楊燕紅，王永忠

(西華大學(xué) 汽車測(cè)控與安全四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610039)

高等學(xué)校承擔(dān)教學(xué)與科研的雙重任務(wù)。高校內(nèi)燃機(jī)實(shí)驗(yàn)室是車輛工程、熱能與動(dòng)力工程、汽車服務(wù)專業(yè)授課及大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)必不可少的場(chǎng)所。同時(shí)，隨著高校與企業(yè)產(chǎn)、學(xué)、研的結(jié)合日益緊密，學(xué)校教師利用內(nèi)燃機(jī)實(shí)驗(yàn)室開展相關(guān)研究、測(cè)試的科研項(xiàng)目也越來越多［1－6］。

面向教學(xué)及科研，結(jié)合學(xué)校內(nèi)燃機(jī)實(shí)驗(yàn)室重建項(xiàng)目，進(jìn)行了如下內(nèi)燃機(jī)實(shí)驗(yàn)室的規(guī)劃、設(shè)計(jì)及實(shí)施。

1 實(shí)驗(yàn)室總體布置

整個(gè)實(shí)驗(yàn)室分為主樓和輔樓兩部分，如圖1所示［7］。實(shí)驗(yàn)室的主樓后側(cè)僅有一層，層高7 m，樓下為安裝發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的實(shí)驗(yàn)室，樓上為安裝各實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)設(shè)備的地方。主樓前側(cè)(控制室一側(cè))為兩層，第一層主要為教學(xué)活動(dòng)場(chǎng)所，第二層為科研活動(dòng)場(chǎng)所。

考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)時(shí)的振動(dòng)及噪聲，教學(xué)及科研用發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架都安裝在一樓，如圖2所示。1至5號(hào)實(shí)驗(yàn)室共設(shè)置了7個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架，測(cè)試設(shè)備安裝使用情況如表1所示。

2 實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)室采用常規(guī)的通風(fēng)方式，即利用外部空氣強(qiáng)制通風(fēng)，從實(shí)驗(yàn)室?guī)ё吒飨到y(tǒng)產(chǎn)生的熱量。

根據(jù)各實(shí)驗(yàn)室配置的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)、規(guī)格及測(cè)功機(jī)型號(hào)，通過實(shí)驗(yàn)室發(fā)動(dòng)機(jī)、排氣系統(tǒng)、測(cè)功機(jī)等散失的熱量比例可估算熱負(fù)荷是HL(kW)，如表2所示。

根據(jù)各實(shí)驗(yàn)室的熱負(fù)荷HL，則需要的空氣流量計(jì)算公式為:

由于實(shí)驗(yàn)室溫度升高10℃是合理的，則ΔT=10℃。

圖1 試驗(yàn)室總體外觀

圖2 實(shí)驗(yàn)室一層平面總體布局

表1 各實(shí)驗(yàn)室測(cè)試設(shè)備情況

有了各實(shí)驗(yàn)室所需通風(fēng)的空氣流量，再加上一定的富余量，就可以確定各實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)的組成及規(guī)格如表4所示。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 冷卻系統(tǒng)水回路設(shè)計(jì)

從既往的科研項(xiàng)目來看，在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上進(jìn)行可靠性、耐久性及相關(guān)性能試驗(yàn)的情況較多，這些試驗(yàn)占用臺(tái)架時(shí)間長(zhǎng)，且具有連續(xù)性。考慮到在進(jìn)行科研活動(dòng)的同時(shí)，教學(xué)活動(dòng)也有可能同時(shí)進(jìn)行，本實(shí)驗(yàn)室發(fā)動(dòng)機(jī)及臺(tái)架冷卻系統(tǒng)采用水池存水的開式系統(tǒng)，如圖3所示。

圖3 水池在水的開放式冷卻凈流

表2 實(shí)驗(yàn)室發(fā)動(dòng)機(jī)、排氣系統(tǒng)、測(cè)功機(jī)等散失的熱量比例

水池位于地面以下，由隔水墻分為熱水池和冷水池，水從冷水池一側(cè)開始循環(huán)，通過冷卻水循環(huán)泵加壓到測(cè)功機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行冷卻，然后流回到熱水池一側(cè)。熱水通過冷卻塔泵抽到冷卻塔上，再由冷卻塔流回冷水池。

表3 實(shí)驗(yàn)室的排風(fēng)、送風(fēng)量

3.2 冷卻系統(tǒng)水流量確定

對(duì)經(jīng)過發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水套后的溫度升高值一般設(shè)計(jì)為10℃。將電渦流測(cè)功機(jī)冷卻水最高出口溫度為60℃，水力測(cè)功機(jī)冷卻水最高出口溫度定為70℃。

根據(jù)表5及各實(shí)驗(yàn)室的配置可得到各實(shí)驗(yàn)室的冷卻負(fù)荷。由冷卻負(fù)荷及表6可計(jì)算出各實(shí)驗(yàn)室的冷卻水流量。根據(jù)各實(shí)驗(yàn)室的冷卻水流量，則可確定冷卻系統(tǒng)的水流量。

表4 實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)的組成及規(guī)格

表5 冷卻負(fù)荷

表6 冷卻水流量

根據(jù)各實(shí)驗(yàn)室的配置，由表5計(jì)算出冷卻負(fù)荷，再根據(jù)冷卻負(fù)荷由表6計(jì)算出各實(shí)驗(yàn)室的冷卻水流量，從而確定冷卻系統(tǒng)的設(shè)備型號(hào)。

4 結(jié)束語

本實(shí)驗(yàn)室建成后，極大地改善了發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，很好地滿足了教學(xué)及科研的需求。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可一次性完成內(nèi)燃機(jī)原理實(shí)驗(yàn)、環(huán)保學(xué)實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)室還面向企業(yè)及社會(huì)進(jìn)行了新型燃料對(duì)比試驗(yàn)、發(fā)動(dòng)機(jī)及其零部件性能及耐久性實(shí)驗(yàn)、發(fā)動(dòng)機(jī)排放試驗(yàn)等科研項(xiàng)目。被政府相關(guān)部門授予“汽車整車及零部件測(cè)試”重大產(chǎn)業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺(tái)。

［1］趙國(guó)柱，姚靜.“發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與原理”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009，28(4):137－139.

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