汽车低温实验室设计

汽车低温实验室设计（精选3篇）

汽车低温实验室设计 第1篇

低温地板辐射采暖以其节能、室内温度均匀、舒适性好、温度梯度小、卫生条件好、占用使用面积少等优点越来越受到人们的关注。低温地板辐射采暖系统供水温度一般不高于60℃,地板表面温度不宜高于30℃。在低温地板辐射采暖系统中,地板表面的热量传播主要以辐射的方式(通常在50%以上),同时也伴随有对流的方式。由于地板构造层结构的不同,地板构造层内的温度分布以及地板表面的温度分布不尽相同,由此决定了地板表面的散热量及室内温度分布也不同。笔者就低温热水地板辐射采暖典型结构层进行了实验研究。

1 研究对象

1.1 采暖房间

该实验以辽宁省辽阳市某新建住宅采用低温热水地板辐射采暖的房间为测试对象,内部分隔为东西两间小室,外墙为370 mm厚砖墙,单层双玻塑钢窗,采用矿棉天花板吊顶,采暖及测试设备均安设在北侧相邻的实验室中。使用西侧房间进行试验,为减少太阳入射热量的影响,将西外窗用30 mm厚聚苯保温板封死;为消除东侧隔墙辐射散热影响,对东侧隔墙进行了保温,忽略通过门窗缝隙的冷风渗透负荷以及日射得热影响,相邻房间均为非采暖房间,如图1所示。实验设备主要包括:电加热箱、分集水器、循环水泵、电子式热量表、热电偶及温度检测装置,如图2所示。

1.2 地板辐射结构尺寸

在建筑物的地面结构做完后,先铺一层保温材料,然后将塑料埋管按一定的间距固定在保温材料上,然后回填豆石混凝土,再做找平层,最后做地面层(材料不限,可以是大理石、瓷砖、木质地板、塑料地板、地毯等)。主要结构尺寸为管径D、管间距s、管上混凝土层的埋深厚度Y1,如图3所示。

2 地板散热量

地板的散热量与室内空气温度、非加热表面温度、室内空气流速以及其它表面特性(如发射率)有关,可以近似等于对流和辐射两部分热量之和。

式中qz地板的散热量,W/m2;

qr地板表面辐射传热量,W/m2;

qc地板表面与室内空气间的对流传热量,W/m2。

因地板表面与建筑物围护结构组成了一个封闭的空间,所以地板表面与室内诸非加热表面的辐射换热量可由下式计算

式中Cb黑体的辐射常数,5.6710-8W/m2K4;

Tp地板表面的平均温度,K;

Tr室内非加热表面的平均温度,K;

Rd地板表面与环境之间的辐射换热形状系数。

由于室内非加热表面的温度各不相同,因此用面积加权平均温度表示Tr,即

式中Ai室内诸非加热面的表面积,m2;

Ki非加热面的传热系数,W/(m2℃);

ta室内空气温度,℃;

tbi室内诸非加热面表面温度,℃;

t0室外空气温度,℃;

εi室内诸非加热面表面的表面发射率;

8.7围护结构内表面换热系数。

对于具有均匀加热地面的封闭房间,当其它表面处于另一温度,则可以应用Hottel方程来计算地板表面与环境之间的辐射换热形状系数

式中A非加热表面的面积,m2;

F地板表面的面积,m2;

ε1,ε2地板表面、非加热表面的表面发射率;

ɸ12地板表面与非加热表面之间的辐射换热角系数,12=1。

而对流散热量可由下式计算

式中tp地板表面的平均温度,℃。

由以上各式即可计算出地板的散热量。

3 测试系统

测点布置:分别在地板表面、四周墙壁、顶棚布置15、8、2个测点,测量相应表面温度;室内布置2个温度测点;在热水器供回水管上设2个温度测点和1个流量(热量)测点。

温度测量:以铜康铜热电偶为传感器,通过34970A数据采集仪对地板、墙面、顶棚、室内温度进行24 h不间断自动测量。所使用的热电偶均为CS501型超级恒温器中最小刻度为0.1℃的国家标准水银温度计(WLB-21棒型温度计)进行标定。供回水温度由装在供水管上的WMSli2513020型小口径热量表进行测量。

测试时,室外温度-5~-8℃,天气晴朗,风速4~5级,系统供回水温度为45℃/35℃。地板辐射采暖辐射板表面温度取地板表面平均温度ts,ts与加热管直径d,管间距s,管子埋深厚度Y1,混凝土的导热系数λ,热媒温度tm和房间温度tn等有关,即ts=F(d、s、Y1、λ、tm、tn),在上述六个变量中有4个(d、λ、tm、tn)变化范围不大可预先给定,如图4所示。

4 测试结果

在给定d、λ、tm、tn的数值后,我们研究管间距s和管子埋深厚度Y1对地板表面温度的影响,相邻两管中心间距分别取150 mm、200 mm、250 mm、300 mm,管子埋深分别取20 mm、40 mm、60 mm、80 mm,测出不同结构组合下的地板辐射体表面温度分布情况。在管间距一定情况下,不同埋深厚度地板表面平均温差Δt(热媒温度与辐射表面平均温度之差,即Δt=tm-ts)分布见表1和图5。埋深厚度一定情况下,不同管间距地板表面平均温差Δt分布见表2和图6。

依据图5、图6,对各种管间距和管子埋深的组合,若限定地板表面最大温差,即可确定各管间距s所对应的适宜埋深Y1,如图7所示。

5 结论

(1)由图5可知,在排管间距s一定的情况下,地板表面平均温差随着埋深Y1的增大而减小,且呈二次曲线关系,通过数据回归可知△t=AY12+BY1+C,不同管间距的表达式见表1中△t=f(Y1)。

(2)由图6可知,在埋管厚度一定的情况下,埋管表面最大温差随着管间距的增大而增大,且呈二次曲线关系,通过数据回归可知△t=as2+bs+c,不同埋管厚度的表达式见表2△t=f(s)。

(3)图7为限定表面平均温差时所对应的埋管结构曲线,由图7可知,当限定表面平均温差时,管间距s和埋深Y1呈二次曲线关系,通过数据回归可知Y1=0.8s2+0.2s+0.012。

以上关系式可作为地板辐射供暖设计时确定埋管结构尺寸的依据。

摘要：建立低温地板辐射采暖的传热模型,通过实测及理论计算,得出各表面之间的对流及辐射换热量,通过对换热表面的合理简化,得出地板辐射采暖表面温度与埋管层厚度、埋管间距的关系,为地板辐射采暖设计时确定埋管结构尺寸提供依据。

关键词：低温地板辐射采暖,传热模型,温度分布,埋管间距,埋深厚度

参考文献

[1]王晓彤,郭强.地板辐射供暖系统埋管结构尺寸与地板表面温度均匀性的关系[J].建筑热能通风空调,2001,24(1):40-41.

[2]章熙民,等编.传热学(第四版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.

[3]杨巍,张玉峰,王荣光.低温地板辐射供暖的传热模拟[J].暖通空调,2001,31(1):73-74.

汽车发电机实验台的设计及实验分析 第2篇

1 总体设计

汽车发电机实验台应由真实的汽车发电机、蓄电池、调节器以及负载电阻组成,并利用电动机代替发动机通过皮带轮来拖动发电机运转,产生电能。实验台分检测部分和故障设定部分,同时实验台面板上安装电压表、电流表、转速表等记录充电系统实时工况。实验台的总体布置如图1所示。

2 电动机调速控制

发电机的转速控制是本实验台的一项重要工作,要求所选用电动机转速变化均匀、稳定且调速范围广,能够模拟汽车发动机的转速变化,而永磁直流电动机以起动力矩大、过载能力强、调速性能好、功率密度高、寿命长等优点引起了广泛重视。因此本系统采用永磁直流电动机来作为发电机的驱动电机,通过皮带轮带动发电机运转。并通过直流脉宽调制(PWM)方式来实现电机的无级调速。

PWM是通过控制固定电压的直流电源开关频率,从而改变负载两端的电压,进而达到控制要求的一种电压调整方法。PWM驱动控制的调整系统中,按一个固定的频率来接通和断开电源,并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小,从而控制电动机的转速。本系统采用8051单片机作为CPU,用软件编程来实现的直流电机调速,用单片机的I/O口输出PWM信号,直接用TTL电平控制功率驱动芯片,对电动机进行调速。

3 实验台功能实现

3.1 汽车充电系统电路连接实验

实验台将充电系统各个元件的端子通过接线柱引到面板正面,并在面板上画出系统电路原理图,学生可以根据图示,通过连接导线,完成系统电路连接。

3.2 汽车充电系统故障诊断实验

本实验台采用开关控制式,就是在面板的背面将各元器件、仪表、控制开关的线路中接上两位开关,为了方便操作,增加故障诊断实验的安全性,将各控制开关统一安装在一个故障设置盒内,并将其放置在实验台的隐蔽位置。开关合上时系统处于正常工作状态,开关断开时就能模拟各种线路断路或接地不良等的故障情况。在诊断过程中,学生根据实验现象,将面板上的接线柱作为测试点,借用万用表、试灯等工具,找出故障所在并加以排除。

3.3 电压调压器实验

电压调节器的作用是通过改变励磁绕组电流的大小使发电机输出较为恒定的电压。本实验台通过改变直流电动机的转速,可以模拟汽车发动机实际工况,学生可以通过读取转速表、电压表的数值,来判定发电机电压调节器的性能。若随着电机转速的变化,发电机输出电压始终维持在14V左右,说明其工作性能良好,否则说明其存在故障。

3.4 发电机性能实验

本实验台选用800W的可变电阻箱作为发电机的负载,实验时由蓄电池向发电机提供励磁电流,电动机驱动发电机运转,通过调节发电机转速、负载大小等,可以实现对发电机空载特性、输出特性以及外特性等性能的检测。本文以JFZ1913发电机为例,通过实验台测试其特性曲线,如图2所示。

4 结语

本实验台是在沈阳理工大学实验技术基金的资助下完成的,经过实际检测,能够满足学生对汽车充电系统的各种实验,实验台性能稳定,对提高教学效果和学生的实践能力有很大的帮助。

参考文献

[1]丘区明,张曙明,曲金泽,等.两种新型实用直流无刷电机控制器的设计与实现[J].电子技术应用,2006(32).

[2]黄立培.电动机控制[M].北京:清华大学出版社,2003.

汽车低温条件下的使用 第3篇

关键词：汽车使用,低温条件,使用措施

北方冬季寒冷, 冰封大地, 气温可达到零下30多度, 给汽车的使用带来不少影响。如发动机起动困难, 机件磨损加剧, 燃、润料消耗增加, 汽车的经济性能下降等。必须采取措施, 减轻影响, 提高汽车在低温条件下的使用效率。

1 低温条件对汽车使用的影响

1.1 发动机启动困难

发动机低温条件下难以启动的主要原因有以下几点:

1.1.1 润滑油粘度增高

曲轴转动阻力增大, 使发动机启动转速降低, 由此引起汽油机的燃料汽化质量变差, 使着火困难;柴油机也因转速降低, 导致缸内压力和温度不足而难以将发动机迅速起动。

1.1.2 低温条件下燃料的粘度和密度增大

汽油的流动性变差, 汽化质量欠佳, 造成着火困难;柴油在低温下的粘度与密度变化更大, 影响雾化, 造成发动机启动困难。

1.1.3 低温条件下蓄电池的工作能力大为降低

以致在发动机的启动过程中, 影响起动机的起动转矩和火花塞的火花强度。发动机低温启动时需要较大的启动功率, 而低温下蓄电池的输出功率却较低, 因此不但起动力矩减小, 而且火花塞的电火花变弱, 致使发动机启动困难。

1.2 机件磨损加快

汽车在低温环境中行驶, 发动机等总成的磨损比较严重。主要原因是:

1.2.1 低温启动时

润滑油粘度大, 流动性差, 在发动机起初工作时机油泵不能将润滑油及时地压送到各运动副表面, 使润滑条件恶化, 造成气缸壁、主轴承及连杆轴承等发动机机件磨损加剧;

1.2.2 低温条件下对起动发动机时

燃油汽化不良, 部分燃油以液态进入气缸, 冲刷了气缸壁上的润滑油膜并流入曲轴箱, 稀释了润滑油, 降低其润滑性能;

1.2.3 低温下润滑油流动性差

在气温急剧下降到一定程度时还会凝结, 底盘传动系中齿轮、轴承等机件得不到充分润滑, 会加速磨损或损坏。

1.3 燃油消耗量增加

在低温环境下, 汽油雾化不好, 有40%左右的汽油形成雾化进入气缸, 其它则成颗粒滴状进入气缸, 从而给点燃混合气起动发动机带来一定的困难。因此, 为了使发动机升温及预热等, 从而使燃料消耗增加。

2 低温条件下使用措施

针对低温条件对汽车使用的影响, 使用时采取以下一些措施。

2.1 预热和保温

在低温时起动发动机前, 采用热水、热空气、热蒸气、电加热等方法进行预热, 既容易起动, 又可减小磨损。在寒冷地区应采取传统或现行的方法, 做好发动机、水箱、蓄电池等保护工作, 在一些汽车上, 除关闭白叶窗进行升温、保温外, 还应给发动机前部披挂上专用棉被, 给发动机保温。

2.2 选择合适的燃油和润滑剂

在低温时尽量采用具有良好挥发性、流动性的燃油, 以便于起动, 利于燃烧。同时, 根据季节变化, 适时更换使用与季节相符的润滑油、脂。

2.3 经常检查和维护冷却系

选择合适的防冻液, 防冻液冰点应比使用地区最低气温低5℃。经常检查和维护冷却系。如检查防冻液, 不足时应及时添加;节温器必须完好, 灵敏有效。

3 小结