2022年汽車風(fēng)道設(shè)計

整理文本整理文本..整理文本.3.I汽車風(fēng)道通用設(shè)計標準3.1.風(fēng)道系統(tǒng)設(shè)計需考慮的因素在汽車風(fēng)道系統(tǒng)設(shè)計時，要保證將其制冷和采暖設(shè)備的出風(fēng)均勻地送入車廂內(nèi)。在滿足該使用效果的前提下，盡可能地做到結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，與車內(nèi)內(nèi)飾設(shè)計及附件相協(xié)調(diào)。風(fēng)道系統(tǒng)設(shè)計時，需考慮以下因素：1.必須考慮車身總布置設(shè)計、內(nèi)飾造型設(shè)計以及底盤設(shè)計中和風(fēng)道設(shè)計相關(guān)的情況；2.由于汽車車廂空間有限，空調(diào)汽車的風(fēng)道壓力損失問題較為嚴重，因此在設(shè)計、布置風(fēng)道時，應(yīng)特別注意風(fēng)道中的壓力損失；3.要考慮風(fēng)道各支管路之間的風(fēng)量平衡，各支管路之間的空氣流動的壓力損失差值不得超過15％，并要詳細計算各支管路的沿程阻力損失；4.必須將風(fēng)道的氣流噪聲控制在允許的范圍內(nèi)，因此要對風(fēng)道的風(fēng)速進行控制。通常出風(fēng)口風(fēng)速控制在6.5～11m/s，新風(fēng)入口處風(fēng)速5～6m/s，主風(fēng)道風(fēng)速5.5～8m/s，支風(fēng)道風(fēng)速4～5.5m/s，過濾器風(fēng)速1～1.5m/s；5.風(fēng)道不能有大的泄漏點，以保證空調(diào)系統(tǒng)功能的發(fā)揮；6.對風(fēng)道要進行隔熱保溫處理，以減少空氣在風(fēng)道輸送過程中的冷、熱量損失，并防止低溫風(fēng)道外表結(jié)露。常用的保溫材料有聚苯乙烯泡沫塑料、玻璃棉、聚氨脂泡沫塑料等，為了防止火災(zāi)，車外風(fēng)道最好用泡沫石棉隔熱，并用石棉布包扎；3.2.風(fēng)道中的壓力損失整理文本整理文本..整理文本.由于汽車車室內(nèi)部的空氣流動受有限的車廂空間的限制，汽車空調(diào)風(fēng)道的壓力損失問題較為嚴重，風(fēng)道壓力損失是由沿程壓力損失和局部壓力損失兩局部組成。3.2.1.風(fēng)道沿程壓力損失風(fēng)道沿程壓力損失是空氣沿風(fēng)道管壁流動時，由空氣與管壁之間的摩擦、空氣分子與分子之間的摩擦而產(chǎn)生。風(fēng)道單位長度的沿程壓力損失pm〔又稱比摩阻〕的計算式如下：式中：λ——摩擦阻力系數(shù)；ν——風(fēng)道內(nèi)空氣的平均速度〔m/s〕；RS——風(fēng)道的水力半徑〔m〕；RS＝A/P；A——風(fēng)道的過流橫截面面積〔m2〕；P——風(fēng)道的周長〔m〕；摩擦阻力系數(shù)λ是雷諾數(shù)Re和管壁粗糙度n的函數(shù)。假設(shè)空氣流動呈層流狀態(tài)時〔Re<2300〕，λ值與管壁外表粗糙度無關(guān)，只與Re有關(guān)，即λ＝64/Re當(dāng)空氣呈紊流狀態(tài)時〔Re＞2300〕，有三種狀態(tài)：⑴當(dāng)層流邊界層覆蓋住管壁凸起高度時，為水力光滑管，此時影響λ值的只有Re，即整理文本整理文本..整理文本.⑵當(dāng)層流邊界層只是覆蓋住管壁一局部凸起高度，而另一局部凸起高度在邊界層外時，為過渡狀態(tài)，此時λ既與Re有關(guān)，又與管壁粗糙度有關(guān)。⑶如果層流邊界層很薄，管壁凸起高度完全突出在邊界層外部，屬于水力粗糙管，λ只與管壁外表粗糙度有關(guān)而與Re無關(guān)。但是對于大局部風(fēng)道而言，空氣的流動處在紊流過渡區(qū)，λ值既與Re有關(guān)，又與管壁外表粗糙度n有關(guān)，λ值與Re和n的關(guān)系可參閱一般空調(diào)設(shè)計手冊和管道設(shè)計手冊中的有關(guān)圖表。風(fēng)道內(nèi)空氣的平均速度ν對風(fēng)道沿程壓力損失的影響最大，如果在相同風(fēng)量時，風(fēng)道中風(fēng)速選得過大，雖然可減小風(fēng)道的尺寸，但同時也會使風(fēng)道內(nèi)空氣流動的沿程阻力以速度的平方值增加，而且還需要配置高壓風(fēng)機來滿足風(fēng)道出口風(fēng)速的要求；反之，在相同的風(fēng)量條件下，把空氣速度選得過小，雖然風(fēng)道阻力損失減小，但同時使風(fēng)道尺寸過大，造成安裝不方便，風(fēng)道在車廂里所占空間過多。為此，空調(diào)汽車風(fēng)道的風(fēng)速應(yīng)控制在如表3.1所示的低速風(fēng)道送風(fēng)范圍內(nèi)：表3.1低速風(fēng)道推薦風(fēng)速空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)量〔m3/h〕風(fēng)速〔m/s〕新空氣風(fēng)道主風(fēng)道分支風(fēng)道<800<56～102～4800～80007～158～144～88000～2500012～1810～164～8風(fēng)道摩擦阻力系數(shù)λ和單位長度的沿程壓力損失pm也可采用如下的簡化計算式計算：①風(fēng)道材料為薄鋼板，風(fēng)道內(nèi)壁外表各凸出局部的平均高度為0.15mm時，；整理文本整理文本..整理文本.D——圓形風(fēng)道內(nèi)徑或風(fēng)道當(dāng)量直徑〔m〕；適用范圍：0.2m≤D≤2m；3m/s≤ν≤20m/s；②風(fēng)道材料為塑料板或玻璃鋼，風(fēng)道內(nèi)壁外表各凸出局部的平均高度〔絕對粗糙度〕為1mm時，；D——圓形風(fēng)道內(nèi)徑或風(fēng)道當(dāng)量直徑〔m〕；適用范圍：0.2m≤D≤2m；5m/s≤ν≤30m/s；要降低風(fēng)道沿程壓力損失，就要求風(fēng)道內(nèi)外表光滑平整，以降低風(fēng)道外表的絕對粗糙度，從而減小摩擦阻力。3.2.2.風(fēng)道的局部壓力損失局部壓力損失是由于空氣在風(fēng)道中的流量、流動方向或速度驟然突變時，會在風(fēng)道內(nèi)發(fā)生渦流或速度的重新分布，從而使流動阻力大大增加，造成能量損失。例如當(dāng)空氣流過三通管、四通管等部件時，因流量改變而產(chǎn)生的局部阻力損失；當(dāng)空氣流過彎管、漸擴管、漸縮管、風(fēng)門等部件時因氣流速度或方向改變而產(chǎn)生的局部阻力損失。不管哪類局部構(gòu)件，其所引起的局部阻力損失均可根據(jù)下式計算：——局部阻力系數(shù)，其取值根據(jù)相應(yīng)的風(fēng)道截面氣流速度查閱有關(guān)的工程手冊；設(shè)計風(fēng)道時，為了減小局部阻力，通常采取如下技術(shù)措施：①防止風(fēng)道截面突變整理文本整理文本..整理文本.風(fēng)道截面突然擴大，會使局部氣流因流速的變化而脫離擴管的壁面，在擴大截面處產(chǎn)生渦流，形成局部阻力損失。因此，在風(fēng)道布置長度允許的條件下，應(yīng)采用漸擴或漸縮管道，使局部阻力損失和噪音減小。一般漸擴管中心角≤14°，漸縮管中心角<40°為宜〔如圖3.1〕。圖3.1風(fēng)道截面突變角度②風(fēng)道應(yīng)盡量減少轉(zhuǎn)彎由于空氣流過彎管時，氣流主流會因流向突變而脫離管壁外表，使局部區(qū)域出現(xiàn)真空，氣流會在局部區(qū)域盤旋，造成能量損失，而且產(chǎn)生噪音。為了減小轉(zhuǎn)彎處的局部阻力系數(shù)，可以減小轉(zhuǎn)彎處的曲率半徑和減少彎管過渡的節(jié)數(shù)。矩形風(fēng)道的彎頭，除了減小曲率半徑之外，還可在彎頭內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流板來減小局部阻力系數(shù)。在處理豎直風(fēng)管與車內(nèi)縱向風(fēng)管的接頭時，兩者截面應(yīng)盡量接近，并盡可能地增大90°彎頭的圓角半徑，假設(shè)增設(shè)導(dǎo)流板，風(fēng)阻可明顯減小〔如圖3.2a〕。在緊靠彎頭的后面氣流還未穩(wěn)定〔如圖3.2b〕，不宜設(shè)置出風(fēng)口，如果必須設(shè)置出風(fēng)口，應(yīng)在彎頭或風(fēng)口處加導(dǎo)流板。圖3.2風(fēng)道彎頭整理文本整理文本..整理文本.③處理好局部管件的形成與連接局部管件不僅涉及局部阻力而且關(guān)系到噪音，如果處理不好局部管件的形成和連接，渦流的生成可能性大大增加。那么不僅會大大增加局部阻力，而且會使局部管件成為噪聲源。增設(shè)導(dǎo)流板和合理確定彎曲半徑會改善局部管件的連接情況。〔如圖3.3〕圖3.3風(fēng)道局部管件設(shè)計舉例④風(fēng)道與風(fēng)機連接應(yīng)合理氣流在進出風(fēng)機處要求均勻分布，不要有流向和流速的突然變化。氣流出口的連接管應(yīng)保持直管段，長度最好不小于出口邊長的1.5～2.5倍，如果受空間限制，出口管必須折彎時，應(yīng)在彎管中增設(shè)導(dǎo)流板，而且轉(zhuǎn)彎的方向要順著風(fēng)機葉輪轉(zhuǎn)動的方向〔如圖3.4a〕。風(fēng)機進口接管的連接要注意渦流，由于設(shè)計不好，渦流損失大，使風(fēng)量減少，加裝導(dǎo)流板后，風(fēng)量損失就減少到5％〔如圖3.4b〕。整理文本整理文本..整理文本.圖3.4風(fēng)道與風(fēng)機連接方式優(yōu)劣比照⑤出風(fēng)口的局部阻力為了減小出風(fēng)口的局部阻力系數(shù)，應(yīng)盡量降低出風(fēng)口的出口流速。氣流從風(fēng)道排出時，當(dāng)出口處無阻擋時，能量損失等于出口動壓。當(dāng)有阻擋，例如網(wǎng)罩、百葉、風(fēng)球等，能量損失將大于出口動壓，即局部阻力系數(shù)會大于1。因此，只有局部阻力系數(shù)大于1的局部才是出口局部阻力損失，等于1的局部是出口動壓損失。將出口做成擴散作用較小的漸擴管，以減小局部阻力系數(shù)〔如圖3.5，ζ<0.1〕。圖3.5風(fēng)道出風(fēng)口的阻力系數(shù)⑥進風(fēng)口的局部阻力氣流進入風(fēng)道時，由于產(chǎn)生氣流與風(fēng)道內(nèi)壁別離和渦流而造成局部阻力。不同的進口形式，其局部阻力系數(shù)相差很大〔如圖3.6〕，因此，選擇風(fēng)道進口形式非常重要。圖3.6風(fēng)道進風(fēng)口的阻力系數(shù)整理文本整理文本..整理文本.⑦風(fēng)道的截面要與車身總布置及內(nèi)飾造型相協(xié)調(diào)對于不同的車型，通過考慮內(nèi)飾造型和車身總布置等因素，將風(fēng)道截面設(shè)計成不同的形狀。對于公共汽車類空調(diào)客車，往往采用欖核形截面的送風(fēng)管道，能產(chǎn)生寬敞車廂的效果；對于長途空調(diào)客車，采