián)接筒體移動段、固定段引出的測壓孔；（3）風(fēng)溫測量 采用高精密溫度采集器。PT100 鉑電阻組成風(fēng)溫測量場；（ 4）風(fēng)速測量 采用皮托管連接高精密微差壓傳感器進(jìn)行測量。八、循環(huán)水溫度控制設(shè)計及設(shè)備1、組成： 保溫水箱兩個，大水箱容積1 米 3，小水箱容積0.25 米 3； 循環(huán)水泵選用一體化不銹鋼高溫管道泵，額定轉(zhuǎn)速1450 轉(zhuǎn) / 分，送水量15 米 3/ 小時；（

11、管道泵的最大流量應(yīng)在3032 米 3/h ） 選用日本富士公司變頻調(diào)速器； 大水箱電加熱總功率150KW（ 2 組× 15KW×3 加熱管、 2 組× 10KW×3 加熱管）； 小水箱電加熱總功率30KW（10KW×3 加熱管）； 國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)三相調(diào)功器； 渦輪流量計； 在試件的進(jìn)水口處，安裝1 只溫度傳感器，測量進(jìn)水溫度； 在試件的出水口處，安裝1 只溫度傳感器，測量出水溫度； 在試件進(jìn)水口、出水口分別安裝測壓管，安裝水阻變送器； 自動給水裝置； 保溫管道； 過濾器；6 排氣閥門； 高溫閥門；2、性能特點(diǎn)： 變頻器直接拖動循環(huán)水泵， 流量計測出循

12、環(huán)水的流量 Gw，設(shè)給定流量 Gg，流差 G=Gw-Gg，作用于水泵變頻器控制單元，自動跟蹤調(diào)節(jié)水泵，達(dá)到流量調(diào)節(jié)的目的； 變頻器作動力源，啟動平穩(wěn)，提高了功率因數(shù)，有效地改善了水泵的運(yùn)行狀態(tài)；流量調(diào)節(jié)控制有二種工作方式：自動方式：按給定流量自動調(diào)節(jié)；手動方式：直接調(diào)整水泵轉(zhuǎn)速； 加熱管的控制分五組：大水箱四組，小水箱一組；其中大水箱兩組、小水箱一組使用調(diào)功器控制，大水箱另外兩組手動控制； 水箱自動給水控制； 高精密溫度采集器完成進(jìn)水溫度 tw1 、出水溫度 tw2 、和水溫差 tw= tw1 -tw2 的采集、數(shù)字濾波、線性化處理； 液氣總溫差 twa= tw1 - ta1 , 按標(biāo)準(zhǔn)要求

13、twa 控制在 60±5；循環(huán)水溫度 PID 控制器的給定量 60，反饋量是 twa，自動調(diào)節(jié)調(diào)功器的模擬量輸入值，使循環(huán)水溫度保持定值； 水阻變送器測量水流阻力pw（水阻）；73、測控思想：（1）流量調(diào)節(jié) 自動調(diào)節(jié) 操作者由鍵盤錄入試驗流量值（給定流量）， 計算機(jī)通過D/A 卡輸出電流信號（420mA）送給變頻器給定信號輸入端； 計算機(jī)采集流量變送器的信號，存庫并通過D/A 卡輸出電流信號（420mA）送給變頻器反饋信號輸入端； 合理設(shè)置變頻器PID 參數(shù)，使水泵快速跟蹤響應(yīng)，穩(wěn)定循環(huán)水的流量。 手動調(diào)節(jié) 操作者由鍵盤錄入試驗流量值（給定流量）， 計算機(jī)通過D/A 卡輸出電流信號（

14、420mA）8送給變頻器；（2）水阻測量 水阻測量采用微壓高精度差壓變送器，經(jīng)乳膠管（銅管）分別聯(lián)接試件進(jìn)水口、出水口引出的測壓孔；（3）水溫測量 采用高精密溫度采集器，PT100 鉑電阻；（4）水溫控制 大加熱水箱安裝4 組加熱管；小加熱水箱安裝1 組 30KW加熱管； 其中大水箱2 組 30KW加熱管采用交流接觸器控制，主要在試驗前快速預(yù)加熱，試驗時停止。 大水箱另外2 組 45KW加熱管，小水箱1 組 30KW加熱管使用調(diào)功器進(jìn)行控制。 試件容積較小時，調(diào)節(jié)循環(huán)管路的閥門，可只接入小加熱水箱。 測控系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)風(fēng)溫度，自動控制循環(huán)水溫度，使液氣溫差 twa=60±3。九、工業(yè)計算

15、機(jī)測控系統(tǒng)1、組成： 研華工業(yè)控制機(jī)賽陽 CPU，2.0G 主頻 /256M 內(nèi)存 /40G 硬盤 /17 寸顯示器； 進(jìn)口彩色噴墨打印機(jī)； 研華開關(guān)量I/O 卡 研華模擬量A/D 卡； 研華模擬量D/A 卡； 北京亞控組態(tài)王軟件平臺Kingview6.5； 系統(tǒng)平臺Windows 2000 ； 數(shù)據(jù)庫；采集軟件； 控制軟件； 風(fēng)速二次儀表； 高穩(wěn)定線性電源；9 水泵控制器（自動/ 手動切換、手動流量調(diào)節(jié)器）； 風(fēng)機(jī)控制器（自動/ 手動切換、手動流量調(diào)節(jié)器）； 加熱控制器（自動/ 手動切換、手動加熱調(diào)節(jié)器）； 操作臺。2、性能特點(diǎn)： A/D 卡采集風(fēng)阻、水阻、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、環(huán)境溫度、大氣壓力；高精密水溫度采集器、高精密風(fēng)溫度采集器、風(fēng)速二次儀表； D/A 卡標(biāo)準(zhǔn)輸出 420mA電流信號，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)、水泵的轉(zhuǎn)速，