汽车尾气再循环冷却器实验台研制

1、.PAGE ：.；PAGE 30北京理工大学珠海学院2021届本科生毕业设计论文PAGE 11第一章 绪 论1.1实验台研讨的现状及意义近年来，由于人们对于环保问题日益注重，排放法规也越来越严厉。在我国，北京已于2021年3月1日曾经率先运用国四排放规范，全国其他地域也将于2021年迈入国四规范。这些对于EGR技术提出了更高的要求，冷却的EGR系统以其更优的排放质量曾经成为了满足排放规范的必要机内净化措施，并已成为国内外汽车发动机满足排放法规的必备配备。因此人们不断努力于降低柴油机有害物排放，尤其是NOx(氮氧化物)和PM颗粒排放。废气再循环EGR冷却器技术对降低柴油机的NOx排放有显著效果，

2、是目前普遍采用的技术。其原理是将发动机排出的定量废气回送到混流器与新颖空气混合后进入气缸，由于废气再循环使得熄灭温度降低，氧的相对浓度降低，NOx有害排放得以减少。冷却器是废气再循环安装中的重要元件，它经过降低废气温度，使废气再循环更有效。因此，必需尽能够提高废气再循环冷却器的冷却效率，保证废气流过时压力下降到规定的范围，这是冷却器构造设计的首要目的。随着EGR冷却器制造技术的提高及国内外市场的宏大需求看，我们面临着一个紧迫的问题，就是冷却器性能测试平台的短缺。 调查显示，很少有非换热器公司具有EGR换热器性能测试实验台，即使已有的实验台，其中多半的测试手段和方法已相对落后。根据本公司的实践需

3、求，为了节省实验本钱，废气用高温燃气发生器替代发动机来获得，经过以水气换热的壳管式EGR换热器作根本模型，设计出一套自动化程度高、丈量准确、操作简单、适用范围广的EGR换热器性能实验系统。对不同的EGR换热器型式，经过简单的安装，可以在本实验台系统上得到该换热器的一系列性能参数，用丈量的温度、流量、压力等参数，来推算出传热系数与流速之间，流阻与压力差之间的关系曲线和关系式，由此可对换热器的传热性能进展评价和比较。所以我们这个智能化EGR冷却器实验台的建立，对我国EGR产业的开展可以起到一定的推进作用。一方面可以为以后的EGR冷却器的性能参数提供可靠方便的测试平台；另一方面为以后我国制定EGR冷

4、却器性能参数的行业规范提供有效数据及技术支持。因此EGR实验台的建立迫在眉睫，也是我们国家以后开展所必需拥有的一项技术。1.2 EGR冷却器简介1.2.1冷却废气再循环技术的原理研讨阐明，高温富氧是汽车尾气排放中NOx主要的产生条件，废气再循环(EGR)技术的根本原理是将部分排气引入进气管，以提高混合气中的废气成分，这样一来，废气对新气的稀释作意图味着降低了氧浓度，破坏了富氧的条件；另一方面，由于废气中含有的水蒸气和二氧化碳等三原子分子，比热容大，可以有效地降低气缸内的最高熄灭温度，破环高温的条件，从而到达降低NOx含量的目的。然而，直接将废气送入进气管的EGR技术添加了进气温度，降低了熄灭效

5、率，因此也降低了燃油的经济性，同时提高了最高熄灭温度，又使NOx的排放量添加。基于此缺陷提出的冷却的EGR技术是将再循环废气经冷却器冷却后，再送入进气端，进一步降低进气温度，更有利于降低NOx的排放，同时也改善了燃油的经济性。研讨阐明：冷却的EGR技术对于NOx，PM的排放以及燃油的耗费率都有积极的影响。冷却的废气再循环技术并不要求过低的冷却温度，由于过低的EGR温度不仅会导致水蒸气和硫化物的凝结，呵斥汽缸壁的腐蚀和磨损，而且会导致EGR冷却器尺寸增大，本钱添加。另外，还有学者提出：当EGR率较小时，EGR冷却与否对发动机的燃油经济性影响相当，但当EGR率超越7之后，冷却的EOR对发动机的燃油

6、经济性带来不利影响，而在此范围内，冷却与非冷却对于氮氧化物的排放浓度的影响几乎一致，印没有明显降低氮氧化物的排放却牺牲了燃油的经济性。于是，又有学者对于不同负荷下的EGR冷却温度进展了研讨，并设计了EGR冷却温度的控制安装，根据不同的工况，自动控制EGR冷却温度，从而更进一步的降低NOx的排放。1.2.2 EGR冷却器的性能要求和类型1EGR冷却器的性能要求EGR冷却器是一种换热器，选型的规范很多，最根本的涉及待处置流体的类型、操作压力、温度、热负荷和费用等。另外，用于对废气进展冷却的EGR冷却器不仅要满足热交换器的根本要求，还要满足它本身冷却温度不能过低的特殊要求。过低的冷却温度将使排气中的

7、水蒸气凝结，与排气中的含硫化合物结合构成酸，呵斥对冷却器及衔接纳路的酸性腐蚀，降低冷却器的寿命与可靠性。由于EGR冷却器的冷却对象是温度较高的再循环废气，要求冷却器在较小的换热面积下实现大的热量传送，而且必需尽能够提高废气再循环冷却器的冷却效率，同时还要顺应发动机振动大的特点。此种任务条件下对冷却器的要求是：(1)冷却器要耐高温、耐腐蚀；(2)体积小、散热效率高、压力损失小、能防堵塞。2EGR冷却器的类型综合思索以上性能要求，目前运用到EGR冷却器的换热器可以分为两种方式：管壳式换热器和板翅式换热器。管壳式换热器是最传统的经过壁面进展换热的安装，它的研讨与开展也最健全，而且得益于管壳式换热器易

8、于制造，消费本钱低，选材范围广，传热外表清洗较方便，顺应性强，处置量大，具有高度任务可靠性，能接受高温、高压等优点，很好的满足了EGR冷却器的根本任务要求，成为了EGR冷却器最常见的方式，目前可见的管壳式EGR冷却器有以下四种方式：光管式EGR冷却器、螺纹管式EGR冷却器、翅片式EGR冷却器、螺旋折流板式EGR冷却器。另外，板翅式换热器作为高效换热器的一种方式，以其构造严密，轻巧，传热面积大，传热效率高的特点，亦被许多的EGR冷却器所采用。3.高效EGR冷却器如以下图：a.改良构造，提高废气金属水的总传热效率。将管壳式改为平板式或叠层式或板翅式，有最大的气金属接触面积。b.选用导热系数更高的金

9、属如铝合金等并处理焊接等工艺问题等。常见EGR冷却器的构造及实物图见附录1.3、主要义务及目的义务：1.了解目前国内汽车柴油机用EGR冷却器的开展情况及国内外EGR测试实验台的现状。 2.深化了解所需实验设备的性能目的及个元器件的市场价钱等，并为购置实验台设备提供参考信息及方案。 3.学习运用Lab VIEW编程软件及实验数据处置所需的部分算法，并完成实验台的控制程序的编写。4.了解掌握实验台的设计流程图，任务原理、任务过程及要求。目的：1.参与完成实验台的研制与建立并到达要求的性能目的。 2.完成对EGR冷却器实验台控制方式的改良，即由手动仪表控制到计算机的自动化控制。 3.在完成实验台的根

10、底上，使设备的丈量精度提高，且设备本钱相对降低。第二章 总体设计方案根据国家有关规范及换热器性能实验的实验原理，首先对实验系统的硬件进展了总体的设计，在此设计根底上搭建实验台并在建立过程中作出相应的改良和调整。经过实验可以确定废气再循环EGR冷却器的传热性能，给出不同定性温度下传热系数与流速之间的关系，建立努谢尔准那么数与雷诺数之间的准那么方程式；确定EGR冷却器的流体阻力性能，给出压力降与流速之间的关系。2.1 智能化EGR冷却器实验台性能要求：1. 有燃气发生器作为气源，其压力为0.1-0.3mpa，温度为200-600，流量为35-150KG/Hr可调。2. 有温度流量可调的水源。3.

11、同时记录进出气与进出水的温度和压力。4. 自动计算和打印出各实验点的热流和总传热系数。冷却器实验台流体流动表示图2.2 实验台系统实验台系统由实验台本体、高温燃气发生器、空气冷却器、热水源及可控硅温度控制器五大件组成。五大件各自独立，有较大灵敏性。系统简图示于图4。图4 换热器性能实验表示图实验台本体构造紧凑，实验用的换热器置于高温燃气发生器废气出口上。水箱、管路、水泵、涡轮番量计、调理阀、加热器及电阻温度计组合成一个独立的冷却热水源。三相可控硅温控安装温度控制精度为0.1。为了防止水中有杂质与颗粒堵塞流量计并呵斥温度计与压力计的丈量误差，管路中设计加装过滤器，过滤器可以定期取出冲洗除污。冷却

12、水的散热系统除了水箱本身具有散热才干外，冷却水系统的管路中安装空气冷却器，空气冷却器主要利用空气来将热水传送给冷水的热量带走，冷却介质采用空气，一是虽然思索到假设采用水冷，效果比空气冷却好，但是水资源的耗费较大；二是空气资源非常丰富，且实验过程中没污染。换热器中流体流动方式可认作为二次叉流，水-气流向为逆流。需测参数合计11个：换热器进、出水温度和压力4个，进、出废气温度和压力4个，大气温度，水流量及废气流量。水侧和气侧进出口温度用铜-康铜热电偶丈量。水侧进出口温度测点tw1，tw2布置在换热器进出口水管内；进口空气温度测点ta1布置在紧靠换热器的进口截面处，用3对热电偶并联进展丈量；空气出口

13、温度测点ta2布置在换热器出口截面后的均温段出口处，用9对热电偶并联进展丈量。换热器内水流量用涡轮番量计丈量，空气流量用风机进风口内的毕托管及微差压传感器进展丈量。实验设计中，传感器的选型与设计安装是非常重要的，它们是实验结果的精度与实验系统设计胜利与否的关键。根据国家规范规定，流量计、温度计与压力计都有最低限制的要求，但不限制运用其他同等或更高精度的丈量仪表，详细要求如下： 流量计：涡轮番量计应安装在程度直管段上，其涡轮上游直管段长度应不小于20倍管径，下游直管段长度应不小于15倍管径。在仪表的上游直管段起始端应安装过滤器；丈量废气流量的板孔式流量计可以安装在程度或垂直管道上，安装时必需留意

14、流体流向与流量计箭头标示方向一致。丈量管段内一切密封垫片，夹紧后不得突入管道内，否那么会使流速紊乱，影响丈量精度。流量计前后要有足够长的直管段。在新铺设的管路上安装流量计时，应在清扫管线之后再安装。 温度丈量：测温元件的感温点应位于管道中心，其维护管的插入深度L应按温度计运用阐明书的规定；温度保温管的安装应符合规定。当管道公称直径大于Dg80mm时，垂直安装法进展安装；当管道公称直径小于或等于Dg80mm时，可以倾斜安装、在管道弯头处安装或在扩展管处安装；测温点的上、下游各处300mm范围内，保温层应尽能够加厚，换热器、混合器、测温点之间的全部管线应保温良好。 压力差压丈量：静压测孔应设置在间

15、隔 任何扰动区弯管、阀门等下游至少5倍管径、上游至少2倍管径处。静压测孔应与测壁面垂直。水侧和废气侧进出口温度用电热阻温度计丈量，水侧和废气侧进出口压力用分散硅压力传感器丈量。换热器内水流量用涡轮番量计丈量，废气流量用板孔式流量计进展丈量。所用传感器都采用屏蔽线与控制柜及计算机进展衔接，这是思索到远间隔 传输中防止传输信号遭到干扰。为了方便校验、观测与控制，实验系统采用了控制柜的仪表与计算机并行监测现场信号的处置方法。在系统调试运转正常后，将控制柜放置在现场，而中心部件计算机那么放置在计算机房，进展远程控制，这样也可以实现手动与自动两种不同的控制方法。2.3 测控系统测控系统由温度、压力及流量

16、传感器及变送器、控制柜内的二次显示仪表、I/V转换板、AD板卡、DA板卡、变频器、冷却水泵、高温熄灭器进气控制阀及计算机组成完好的系统。系统中运用的电热阻温度计输出电流信号，涡轮番量计输出脉冲信号，分散硅压力计输出电流信号，温度与流量信号都送往控制柜中的二次显示仪表与计算机并联显示，一切的可远传信号最后都变成电流信号送往I/V转换板，经AD板卡变成数字信号后被计算机接纳。控制方法采用的反响控制，主要对制冷剂即水流量和高温燃气发生器的负荷进展控制，由计算机传出的控制量经DA板卡变成模拟信号后送变频器来调理控制冷水泵的转速，和高温燃气发生器的进气阀门开度和燃油泵的转速，从而到达控制流量的目的。图五

17、 换热器性能实验测控系统表示图测试系统组成见以下图6所示图六 原理接线图第三章 实验台测控系统的硬件设计及数据处置3.1 硬件选择3.1.1实验台本体(包括风源箱)(a)风机：风量：800 m3/h、风压：580 Pa；出风口尺寸：233155 mm；进风口测速段直径： mm(b) 换热器：换热器为一紧凑的翅片管间壁式散热器，由铜管束套皱折的整体铝翅片构成。构造参数为 管束：紫铜管管外径： do=8 mm； 管内径： di=7.2 mm管节距： 横向： s1=18.5 mm； 纵向： s2=28 mm翅片：铝质、皱折、整片翅片厚 =0.1 mm；翅片距 t=1 mm； 翅片数：m=231水侧构

18、造尺寸：横向管数：n1=8； 纵向管排数：n2=2总管数：n=n1n2=16水侧并联管数：n3=n1=8管子总长度： =n通道面积：FW = ?n3 ?di4气侧构造尺寸：通道尺寸：a=233 mm，b=155 mm，h=42 mm迎风面积：fa=ab换热总面积：Aa=2bhm2 d02. /4nm (a-m)2d0n 特征尺寸：Da=4V Aa =4abh Aa3.1.2 高温燃气发生器燃气温度范围：150550;燃气流量范围：040000L/h；可调理燃油和空气的比值。详细型号、构造参数待定。由于柴油机和汽油机一样，每个任务循环也阅历进气、紧缩、作功和排气四个过程。但由于柴油粘度比汽油大，

19、不易蒸发，但自燃温度却低于汽油，故柴油机可燃混合气的构成和熄灭方式与汽油机不同。所以选择柴油机。图1-4为四行程柴油机表示图。图七 柴油机在进气冲程吸人的是纯空气，在紧缩冲程接近终了时，柴油经喷油泵将油压提高到10MPa以上，经过喷油器以雾状喷人气缸，在很短时间内与紧缩后的高温空气混合，构成可燃混合气。因此，柴油机的可燃混合气是在气缸内部构成的。由于柴油机的紧缩比高，所以紧缩终了时气缸内空气压力可达3.54.5MPa，温度高达7501000K，大大超越柴油的自燃温度，故柴油喷人气缸后，在很短的时间内即自行着火熄灭，燃气压力急剧上升到69MPa，温度升高到20002500Ko在高压气体推进下，活

20、塞向下运动并带动曲轴旋转作功。废气同样经排气门、排气管等处排人大气。3.1.3 换热器图八为冷却效率对比实验用冷却器的构造图，两种冷却器的外形尺寸一样，均由19根直径一样的冷却管组成，管外径为12mm，光管内径为10mm，翅片管内翅片高度为1mm,内径为8mm，两种冷却器的散热面积一样，均为0.14m2，光管冷却器气流通路面积为1491.5mm2，翅片管冷却器的气流通路面积为955mm2。实验时，两种冷却器所用冷却剂流量坚持一样，两种冷却器的冷却管均为新管。图八 两种冷却器根本尺寸参数换热器冷却器是将热流体的部分热量传送给冷流体的设备，又称热交换器。在一个大的密闭容器内装上水或其他介质，而在容

21、器内有管道穿过。让热水从管道内流过。由于管道内热水和容器内冷热水的温度差，会构成热交换，也就是初中物理的热平衡，高温物体的热量总是向低温物体传送，这样就把管道里水的热量交换给了容器内的冷水。以平板和翅片作为传热元件的换热器。它主要由板束和封头等构成。板束中有假设干通道。在每层通道的两平板间放置翅片，并在两侧用封条密封。根据流体流动方式不同，冷、热流体通道间隔迭置、陈列并钎焊成整体，即制成板束。两流体流动方式有逆流、错流和错逆流等。A、B流体分别由入口封头经一分配段的导流片导入各自的板束通道，再经另一分配段的导流片导至出口封头而引出，两流体呈逆流间壁换热。常用的翅片有平直、多孔、锯齿和波纹等方式

22、。板翅式换热器的主要优点是：效能高。因翅片对流体的扰动，使构成热阻的边境层不断更新，传热系数普通为管壳式换热器的3倍;而且在小温差(1.52)下,热(冷)量回收效果好。用于气-气换热时效果最好。紧凑。因大部分热量是经翅片经过平板传送，设备单位体积的传热面积可达1500米 /米 。分量轻 传热面积一样时，分量近于管壳式换热器的 1/5。巩固。因板束为一整体件而且翅片在两平板间起支承作用，故可接受较高的任务压力。此外，还可在同一设备中实现多种流体同时换热。但板翅式换热器通道狭小、易堵塞，清洗维修较困难，制造工艺较复杂。它大多用铝合金制造，也可用铜、不锈钢和钛等。由于铝具有良好的低温性能、分量又轻，

23、故铝制板翅式换热器特别适用于制氧、乙烯和氦液化等深低温设备，也可用于动力安装中。铝制板翅式换热器普通用于设计压力小于 6.3兆帕、设计温度为+200-270的场所。中国、美国、英国和日本等都已消费板翅式换热器。板翅式换热器的开展趋势是：提高翅片精度和钎焊质量，添加种类和规格，加强对翅片性能、多股流和有相变工况下的传热机理研讨等。图九 冷却器解剖图3.1.4 热水源水箱尺寸：440250550mm水泵：流量：0.6m3/h；压力：0.1MPa电机功率：80W，220V；电加热器：共3只，每只3kW，220V水源温度：80-1003.1.5 可控硅温度控制器型号：DWK型三相温控安装输入信号：热电

24、阻Pt100(WZP-231型)输出功率：三相10kW；输入电源：三相380V1可控硅温度控制器的运用选择优良耐火资料如高级氧化铝、耐火纤维和轻质砖做成的炉体是关键的一环，以硅钼棒、硅碳棒等电加热元件提供热源的温度控制设备采用可控硅温度控制器，炉况稳定，炉温控制效果在实时性和控制精度方面有显著提高。而采用计算机和pci总线控制后，一台计算机可以同时控制多台电阻炉，不但实现了程序自动控制，而且可以多点温度显示记录储存和报警等功能，系统使触发电路等大部份部件互换，可以使传统的设备得到晋级。这样设备管理任务实现自动化，对设备的维护和维修比较简单。2可控硅温度控制器的组成与原理温度丈量与控制是热电偶采

25、集信号经过pid温度调理器丈量和输出010ma或420ma控制触发板控制可控硅导通角的大小，从而控制主回路加热元件电流大小，使电阻炉坚持在设定的温度任务形状。可控硅温度控制器由主回路和控制回路组成。主回路是由可控硅，过电流维护快速熔断器、过电压维护rc和电阻炉的加热元件等部分组成。控制回路是由直流信号电源、直流任务电源、电流反响环节、同步信号环节、触发脉冲产生器、温度检测器和pid温度调理器等部分组成。3可控硅主要参数a.额定电压断态反复峰值电压u。：在门极断路而结温为额定值时，允许反复加在器件上的正向峰值电压。反向反复峰值电压：在门极断路而结温为额定值时，允许反复加在器件上的反向峰值电压。通

26、常取可控硅的和中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时，额定电压要留有一定裕量，普通取额定电压为正常任务时晶闸管所接受峰值电压23倍。b.额定电流可控硅在环境温度为40c和规定的冷却形状下，稳定结温不超越额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。运用时应按实践电流与通态平均电流有效值相等的原那么来选取可控硅并非应留一定的裕量，普通取152倍。4安装和操作由于可控硅温度控制器的主回路电流都比较大，因此选择适宜的线路电缆直径线路是非常重要的，并且要确保线路的可靠衔接，防止负载短路击穿可控硅；思索到可控硅电流突变时较易损坏，开炉时要手动调理使电流缓慢上升，关炉时要关小电流。3.1.6 空气

27、冷却器 主要利用空气来将废气传送给水的热量带走，冷却介质采用空气。型号和详细构造参数待定。3.1.7 丈量仪器和传感器a.进出水温暖进出气温用电热阻温度计；大气温度用铜-康铜热电偶。b. 进出水压和进出气压均用采用HB9500型分散硅压力传感器。c.水流量用LWGY-10A型涡轮番量计。根本误差1%。d.废气流量用板空式流量计，详细型号待定。e. 数据采集处置系统，包括： (i) HP34970A数据采集单元及功能插板；(ii) 计算机；(iii) HP82350A接口板；(iv) 接口电缆。3.2 丈量仪表3.2.1热电阻温度计常用的热电偶温度计虽然价钱廉价，但精度低。热电阻温度计丈量精度高

28、，丈量范围为13.8K903.8K，可作为规范温度计，且不需求冷端补偿，可以远传等优点。热电阻温度计分别安装在冷却水进出口和废气进出口的管路上，插入中心位置，以丈量进出EGR换热器的冷水或废气的温度差。系统采用铂电阻温度计精度等级为0.1级。显示仪表配备用AI-808P型人工智能工业调理器。铂电阻温度计配有SBWZ型一体温度变送器，将它与热电阻配合，可以输出420mA的电流，送与二次显示仪表，二次显示仪表在显示数据的同时，再将丈量信号转换420mA的电流输出，送给I/V转换板，经过I/V转换板转变成电压后，由AD卡采入计算机中储存、处置。3.2.2 压力计压力丈量采用HB9500型分散硅压力传

29、感器。该压力传感器属固体应变式压力传感器，可安装于管路上，用来延续丈量液体、气体、蒸汽的压力，可将被丈量信号转换成420mA直流电信号输出。丈量信号经过I/V转换板变成电压后，由AD卡采入计算机中。分散硅原理，有表压、绝压和差压产品；有隔离充油金属膜片ISO、双列直插DIP、TO8、外表贴装SO8等；多种封装构造，可运用于各种相应丈量场所。 任务原理：被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上不锈钢或陶瓷，使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，和用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这一压力的规范丈量信号。分散硅压力传感器主要运用于： 医疗器械监护仪器、呼吸机； 丈量

30、仪器及实验设备；工业控制及设备检测；能源及动力设备；汽车设备、配件及制造行业；航空、航天、航海及军事领域。图十ICSensors分散硅压力传感器芯体应变式压力传感器straingauge pressure transducer：利用弹性敏感元件和应变计将被测压力转换为相应电阻值变化的压力传感器。应变计中运用最多的是粘贴式应变计(即应变片)。它的主要缺陷是输出信号小、线性范围窄,而且动态呼应较差(见电阻应变计、半导体应变计)。但由于应变片的体积小,商品化的应变片有多种规格可供选择，而且可以灵敏设计弹性敏感元件的方式以顺应各种运用场所，所以用应变片制造的应变式压力传感器仍有广泛的运用。按弹性敏感元

31、件构造的不同,应变式压力传感器大致可分为应变管式、膜片式、应变梁式和组合式4种。3.2.3 涡轮番量计和板孔式流量计涡轮番量计：该流量计具有精度高，惯性小，复现性好，输出频率信号抗干扰才干强等优点。此类流量计的输出为脉冲信号，必需与相关显示仪表配套运用。系统采用LWGY型涡轮番量计，精度等级为0.5级。显示仪表配用XSL-1B型智能流量显示仪表，由现场采集的流量信号由流量计输出脉冲信号，此脉冲信号被送到XSL-1B型智能流量显示仪表，该仪表在显示数据的同时可以输出模拟信号，输出420mA(DC)的电流。电流信号在经过I/V转换板转换变成电压信号后，经AD卡送计算机。板孔式流量计：又称为差压式流

32、量计，是由一次检测件(节流件)和二次安装(差压变送器和流量显示仪)组成，广泛运用于气体、蒸汽和液体的流量丈量。具有构造简单，维修方便，性能稳定，运用可靠等特点。孔板节流安装是规范节流件可不需标定直接按照国家规范消费，1.国家规范GB2624-81流量丈量节流安装的设计安装和运用；2.国际规范ISO5167国际规范组织规定的各种节流安装；3.化工部规范GJ516-87-HK06。任务原理：充溢管道的流体流经管道内的节流安装，在节流件附近呵斥部分收缩，流速添加，在其上、下游两侧产生静压力差。该流量计构造结实,性能稳定可靠,运用寿命长。此类流量计的输出为压差型号，必需与差压变送器连用。3.3 控制系

33、统控制系统主要由变频器、AD卡、DA卡、漏电维护安装、温度调理器及计算机组成。3.3.1 变频器流量调理的机构采用1PF11K,1PF7.5型SANKen变频器，该变频器可把感应电机用作可变速驱动安装，经过改动变频器电流频率来调理电机转速，从而到达调理流量的目的。变频器的输入信号由计算机经过DA卡输入，其输入信号为电压，范围为010V。变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制安装。可分为交交变频器，交直交变频器。交交变频器可直接把交流电变成频率和电压都可变的交流电；交直交变频器那么是先把交流电经整流器先整流成直流电，再经过逆变器把这个直流电流变成频率和电压都可变的

34、交流电。3.3.2 AD卡及DA卡本系统采用中泰公司的PC6313数模及模数转换卡，AD卡与DA卡是集成在一块电路板上，总线构造为ISA总线。1模入部分：输入通道为单端32路，A/D转换速度为10us，分辨率为12位。2模出部分：DA卡转换分辨率位12位，输出可为电流输出，也可为电压输出。转换形状可以有程序查询，也可用中断方式通知CPU读取转换结果。采集的数据变成数字信号送到计算机后，在计算机中经控制算法处置，然后将数字信号送于DA卡并由DA卡转换成为模拟信号，模拟信号传输给变频器，变频器在接到计算机的电压信号后，经过改动交流电频率来改动水泵的转速，从而改动流过换热器的流量，使流量到达操作员所

35、想象的结果。3.3.3 温度调理器本系统采用可控硅温控安装，型号：DWK型三相温控安装，输入信号：热电阻Pt100(WZP-231型)，输出功率：三相10kW；输入电源：三相380V。其运用方法：操作界面引见见以下图图十一 可控硅温控安装操作界面2操作步骤：1接好电阻温度计；接妥三相电源；2翻开总电源开关，那么电源指示灯亮；3按XTMA-1912数显调理仪功能键“FUN和加数键“?或减数键“?选择“SP设定参数功能，进展被控温度设定值及调理参数PID的设定，也可进展温度上下限报警值的设定；4手动/自动切换开关置于手动位置，把手动调理电位器调到零位，按主回路合闸按钮绿色按钮使主回路通电，调理手动

36、电位器从0到100%，电压表及电流表应从最小平稳变化到最大，且三相应根本平衡，那么表示正常，假设三相很不平衡、那么可交换输入电源线的相序再试；5手动/自动开关置于自动位置，XTMA-1912调理仪即自动对水箱水温进展控制；6假设水温超越报警上限，那么响警铃，亮红色报警灯，同时自动断开主电源，负载停顿加热。复位需手动，待降温后重新加热，或检查缺点；7任务终了，手动/自动开关置手动，手动调理电位器置零位。按红色主回路断开按钮切断主电源，关掉仪表电源。3.3.4 计算机系统采用一台IBM型号待定的笔记本，不选用工控机是由于所选用的笔记本电脑具有性能好，系统功能更强的特点，可以实现实验控制与数据丈量，

37、携带方便，同时可以在漫长的实验过程中进展文娱活动。3.4 实验原理及实验数据处置3.4.1 计算公式 (1) 水流量 实测( ) 3-1 (2) 进口水温 实测 () 3-2(3) 水进出口温差 w实测 () 3-3(4) 出口水温 w () 3-4 (5) 水阻w w实测 ( 3-5(6) 气流量实测 ( ) 3-6 (7) 气进温 实测 () 3-7(8) 气进出口温差 实测 () 3-8(9) 气出温 () 3-9 (10) 气阻 实测 ( ) 3-10(11) 水侧放热量w ( ) 3-11 (12) 气侧吸热量 ( ) 3-12 (13) 气水对数平均温差(逆流布置) () 3-13

38、 (8) (14) 传热系数 ( ) 3-14 (15) 水规范散热量 ( ) 3-15(16) 气水热平衡误差 ( ) 3-16 (17) 气水冷却效率 ( ) 3-17 (18) 液侧外表传热系数的计算 18.1 管内流速 ( ) 3-1818.2计算管内雷诺数 3-19式中： 管子内径， -水的运动粘度，以水的平均温度用插值法查传热书得到； 18.3 液侧外表传热系数计算 ( ) 3-20 式中： 水的导热系数，以水的平均温度用插值法查传热学书得到； 3.4.2 测定换热器传热系数及其变化规律在某一稳定工况下冷却水在换热管外流动，其吸热量为 Qw=Mwcpw(tw2-tw1) (W) 3

39、-21空气在换热管内流过，放热量为 Qa=Mgcga(tg1-tg2)(W) 3-22以Qw和Qg的平均值作为换热器的换热量，即 Q=(Qw+Qg)/2 (W) 3-23换热器的热平衡误差为： 3-24误差 tg2tw1时 3-26当tg1tw2 = tg2tw1时 =(tg1tw2) 3-27当tg1tw2 tg2tw1时 3-28换热器任务时，废气流速、水速及水温的变化对传热系数K都有影响，其中废气流速影响较大。实验时，控制阀门开度维持稳定的水流量，由温控器坚持稳定的水温，然后多次改动废气流量进展实验，可得出某水温、某水流量下传热系数随空气流量的变化规律。3.4.3 EGR冷却器冷却效率的

40、测定EGR冷却器冷却效率的定义： 3-8设定冷却剂即水进口温度为一定值时，丈量废气冷却前后的压力、温度以及冷却剂在冷却前后的实践压力、温度变化值。例：设定冷却剂进口温度为90时，某冷却器的实验值如下表：测试序号tw1pw1kPatg1pg1kPatg2pg2kPatw2pw2kPa191260420600163580952002922504851050188103097190391210418350171320951634922005007251877009715859023029612515810092180690280330230187200932107913503323151702859

41、325089131042012601451260942203.5 实验步骤及本卷须知3.5.1 控制方式及功能 丈量方法是根据稳态丈量方法，即当系统到达稳定时，将被丈量参数采集下来，并经过如下公式，进展计算，最终得出数据整理结果。 在进入丈量界面之前，被测实验件型号、制造单位、设定温度、传热面积、流量范围等输入值均以人机对话的方式输入计算机。实验台运转时，在屏幕上实时更新显示两侧的形状参数和变化趋势图，如常气的进出口温度、流量、流阻，被控制的量的现形状以及如控制按钮和模拟量输出情况等。实验过程中，系统的温度、流量、加热功率可依托计算机进展调理、切换等，当实验件的水进口温度稳定在某一工况且系统处

42、于热平衡大流量工况 ,小流量工况 形状时，进展数据的采集采集有两种方式，一种是由计算机自动采集，另一种计算机键盘采集、计算、整理，打印实验数据。3.5.2实验步骤1接通可控硅温控安装电源，开启温控安装，设定热水的加热温度；2开启回水阀，开启水泵，改动调理阀开度调理水流量；3开启风机，将风门开到最大开度；4开启高温燃气发生器，最大负荷；5待水温到达设定温度并稳定30分钟后，读取有关数据留意水流量也应稳定；6逐次减小高温燃气发生器的负荷改动实验工况，每改动一次工况稳定30分钟后再读数据。3.5.3 本卷须知1. 热水温度普通设定在60；2.水流量普通选在5001800L/h左右；3.测传热系数K时

43、，维持恒定水流量，改动不同的高温燃气发生器的负荷进展实验。4. 可控硅温控安装设定热水温度普通取60；5. 水流量普通选在0.080.1kg/s(涡轮番量计的频率数约在300400Hz)；6. 为使输给温控安装信号的电阻温度计能感遭到水箱的水温，回水阀不能关死；7.采集单元功能插板中各被测参数的通道号为：ch1大气温度T0ch2空气进口温度Ta1ch3空气出口温度Ta2ch4水进口温度Tw1ch5水出口温度Tw2ch6压差传感器ch7涡轮番量计3.5.4 实验数据输出1打印或抄录实验数据表； 2. 规范传热量与气侧雷诺数的关系曲线； 3. 传热系数与气侧雷诺数的关系曲线； 4. 阻力压降与气侧

44、雷诺数的关系曲线。心得领会 毕业设计是学生综合学习的一个难得的时机，同时它也是检验这几年大学学习程度的一个时机。在设计中涉及到的知识面很广，它需求我们查阅大量的资料，从中汲取对设计有协助 的东西来到达一个优化的目的。在设计过程中一定有我们以前没有学习过的新知识需求我们自学，这就是需求耐心，需求刻苦的研讨和琢磨，特别是对于各部分的衔接是经过论证后得出的。 经过毕业设计，真正的学习到了不少的东西，特别是对于本人动脑思索问题，动手处理问题的才干无疑是上了一个台阶，让本人知道了从事技术方面的学生扎实的根本功是必不可少的，对于创新才干的培育和加强得引起高度的注重，光课堂的学习是不够的，经过自学时提高的一

45、个途径，可以将所学到的知识和自学的新知识柔和在一同已证明了我们具有一定的才干。当然了，方案一定能再次得到优化，这是以后在任务中需求继续思索的问题。参考文献1 向飞、罗马吉：J，2021年第7期2 李志强、胡瑞玲、刘景平：J，2002年第12期。3 房克信、邓康耀、邬静川： J，2004年第6期。4 姚春德、敬章超、傅晓光、刘文胜、傅德才：J，2003年第6期。5 李爱娟、郭新民、刘刚、牛化武、孙新年：J，2021年第1期。6 李爱娟：C，山东农业大学，2021年。7 HYPERLINK s.wanfangdata/paper.aspx?f=detail&q=%e4%bd%9c%e8%80%85

46、%3a%22%e7%8e%8b%e5%b2%a9%e6%9d%be%22+DBID%3aWF_QK 王岩松、 HYPERLINK s.wanfangdata/paper.aspx?f=detail&q=%e4%bd%9c%e8%80%85%3a%22%e6%b1%a4%e6%99%93%e6%9e%97%22+DBID%3aWF_QK 汤晓林、 HYPERLINK s.wanfangdata/paper.aspx?f=detail&q=%e4%bd%9c%e8%80%85%3a%22%e6%9d%8e%e7%87%95%22+DBID%3aWF_QK 李燕、 HYPERLINK s.wanfa

47、ngdata/paper.aspx?f=detail&q=%e4%bd%9c%e8%80%85%3a%22%e5%90%b4%e5%a4%a7%e9%92%b0%22+DBID%3aWF_QK 吴大钰：J,2021年第5期 。8 HYPERLINK s.wanfangdata/paper.aspx?f=detail&q=%e4%bd%9c%e8%80%85%3a%22%e5%bc%a0%e7%a0%be%22+DBID%3aWF_QK 张砾、 HYPERLINK s.wanfangdata/paper.aspx?f=detail&q=%e4%bd%9c%e8%80%85%3a%22%e9%82

48、%93%e5%ba%b7%e8%80%80%22+DBID%3aWF_QK 邓康耀、 HYPERLINK s.wanfangdata/paper.aspx?f=detail&q=%e4%bd%9c%e8%80%85%3a%22%e9%82%ac%e9%9d%99%e5%b7%9d%22+DBID%3aWF_QK 邬静川、 HYPERLINK s.wanfangdata/paper.aspx?f=detail&q=%e4%bd%9c%e8%80%85%3a%22%e6%9c%b1%e4%b9%89%e4%bc%a6%22+DBID%3aWF_QK 朱义伦：N,2001年第5期 。9 HYPERL

49、INK s.wanfangdata/paper.aspx?f=detail&q=%e4%bd%9c%e8%80%85%3a%22%e9%ab%98%e6%b0%b8%e5%b9%b3%22+DBID%3aWF_QK 高永平、 HYPERLINK s.wanfangdata/paper.aspx?f=detail&q=%e4%bd%9c%e8%80%85%3a%22%e7%8e%8b%e8%b0%a6%22+DBID%3aWF_QK 王谦、 HYPERLINK s.wanfangdata/paper.aspx?f=detail&q=%e4%bd%9c%e8%80%85%3a%22%e7%bd%97%e6%96%b0%e6%b5%a9%22+DBID%3aWF_QK 罗新浩：N。2004年第6期。10陈世醒,张克铮,张强：J.抚顺石油学院,1998,18(3):31-35.11张克铮,陈世醒,张强：J.抚顺石油学院学报,1998,18(3):36-38.12杨军：J.抚顺:辽宁石油化工大学,2005附 录名词解释热流：是在导热物体中单位时间内经过垂直于传热方向