关于冷却风扇容积效率计算问题的探讨

关于冷却风扇容积效率计算问题的探讨

第6期

4　　　　　　　　　　Highways&AutomotiveApplications　　　　　　　2005年12月

与　　　　　　　　　　公　路　汽　运　

关于冷却风扇容积效率计算问题的探讨

马翠英1,黄　晖1,李国祥2

(1.山东济宁职业技术学院,山东济宁　272100;2.山东大学能源与动力学院,山东济南　250061)

摘　要:冷却风扇是发动机冷却系统中的重要部件,冷却风扇的容积效率直接影响风扇的能耗。文中就冷却风扇容积效率的计算问题进行了分析和研究,并对常用的简化计算方法进行了修正,求出了修正系数。

关键词:汽车;发动机;冷却风扇;容积效率

中图分类号:U464.138　　　　　　　文献标识码:A0004-03

　　,,冷却水套、水泵和节温器等组成。冷却风扇是冷却系统中的重要部件,其主要作用是增大流经散热器芯部空气的流速,提高散热器的散热能力,从而保证发动机在正常温度范围内工作。由于空气的导热系数小,散热器的散热能力主要取决于空气的强烈流动,通过散热器芯部的风量起决定性作用。为保证冷却空气能把散热器的热量及时带走,风扇不仅要提供足够的空气流量,而且要具有一定的风压,以克服空气道的阻力。

目前,国产汽车冷却系统普遍采用的是冷却风扇或硅油风扇离合器,两种类型的风扇仍由发动机曲轴通过皮带驱动,其冷却调节的灵敏度不高,功率损失较大。据测算,发动机冷却系统造成的燃油浪费占汽车耗油量的10%左右。因此,人们对包括冷却风扇在内的发动机冷却系统的研究愈加重视,高效率低能耗、与散热器匹配良好的冷却风扇可以减少发动机的功率消耗,改善发动机的动力性、工作可靠性和经济性,是未来的发展方向。

、降低

。冷却风扇的效率直接影响风扇的功率消耗,在同样条件下,风扇效率愈高,风扇的功率消耗愈小,因此,提高冷却风扇效率是降低风扇功率消耗的途径之一。

冷却风扇的效率是指风扇工作时发生的局部损失,包括液力损失、容积损失和机械损失,各种损失以相应的效率来表示,分别为液力效率η容积效h、率η冷却风扇的效率v和机械效率ηm。

η=ηηηm(2)hv

2　风扇的容积效率

2.1　护风罩及其作用

冷却风扇一般要安装护风罩。护风罩又称导风罩,主要用来提高风扇的风压和风量,引导气流均匀流过散热器芯部,避免气流回流或涡流现象的出现,从而提高发动机的冷却强度。特别是对于散热器和冷却风扇,由于受到安装空间的制约,总体布置达不到理想状态,护风罩的作用更为重要。

如图1a所示,没有安装护风罩的风扇,气流通过风扇叶片后的流速分布不均匀,风扇叶片外径处的气流速度最大,而风扇轮肀附近的气流速度最小,气体便在风扇轮毂附近区域形成一个低速区,在风扇周边区域形成一个环形高速区,且由于风扇前后存在压差,容易出现回流现象,使风扇的效率降低。

图1b为气流通过有护风罩风扇时的速度分布情况。从图1b可以看出,当气流离开风扇一定距离后,气流速度渐趋均匀。2.2　容积效率

1　冷却风扇消耗的功率及风扇效率

冷却风扇运转时需一定的动力驱动,因而消耗一定的功率。冷却风扇消耗的功率Nf取决于风扇

的压力P、风量Va及风扇效率η,可由下式计算: